SLS vs MJF: Diferencias clave en la fusión de lecho de polvo para impresión 3D

La fusión por chorro múltiple (MJF) y la sinterización selectiva por láser (SLS) son tecnologías industriales de impresión 3D que pertenecen a la familia de fusión de lecho de polvo. Ambos procesos construyen piezas fusionando (o sinterizando) térmicamente partículas de polvo polimérico capa por capa.

La principal diferencia entre estas dos tecnologías es su fuente de calor. SLS usa un láser para escanear y sinterizar cada sección transversal. MJF, en cambio, deposita una tinta (agente de fusión) sobre el polvo para absorber luz infrarroja. La impresora pasa luego una fuente de energía infrarroja sobre la plataforma de construcción para fusionar las áreas entintadas. Esencialmente, MJF combina las tecnologías SLS y chorro de aglutinante.

Dado que SLS y MJF crean piezas muy similares, es importante que un diseñador entienda las diferencias entre ambos procesos. En este artículo comparamos SLS y MJF en términos de flujo de trabajo, precisión, materiales, coste y plazo de entrega.

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¿Cómo funcionan los procesos de impresión 3D SLS y MJF?

SLS y MJF tienen procesos y flujos de trabajo de fabricación similares, aunque existen algunas diferencias clave entre ambas tecnologías. Empecemos por el proceso de fabricación.

Sinterización selectiva por láser (SLS)

Una impresora SLS extiende primero una fina capa de polvo sobre la plataforma de construcción. Un láser CO₂ escanea entonces cada sección transversal, sinterizando el polvo. La plataforma desciende una capa y el proceso se repite hasta completar la construcción. Todo el contenedor debe enfriarse antes de poder extraer la pieza del polvo.

Para una explicación más detallada de estos mecanismos, lea nuestro artículo en profundidad ¿Qué es la impresión 3D SLS?.

Pieza SLS impresa en nailon

Fusión por chorro múltiple (MJF)

Para imprimir con MJF, la máquina extiende primero una fina capa de polvo sobre la plataforma de construcción. La impresora calienta esta capa a una temperatura cercana a la de sinterización. Un carro con boquillas de inyección de tinta (similares a las usadas en impresoras 2D de escritorio) pasa sobre el lecho, depositando un agente de fusión sobre el polvo. Al mismo tiempo, la máquina imprime un agente de detalle que inhibe la sinterización cerca del borde de la pieza.

Una potente fuente de energía IR pasa luego sobre el lecho de construcción y sinteriza las áreas donde se depositó el agente de fusión, dejando el resto del polvo sin alterar. El proceso se repite hasta completar todas las piezas.

Al igual que en SLS, las piezas impresas quedan incrustadas en polvo y necesitan enfriarse antes de poder extraerlas para su posterior procesamiento. Para más detalles sobre MJF, lea nuestro desglose de la tecnología en ¿Qué es Multi Jet Fusion (MJF)? Explicado por Hubs.

Pieza MJF impresa en nailon

Comparación de flujos de trabajo para SLS y MJF

Al imprimir con SLS, se fusiona cada sección transversal punto por punto, mientras que la fusión en MJF es más lineal. Esto no cambia significativamente el tiempo de impresión, ya que el paso de recubrimiento (y el número total de capas) determina principalmente el tiempo total de impresión. Este paso lleva el mismo tiempo tanto en SLS como en MJF.

Sin embargo, el enfriamiento del contenedor y el post-procesado son mucho más rápidos con MJF. HP ofrece una estación de post-procesado dedicada que acelera la velocidad de enfriamiento del contenedor impreso y ayuda con la eliminación de polvo. Con MJF, se puede usar el 80-85 % del polvo reciclado y recuperado tras cada construcción, mientras que solo el 50 % del polvo de cada construcción SLS es reciclable.

Los tiempos de enfriamiento más rápidos y la mayor capacidad de reciclar y reutilizar polvo hacen que los operadores de MJF duden menos en iniciar trabajos incluso cuando el contenedor está parcialmente lleno. Los operadores de máquinas SLS, en cambio, a menudo esperan a que el contenedor se llene antes de iniciar un trabajo de impresión. Esta diferencia clave en el flujo de trabajo resulta en plazos de entrega más cortos.

