Estereolitografía (SLA):una guía completa sobre la tecnología, los materiales y los beneficios de la impresión 3D

SLA (estereolitografía) fue una de las primeras tecnologías de impresión 3D que se comercializaron. Emplea resinas acrílicas u otras que deben curarse con un láser ultravioleta (UV). La tecnología ha sido reinterpretada de varias maneras. Su selección de materiales también ha aumentado significativamente:ahora puede encontrar opciones de resinas rígidas, flexibles, resistentes al calor, resistentes a productos químicos, biocompatibles y otras. Xometry cita instantáneamente este proceso y lo ha hecho desde 2018. Es uno de nuestros procesos de impresión 3D más populares.

El proceso SLA toma un modelo 3D de un componente y lo convierte en plástico sólido. El modelo de computadora primero se “corta” digitalmente en capas para que la impresora pueda unir metódicamente cada corte al anterior. Las máquinas SLA imprimen piezas prototipo, componentes de prueba, ayudas médicas, herramientas, piezas de prueba cosméticas y mucho más.

Este artículo proporciona información general sobre las ventajas, los materiales, las aplicaciones y más de la tecnología SLA.

¿Qué es la impresión 3D SLA?

SLA es un proceso de impresión 3D que utiliza un láser UV de escaneo para curar la capa superficial de resina fotosensible. La resina se suministra en un baño y, en la gran mayoría de máquinas SLA, la pieza se construye al revés. Con cada capa, la placa de construcción se moverá hacia arriba, haciendo que parezca como si la pieza surgiera del polímero líquido. La máquina también debe imprimir las estructuras de soporte necesarias para soportar los voladizos dentro del diseño. 

Los fotopolímeros sensibles a los rayos UV utilizados en el proceso se denominan colectivamente "resinas". Son monómeros acrílicos fotocatalizados que se reticulan cuando se exponen a la luz láser UV. Este principio permite a la máquina crear detalles tan pequeños como el ancho del rayo láser. 

Los modelos SLA a veces se imprimen en un estado parcialmente curado. Estos modelos requieren un posprocesamiento en forma de exposición adicional a los rayos UV para completar el proceso de reticulación. Este paso adicional del proceso ayuda a eliminar la resina parcialmente solidificada que no se curó completamente debido a la retrodispersión y la difracción del haz UV. Ya sea que se realice o no un poscurado, todas las piezas deben lavarse una vez finalizada la impresión para eliminar la resina de la superficie. El lavado se realiza generalmente en un baño de alcohol isopropílico. Posteriormente se retira el andamio de soporte impreso.

Para obtener más información, consulta nuestro artículo sobre todo lo relacionado con la impresión 3D.

Etiquetas impresas SLA

¿Qué es la fuente de luz de impresión 3D SLA?

La fuente de luz de la impresión 3D SLA es un láser UV que actúa como mecanismo de curado de la máquina de estereolitografía. Esta fuente de luz está sintonizada con precisión con el catalizador utilizado en la resina. Sin embargo, diferentes fabricantes utilizan diferentes longitudes de onda. El láser SLA más común es un sistema de diodo láser de longitud de onda de 395 µm. Produce entre 300 y 500 mW de potencia en el haz colimado a un diámetro de alrededor de 300 µm. En algunos equipos se puede encontrar una variedad de otras fuentes de luz láser, con catalizadores que se adaptan a su rango de frecuencia. En la estereolitografía de capa completa se utilizan otros tipos de fuentes de luz ultravioleta. Estas lámparas emplean un proyector hecho de espejos microscópicos (en el caso del procesamiento de luz digital o impresoras DLP) o una máscara LCD (generalmente denominada estereolitografía enmascarada o MSLA).

¿Dónde se utiliza la impresión 3D SLA?

La impresión 3D SLA se utiliza para aplicaciones como:

• Creación de prototipos: Dado que pueden incluir detalles finos, las piezas impresas con SLA se pueden utilizar como modelos de prueba de ingeniería.
• Fabricación: SLA crea piezas funcionales para situaciones que no exigen mucha resistencia al estrés.
• Ingeniería y diseño de producto: Las piezas SLA se pueden terminar y pintar a mano para crear prototipos de herramientas previas de calidad.
• Joyas: Las máquinas SLA pueden fabricar artículos de prueba cosméticos para joyeros.
• Trabajos dentales: SLA puede crear diversos productos odontológicos, incluidos tejidos blandos, dientes, materiales para implantes óseos y cavidades de fundición para moldeo de poliuretano y silicona.
• Atención sanitaria: Los procesos SLA pueden fabricar implantes médicos utilizando materiales especializados.

SLA, así como la impresión 3D de carbono DLS y PolyJet, utiliza resinas líquidas de fotocurado en lugar de polvos o filamentos. Para cada capa se extiende una capa muy fina, muy uniforme y completamente densa de resina líquida. Como tal, incluso con el mismo grosor de capa, las impresiones SLA tendrán un acabado superficial mucho más suave sin marcas de extrusión ni capas superficiales de polvo.

Christian Tsu-Raun

Líder de equipo, cotización manual

¿Qué materiales se utilizan en la impresión 3D SLA?

