Impresión 3D resina: breve introducción

La impresión 3d de resina es uno de los procesos de fabricación aditiva más populares entre los servicios de impresión 3D online utilizado para la fabricación de prototipos o piezas finales. El término estereolitografía fue acuñado por el fundador de 3D Systems, Chuck Hull a principios de 1986.
El principio básico de esta tecnología se basa en el endurecimiento por solidificación de un monómero líquido, o en pasta, mediante la exposición a una fuente de luz ultravioleta UV.
Si bien el proceso más conocido es el de impresión 3d SLA, que utiliza un laser para la solidificación, en la actualidad coexisten otros procesos herederos de aquel, como los basados en métodos de máscaras o cabezales de impresión. En este artículo describiremos los procesos más extendidos industrialmente.

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Impresión 3D resina: Estereolitografía laser o SLA

Las impresoras 3d de resinas o impresión 3D SLA que utilizan un laser para polimerizar el polímero constan de un contenedor, una plataforma de construcción con desplazamiento en vertical dentro del contenedor y la unidad laser encargada de describir las trayectorias del propio laser para formar la capa a solidificar. La primera capa se formará sobre la plataforma de construcción, a continuación dicha plataforma bajará una distancia conocida como espesor de capa y será el laser el que vuelva a solidificar una nueva capa sobre la anterior. De esta forma se generará el modelo 3D que quedará sumergido en el contenedor. La impresora formlabs es un ejemplo de impresora 3d de resina de tecnología SLA.
Las resinas para impresora SLA suelen ser epoxídicas. Solo los láser son capaces de aportar la energía de polimerización necesaria para las resinas epoxídicas.
Es habitual la fabricación de piezas huecas en impresión 3D en resina, permite ahorrar tiempo y material. Para ello es necesario practicarle unos orificios de salida de la resina no solidificada del interior. Estos orificios deben ser cerrados a posteriori si los modelos van a ser utilizados para procesos de fundición con modelos perdidos en recubrimiento cerámico o refractario.
Las piezas terminadas requieren de un postprocesado para retirar restos de resina y soportes de construcción. Para la limpieza las piezas se introducen en un contenedor con algún solvente como el alcohol isopropílico.
Los métodos de estereolitografía basados en láser generalmente no polimerizan el componente por completo, por tanto se hace imprescindible un proceso de postcurado que consiste en introducir la pieza en una cámara con una fuente de luz UV durante un tiempo y temperatura controlada.
Los modelos fabricados en resina tienen altísimos detalles y el mejor de los acabados superficiales en comparación con el resto de los procesos de fabricación aditiva. En cambio una desventaja se presenta en las características mecánicas que, si bien han mejorado bastante en los últimos años, no llegan a alcanzar las de las piezas plásticas obtenidas en moldes de inyección.

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Impresión 3D resina: Procesamiento de luz digital o DLP

Las impresoras 3d de resinas DLP son muy parecidas tecnológicamente a las SLA. Basan su principio de fabricación en el método de máscaras.
La principal diferencia estriba en la utilización de un proyector DLP a través de una lámpara. El uso del proyector permite exponer una sección transversal por completo y por tanto solidificar una capa completa en el mismo tiempo independientemente del número de componentes que se estén fabricando.
Al igual que en SLA, el material para pieza y soportes es el mismo, por tanto deberán ser retirados a posteriori, antes o después de la limpieza y curado.
Otra variante DLP es aquella que dispone de una plataforma de construcción que se desplaza desde abajo hacia arriba. Dicha plataforma se sumerge en un contenedor cuya base tiene un vidrio. El proyector emite la sección transversal atravesando el fondo del contenedor, y solidificando la primera capa. La plataforma de construcción sube una distancia igual al espesor de capa para dejar fluir la resina que será solidificada en una segunda capa. Así, capa a capa, la plataforma va subiendo generando el modelo 3D. Una ventaja de este proceso es que necesita poca cantidad de resina.
Las resinas utilizadas en esta tecnología son del tipo acrilatos debido a que las lámparas no aportan tanta energía como un laser de un SLA.

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Impresión 3D resina: Impresoras 3D LCD

Estas impresoras son también muy similares a las DLP. En esta ocasión el proyector se sustituye por potentes lámparas UV. Un panel LCD dejará pasar la luz hacia el fondo del tanque de resina donde se encuentra sumergida la plataforma de construcción. Dicho panel es el encargado de proyectar la sección de la capa en forma de imagen.
Los materiales utilizados son epoxídicos o acrilatos.

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Impresión 3D resina: Impresoras 3d PoliJet o MultiJet

Las impresoras 3d de resinas conocidas como PolyJet o MultiJet disponen de una plataforma de construcción que se desplaza en dirección “z” y un cabezal de impresión que se mueve en dirección “xy”. La solidificación por polimerización ocurre al mismo tiempo que se deposita la resina gracias a unas potentes lámparas UV dispuestas en el propio cabezal.
Las resinas utilizadas en esta tecnología son del tipo acrilatos debido a que las lámparas no aportan tanta energía como un laser de un SLA.
El cabezal dispone de diferentes boquillas por donde depositan resinas de construcción y de soportes de manera separada, por tanto, pieza y soportes son de distintos materiales.
Las estructuras de soportes se retiran mediante limpieza después de la impresión con métodos especiales como chorro de agua, ultrasonidos u otros.

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