¿Cuál es la precisión dimensional de SLS y MJF?

SLS y MJF son tecnologías industriales que ofrecen alta precisión dimensional para piezas personalizadas. Sin embargo, MJF tiene una ligera ventaja sobre SLS.

Esto se debe principalmente a que los cabezales de impresión MJF depositan material a 1200 PPP (aproximadamente 1 punto cada 0,022 mm), mientras que el tamaño típico del punto láser SLS es de aproximadamente 0,3 y 0,4 mm de diámetro. Además, el agente de detalle usado en MJF ayuda a imprimir elementos pequeños y bordes afilados.

Es importante notar que SLS y MJF no requieren estructuras de soporte. Esto permite crear modelos de forma libre sin marcas de eliminación de soportes. Sin embargo, ambas tecnologías son susceptibles a deformación, así que evite áreas planas grandes en su diseño. En pruebas exhaustivas de ambas tecnologías, encontramos que las piezas impresas con MJF eran más propensas a deformación que las impresas con SLS.

	MJF	SLS
Precisión dimensional	± 0,3 % (con límite inferior en ± 0,2 mm)	± 0,3 % (límite inferior de ± 0,3 mm)
Tamaño de construcción típico	380 x 285 x 380	300 x 300 x 300 mm (hasta 750 x 550 x 550 mm)
Espesor de capa común	70 - 100 micras	100 - 120 micras
Espesor de pared mínimo *	0,6 mm	0,7 mm
Detalle mínimo	0,25 mm	0,30 mm

Recuerde que el espesor de pared mínimo recomendado para áreas estructurales en ambas tecnologías es 1 mm.

¿Qué calidad superficial se consigue con SLS y MJF?

La impresión 3D con tecnología SLS o MJF produce acabados superficiales granulosos que pueden post-procesarse a un nivel muy alto. Si uno de sus requisitos principales es el atractivo estético, recomendamos el teñido como parte del post-procesado.

En cuanto al color, los sistemas MJF usan actualmente un agente de fusión negro, ya que los materiales oscuros absorben la radiación más eficazmente. Como resultado, las piezas impresas con MJF tienen un aspecto gris claro. Puede optar por un paso adicional de teñido para lograr un acabado negro uniforme.

Las piezas SLS, por otro lado, suelen imprimirse en blanco y pueden teñirse en cualquier color. También hay polvo de nailon gris SLS disponible, y las piezas impresas en este material se parecerán a las de MJF pero serán más suaves al tacto.

Pieza MJF, tal como se imprime

Pieza MJF, tras teñido negro

Pieza SLS, impresa en nailon blanco

Pieza SLS en nailon gris

¿Cuáles son las propiedades de los materiales de SLS y MJF?

El PA 12 (nailon) es el material principal usado tanto en SLS como en MJF. Al imprimir con este material, las piezas MJF tienen resistencia y flexibilidad superiores y propiedades mecánicas más homogéneas comparadas con las piezas SLS. Pero aunque MJF ofrece mejor calidad de impresión con nailon, las impresoras SLS ofrecen más opciones de materiales, como PA con carga de carbono, PA con carga de aluminio (alumide) y TPU flexible.

La limitación de materiales de MJF es definitivamente una desventaja al elegir entre ambas tecnologías. Sin embargo, MJF es una plataforma de materiales abierta y una tecnología que madura rápidamente, lo que traerá un rápido desarrollo de materiales a medida que más diseñadores e ingenieros descubran sus múltiples beneficios.

	HP PA 12	SLS PA 12
Resistencia a la tracción	XY: 48 MPa Z: 48 MPa	XY: 48 MPa Z: 42 MPa
Módulo de tracción	XY: 1700 MPa Z: 1800 MPa	XY: 1650 MPa Z: 1650 MPa
Alargamiento a la rotura	XY: 20% Z: 15%	XY: 18% Z: 4%

¿Cuáles son los costes y plazos de entrega para impresión 3D SLS y MJF?

El coste y el plazo de entrega son dos factores esenciales para elegir entre SLS y MJF. Para evaluar ambos elementos, realizamos un pequeño experimento en la plataforma Hubs para cada una de estas dos tecnologías de impresión 3D.

