Impresión 3D con resinas:Introducción

Las resinas son una gran parte de la investigación de materiales dentro de la impresión 3D y son ideales para producir piezas rápidamente con un alto nivel de precisión. Las resinas de impresión 3D son fotopolímeros líquidos , utilizado principalmente con tecnologías como la estereolitografía (SLA) y el chorro de material.

Para ayudarlo a navegar mejor por el mundo de las resinas de impresión 3D, el tutorial de hoy cubrirá los tipos clave de resinas disponibles en el mercado, las principales tecnologías utilizadas y las aplicaciones clave.

¿Qué son los fotopolímeros?

Los fotopolímeros son resinas sensibles a la luz que cambian sus propiedades físicas o químicas cuando se exponen a una fuente de luz, generalmente luz ultravioleta. A diferencia de los termoplásticos utilizados en el modelado por deposición fundida (FDM), los fotopolímeros son termoestables , lo que significa que si bien el material se fortalece a medida que se calienta, una vez curado con luz ultravioleta, no se puede volver a fundir ni recalentar.

Los fotopolímeros suelen ser más frágiles que los termoplásticos FDM o SLS, aunque son capaces de crear objetos con una resolución más alta y un acabado superficial más suave. Con una gama de colores y propiedades disponibles, las resinas impresas en 3D son perfectamente adecuadas para una variedad de aplicaciones, incluidos prototipos visuales y funcionales, dispositivos médicos y patrones de fundición para joyería.

Impresión 3D con resinas:SLA y chorro de material

La estereolitografía (SLA) y la inyección de material son las dos tecnologías más utilizadas para las resinas de impresión 3D. Sin embargo, aunque ambas tecnologías usan luz ultravioleta para endurecer fotopolímeros líquidos y requieren estructuras de soporte, las similitudes terminan aquí.

El proceso de SLA

Durante el proceso de producción de SLA, una cuba de resina fotoendurecible líquida se cura selectivamente mediante un láser UV capa por capa, lo que hace que la resina se solidifique. Una vez finalizada la impresión, la pieza de resina debe curarse posteriormente para mejorar sus propiedades mecánicas.

El proceso de inyección de material

Por el contrario, Material Jetting (o PolyJet) es un proceso de impresión de inyección de tinta y no utiliza láser. Las impresoras de inyección de material están equipadas con cabezales de impresión que depositan un material fotorreactivo líquido en una plataforma de construcción capa tras capa. Una vez que se ha depositado una capa de material, se endurece con luz ultravioleta. A diferencia de SLA, las piezas impresas requieren muy poco o ningún post-curado.

Los principales beneficios de utilizar estas tecnologías con resinas son la alta velocidad y los altos niveles de precisión disponibles. Además, con Material Jetting es posible producir piezas a todo color y de múltiples materiales, con una serie de materiales compuestos únicos con propiedades híbridas posibles. Esto se puede lograr gracias a la singularidad del proceso de inyección de material:los sistemas de inyección de material suelen contener múltiples boquillas que pueden depositar diferentes materiales y / o diferentes colores en un solo proceso de impresión.

Resinas SLA

SLA se puede utilizar con una amplia gama de resinas, aunque las opciones variarán según el tipo de impresora 3D SLA que elija. Generalmente, las resinas SLA se pueden desarrollar para simular diferentes propiedades de materiales tradicionales. Por ejemplo, el desarrollo de resinas comparables a la cera para fundición de cera o un material compuesto con las propiedades materiales de la cerámica son ambas opciones posibles. Otras resinas pueden imitar las propiedades de los termoplásticos tradicionales como ABS y PP.

Resinas estándar

Las resinas estándar proporcionan características de alta precisión y un acabado de superficie suave. También vienen en una amplia variedad de opciones de color (desde transparentes hasta una variedad de colores opacos).

Sin embargo, una desventaja de este material es su fragilidad, lo que hace que las resinas estándar sean más adecuadas para la creación de prototipos.

Resina duradera

Las resinas duraderas o resistentes simulan las propiedades de los termoplásticos ABS y PP, lo que permite una mayor resistencia, dureza y durabilidad que las resinas estándar. Las resinas similares a ABS y PP son adecuadas para prototipos funcionales, productos de consumo y, en general, piezas mecánicas de baja fricción y bajo desgaste.

La resina similar al PP también tiene propiedades semiflexibles y es ideal para ensamblajes de ajuste a presión. Sin embargo, la baja resistencia térmica de este tipo de resina debe tenerse en cuenta a la hora de elegir el material adecuado para su aplicación.

Resina similar al caucho

Este material puede crear piezas flexibles con una sensación de goma suave. La resina similar al caucho se puede comprimir y doblar, lo que la convierte en una buena opción para modelos comprimibles, prototipos de dispositivos portátiles, agarraderas y manijas, y también para aplicaciones de moda y joyería.

Sin embargo, debe tenerse en cuenta que las propiedades de una resina similar al caucho no se pueden comparar con el caucho verdadero. El material también requerirá estructuras de soporte cuando se imprima en 3D.

