Estereolitografía (SLA): todo lo que necesitas saber

La estereolitografía es considerada la tecnología en el origen de la impresión 3D, con el primer equipo patentado en 1984 por Charles Hull y la primera máquina comercial desarrollada por 3D Systems en 1988. Hoy descubriremos más información sobre el proceso de estereolitografía para entender de qué se trata.

La estereolitografía, también conocida como SLA (Stereolithography Apparatus), emplea el principio de la fotopolimerización para producir modelos 3D utilizando resina sensible a los rayos UV. No debe confundirse con los archivos STL, que son archivos de impresión 3D. La solidificación es provocada por el paso de un láser capa tras capa. Permite obtener una de las mejores superficies impresas si se compara con las tecnologías de impresión 3D existentes.

Desde un punto de vista histórico, la primera patente fue presentada en 1984 por Chuck Hull y comercializada por 3D Systems en 1988. Unos días antes que los estadounidenses, un trío de investigadores franceses compuesto por Jean-Claude André, Olivier de Witte y Alain le Méhauté concibió una patente similar por cuenta del grupo Alcatel.

Las impresoras 3D SLA emplean un material de impresión líquido y una cubierta de protección contra los rayos UV (habitualmente naranja, verde, roja o amarilla). La estereolitografía ofrece un volumen de producción relativamente limitado en comparación con otras tecnologías de impresión. Sin embargo, algunas máquinas como la impresora 3D Mammoth pueden producir piezas de más de 2 m.

Cómo funciona la impresión 3D en estereolitografía

Como ocurre con las otras tecnologías de impresión 3D, se requiere un archivo digital 3D que puede obtenerse mediante un software CAD (SolidWorks, Sculpt o SelfCAD, por ejemplo). Estos archivos (habitualmente archivos STL) se envían a una "rebanadora" (slicer) que corta el modelo en capas finas para imprimir. Las instrucciones se envían entonces a la impresora 3D.

Las máquinas de estereolitografía contienen una bandeja para la resina, una plataforma móvil (eje Z), un sistema rascador (eje X), un láser UV, una óptica de enfoque y un galvanómetro de espejo (ejes X e Y).

El haz láser cura la resina líquida según el modelo 3D digital proporcionado a la impresora. Después de que una capa se ha solidificado, la plataforma desciende un nivel. La sección siguiente se solidifica a continuación. Hay tantos ciclos de impresión como capas sean necesarias para obtener el volumen completo de la pieza.

En algunos modelos de impresora 3D SLA (como las Formlabs, por ejemplo), la producción de la pieza se realiza cabeza abajo. La plataforma se sumerge en la bandeja de resina, mientras el láser actúa de abajo hacia arriba.

Post-procesado

Una vez terminada la impresión, es necesario un paso de limpieza de la cámara empleando un disolvente (habitualmente alcohol isopropílico, también llamado isopropanol) para eliminar el exceso de resina no solidificada. A diferencia de otras tecnologías como la Selective Laser Sintering (SLS), el modelado por deposición fundida (FDM) y la impresión 3D PolyJet, habitualmente se requiere un tratamiento UV adicional para finalizar la fotopolimerización y optimizar la resistencia del material.

Como en el caso de la tecnología de deposición fundida, la SLA emplea estructuras de soporte en el momento de imprimir formas complejas. Exactamente igual que un andamio, estas permiten sostener las partes que sobresalen. Después se retiran durante el post-procesado.

La tecnología de estereolitografía ofrece un acabado superficial ligeramente vítreo, pero habitualmente es superior a los procesos FDM o SLS (para capas del mismo espesor). No es raro que las diferentes capas de impresión sean apenas visibles. Sin embargo, en SLA hay pocos colores disponibles.

La impresión 3D SLA dio vida a numerosas tecnologías

Tras el vencimiento de las primeras patentes relacionadas con la estereolitografía, numerosos protagonistas del sector trabajaron para mejorar esta tecnología. Es posible citar, por ejemplo, la tecnología DLP, que emplea un proyector de vídeo en lugar de un láser para cubrir un área más amplia, con una mayor velocidad de impresión. La empresa francesa Prodways ha desarrollado a su vez una técnica denominada MovingLight, que utiliza un proyector de vídeo para acelerar aún más la producción de las piezas. La empresa británica Photocentric emplea en cambio una pantalla LCD como fuente de luz UV.

Más recientemente, el fabricante Carbon3D ha desvelado su proceso CLIP (Continuous Liquid Interface Production, producción continua de interfaz líquida), que controla la cantidad de oxígeno durante la reacción de fotopolimerización. Esto hace que la velocidad de impresión sea de 25 a 100 veces más rápida. Otra iniciativa interesante: ONO ha recaudado 2,3 millones de dólares para un sistema que emplea la luz de un teléfono inteligente para solidificar la resina.

Entre los fabricantes líderes de impresoras 3D SLA está, obviamente, 3D Systems, el fundador de la tecnología misma, pero también nuevos actores como DWSlab, B9Creator o Formlabs. Con sede en Boston, la startup Formlabs lanzó en 2011 una campaña de financiación colectiva en Kickstarter, recaudando la notable suma de 3 millones de dólares para la Form 1, la primera impresora 3D SLA de escritorio. Esta última se comercializó a cerca de 5000 $.

El precio de las impresoras 3D de estereolitografía varía desde los 1000 € para las versiones de bajo coste hasta las varias decenas de miles de euros para máquinas profesionales con un gran volumen de producción.

Aplicaciones de la estereolitografía

La SLA se utiliza sobre todo para la creación de prototipos en todos los ámbitos del sector debido a su velocidad, pero dependiendo de la calidad de la impresora también es posible obtener piezas inmediatamente funcionales. Además se utiliza para la producción de moldes o matrices, en particular para el mundo de la joyería o la odontología.

La fundición a la cera perdida es un ejemplo de proceso de producción indirecto que utiliza la estereolitografía. Esta técnica milenaria ahora se sirve de la impresión 3D para producir réplicas precisas del producto final (también llamado molde de joyería) en cera calcinable. Una vez creada la forma, esta se envuelve en material refractario creando el molde. El metal fundido se vierte entonces en el molde para sustituir a la cera. Una vez retirado el molde, la pieza de metal puede utilizarse.

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