Usando un diseño de soporte (imagen abajo) como modelo de prueba, solicitamos dos presupuestos a servicios de impresión 3D en Estados Unidos para cada tecnología. Uno era para un pedido de prototipado (una pieza), y el otro para una tirada de producción en lote pequeño (diez a 100 piezas).

El modelo usado tiene un volumen de 28,8 cm³ y dimensiones de caja delimitadora de 101,9 x 45,0 x 18,0 mm.

El soporte de prueba impreso en nailon gris SLS

En términos de precio, imprimir con MJF fue consistentemente más rentable que con SLS en aproximadamente un 15 % a 30 %. La diferencia de precio fue menor para cantidades mayores de piezas, probablemente debido al flujo de trabajo de post-procesado optimizado de la tecnología (enfriamiento, eliminación de polvo, etc.). Además, MJF tiende a tener un plazo de entrega más rápido que SLS en unos tres días.

Esto no significa que MJF sea el proceso superior universalmente. A pesar de ser menos rentable, SLS ofrece una selección de materiales mucho más amplia, incluyendo nailon con carga de carbono y vidrio, así como TPU y PP.

Para evaluar aún más precios y plazos de entrega para SLS y MJF, contacte con sales@hubs.com y un representante entrará en más detalle.

	HP PA 12	SLS PA 12
Resistencia a la tracción	XY: 48 MPa Z: 48 MPa	XY: 48 MPa Z: 42 MPa
Módulo de tracción	XY: 1700 MPa Z: 1800 MPa	XY: 1650 MPa Z: 1650 MPa
Alargamiento a la rotura	XY: 20% Z: 15%	XY: 18% Z: 4%

¿Cómo evolucionarán SLS y MJF en el futuro?

Mientras que las máquinas SLS solo podrán producir piezas de un solo material por construcción, las piezas MJF podrán tener diferentes propiedades de material. Esto se puede lograr cambiando el tipo o concentración del agente de fusión. HP ha afirmado que MJF permite controlar las propiedades mecánicas, térmicas, ópticas e incluso eléctricas de una pieza.

Sin embargo, esta funcionalidad aún no está disponible con las impresoras MJF de primera generación. Se espera que las impresoras HP de segunda generación soporten impresión multi-material y multi-color.

En el lado de SLS, una actualización notable es el desarrollo de una solución de escritorio competitiva en precio para impresión SLS en casa u oficina. Estos sistemas tienen mucho potencial, aunque aún no han entrado al mercado máquinas viables para esta aplicación exacta.

Preguntas frecuentes

¿Es MJF más resistente que SLS?

Las piezas producidas con MJF son más resistentes y flexibles que las piezas SLS. También tienen propiedades mecánicas más homogéneas comparadas con las piezas SLS, que son más débiles en la dirección de impresión.

¿Es MJF más rentable que SLS?

En general, MJF cuesta menos para piezas de menor densidad, y SLS es mejor opción para piezas más macizas. MJF es una opción más rentable para imprimir piezas unitarias, mientras que SLS es más barato para piezas anidadas.

¿Es MJF más preciso que SLS?

SLS y MJF imprimen piezas con precisión similar. Esto depende a menudo más de la experiencia que los fabricantes tengan con cada tecnología, que de los sistemas en sí.

¿Es SLS mejor que MJF para materiales y colores?

Con SLS obtiene una gama más amplia de opciones de materiales con varios nailons y un TPU elastomérico para prototipado. SLS también ofrece más variedad de colores. MJF imprime piezas grises que pueden teñirse de negro al salir, mientras que las piezas SLS salen blancas y pueden teñirse en cualquier color. Para ambos procesos, los materiales disponibles son Nylon 12 (PA 12) y Nylon con fibra de vidrio (PA 12 GF).

¿Es MJF mejor que SLS para mayores cantidades de piezas?

En general, MJF construye piezas más rápido que SLS, por lo que puede crear más piezas en menos tiempo.

¿Tienen las piezas MJF mejores propiedades mecánicas que las piezas SLS?

Las piezas impresas en MJF generalmente tienen propiedades mecánicas más consistentes en toda su geometría.