Resina de alta temperatura

Este tipo de resina exhibe alta resistencia al calor (por encima de 200 ° C) y rigidez. Gracias a sus propiedades térmicas, esta resina de alta temperatura se puede utilizar para crear herramientas para moldeo por inyección y termoformado de tiradas cortas, así como varias plantillas y accesorios.

Formlabs lidera el camino como uno de los pocos fabricantes para producir resinas de alta temperatura, y el material se puede utilizar para producir herramientas de fundición y termoformado, además de herramientas de moldeo por inyección.

Resina moldeable

La resina moldeable es una opción rentable para la producción de patrones intrincados para fundición de inversión (o joyería). Durante el proceso de fundición a la cera perdida, se hace un molde de cerámica alrededor de un patrón de cera. Cuando el molde se ha solidificado, la cera se quema y el metal fundido se vierte para crear una pieza.

Resina médica y dental s

Si necesita piezas con propiedades biocompatibles para aplicaciones dentales y médicas, estos tipos de resinas son los materiales de referencia. Las resinas dentales y médicas se han utilizado con éxito para imprimir en 3D audífonos y guías quirúrgicas personalizados.

Las piezas impresas con estas resinas se pueden esterilizar con vapor para su uso directo en la sala de operaciones. También existe la opción de una resina dental biocompatible a largo plazo, que se puede utilizar en dispositivos de ortodoncia diseñados para un contacto más prolongado con el cuerpo humano (hasta un año).

Resina con relleno de cerámica

Este fotopolímero relleno de sílice ofrece alta resistencia a la tracción y rigidez, creando piezas con superficies muy suaves y finas características. La resina cerámica es un material SLA relativamente nuevo y, por lo general, requiere un mayor nivel de habilidad que otras resinas.

Además, las piezas impresas en 3D con resina cerámica se pueden cocer en un horno, quemando el polímero y dando como resultado una verdadera pieza de cerámica. El material es adecuado para una variedad de aplicaciones, que van desde herramientas, plantillas y accesorios hasta gabinetes eléctricos y aplicaciones en arte y diseño.

Resinas de inyección de material

Material Jetting utiliza resinas de fotopolímero similares a las que se usan en SLA, pero en una forma menos viscosa, similar a la tinta. Algunas de estas resinas también imitan las propiedades de los materiales de impresión 3D FDM como PP y ABS. Al igual que las resinas SLA, los fotopolímeros Material Jetting vienen en una variedad de opciones de color, así como en una variedad de materiales especiales (moldeables, de alta temperatura, grado médico). En general, las resinas Material Jetting son frágiles, tienen una temperatura de deflexión de calor baja y su costo por kilogramo es mucho más alto que las resinas SLA (aproximadamente $ 300 - $ 1000).

Como la mayoría de las resinas utilizadas en Material Jetting tienen las mismas características que las resinas SLA, nos centraremos en los materiales utilizados con la tecnología. Estos incluyen compuestos materiales para impresión 3D multimaterial. Los materiales compuestos se crean combinando dos o más materiales con diferentes propiedades (como combinaciones rígidas y elastoméricas o translúcidas y opacas) dentro de una pieza. Una aplicación de esto sería en el campo de la creación de prototipos:por ejemplo, las empresas pueden imprimir en 3D prototipos a todo color con una apariencia y sensación de producto final.

Además, los materiales compuestos de grado de ingeniería pueden ser una buena opción para moldes para tiradas cortas de moldeo por inyección, así como para varios tipos de plantillas y accesorios.

Infinitas posibilidades

En este tutorial, analizamos principalmente las resinas curables con luz ultravioleta que se utilizan con tecnologías de impresión 3D ampliamente establecidas. Sin embargo, el mercado de la impresión 3D también ofrece una nueva generación de técnicas de fotopolimerización:por ejemplo, la tecnología de producción de interfaz líquida continua (CLIP) de Carbon, que admite resinas de grado de ingeniería y se dice que tiene una velocidad de impresión más rápida que SLA.

El carbono ha ampliado el campo de aplicaciones de las resinas, ya que actualmente ofrece ocho diferentes tipos de resinas. Uno de ellos incluye Cyanite Ester (CE) de la compañía, un material CLIP único con una temperatura de deflexión térmica de 231 ° C y una resistencia comparable al nailon relleno de vidrio.

Gracias a los continuos avances en el campo de resinas fotopoliméricas, el futuro de estos materiales es ciertamente brillante. Una empresa pionera en este campo es Photocentric, una empresa con sede en el Reino Unido que se especializa en materiales fotopoliméricos. La empresa desarrolla polímeros para impresión 3D que se pueden curar usando una pantalla LCD en lugar de luz ultravioleta, siendo pionera en el campo de las “resinas de luz diurna”.

Con mucha innovación dentro del área de materiales fotopoliméricos, solo podemos Esperamos más aplicaciones y casos de uso en el futuro.