Las impresoras 3D SLA pueden imprimir utilizando estos materiales:

1. Resinas acrílicas de uso general: Estos materiales están disponibles en diversas durezas y transparencias.
2. Elastómeros flexibles de poliuretano: Se utiliza para piezas flexibles.
3. Poliuretanos rígidos: Tienen un buen valor cosmético, son más duraderos que los materiales de uso general y son muy adecuados para pruebas de productos o prototipos.
4. Resinas rígidas :Son química y térmicamente estables y adecuados para piezas de prueba de ingeniería.
5. Resinas dentales y médicas: Estas resinas son médicamente seguras y permiten construcciones más rápidas, acabados de calidad y elementos transparentes como protectores bucales, férulas, etc.
6. Resinas ESD: Estas resinas son adecuadas para fabricar plantillas electrostáticamente seguras para la fabricación.

Un logotipo de SLA Xometry hecho con material Accura Xtreme Grey

¿Cuándo se utilizó por primera vez la impresión 3D SLA?

La impresión 3D SLA fue creada por primera vez en la década de 1980 por Hideo Kodama. Fue el primero en utilizar polímeros curados con luz ultravioleta para "imprimir" finas láminas de plástico a partir de un baño de resina sin curar. En 1984, Chuck Hull denominó este proceso estereolitografía y obtuvo una patente. Esta patente protegía un “método de creación de objetos 3D” mediante la superposición de “rebanadas” secuenciales y unidas entre sí del objeto.

El láser UV de la máquina es fundamental para crear detalles precisos con resoluciones ajustadas. Explora la superficie del charco de resina, induciendo enlaces cruzados dentro del material. SLA representó el primer proceso exitoso de fabricación aditiva que utilizó rodajas en capas. La tecnología se lanzó al mercado a mediados y finales de los años 80 bajo la empresa 3D Systems.

Cómo funciona la impresión 3D SLA

La impresión 3D SLA funciona moviendo un láser UV en el plano X-Y. La luz ultravioleta activa catalizadores en la resina de monómero líquido. La placa de impresión comienza en la superficie del charco de resina, y las regiones donde el láser incide tanto en la resina como en la superficie de la placa sólida se polimerizan y se fijan a la placa de construcción. Una vez completada esa "capa", la placa de construcción se mueve hacia arriba, permitiendo que la siguiente capa se fije a la anterior. Al repetir este proceso, la pieza parecerá surgir del charco de líquido. Las impresiones generalmente comienzan con la parte inferior de la pieza y la pieza se imprime al revés. 

Una vez retirada, la pieza debe lavarse para eliminar cualquier resto de resina no curada. A continuación se pueden recortar los posibles elementos de soporte del andamio. 

¿Cuáles son los parámetros de impresión de SLA Printing?

Los parámetros de impresión de una máquina SLA suelen ser fijados por los fabricantes. Lo único que se puede cambiar es la orientación de la pieza y la altura de la capa. La Tabla 1 a continuación muestra una comparación de las dos orientaciones de impresora SLA comunes:

Configuración Impresoras SLA ascendentes (escritorio) Impresoras SLA descendentes (industriales)

Configuración

Altura de capa típica

Impresoras SLA ascendentes (escritorio)

25 a 100 µm

Impresoras SLA descendentes (industriales)

25 a 150 µm

Configuración

Precisión dimensional

Impresoras SLA ascendentes (escritorio)

± 0,5 % (límite inferior:± 0,010 a 0,250 mm)

Impresoras SLA descendentes (industriales)

± 0,15 % (límite inferior:± 0,010 a 0,030 mm)

Configuración

Tamaño de construcción

Impresoras SLA ascendentes (escritorio)

Hasta 145 x 145 x 175 mm

Impresoras SLA descendentes (industriales)

Hasta 1500 x 750 x 500 mm

Tabla 1. Características de la impresora SLA

¿Qué distingue a la impresión 3D SLA?

SLA se distingue de otros sistemas y procesos de impresión 3D por su amplia gama de materiales con propiedades y cualidades cosméticas muy diversas. Los materiales SLA han mejorado y diversificado significativamente desde que aparecieron por primera vez en el mercado. Otro factor distintivo de SLA es su acabado superficial, uno de los estándares más altos de la industria. Las máquinas SLA más grandes fueron diseñadas para la industria automotriz y pueden construir paneles de carrocería completos, tableros, etc.

¿Qué opciones existen para el posprocesamiento de SLA?

El posprocesamiento SLA comienza con la eliminación de la resina "húmeda" sin curar. Las impresoras de abajo hacia arriba deben vaciarse antes del posprocesamiento, mientras que los equipos de arriba hacia abajo no requieren tal demora. En ambos casos, sin embargo, es necesario lavar las piezas para eliminar cualquier resto de líquido. Aunque el lavado manual en cabina sigue siendo común, se comercializan soluciones automáticas para esta etapa de lavado. Algunas resinas requieren un poscurado adicional bajo radiación UV. Una vez completados, los andamios de soporte se retiran manualmente o mediante equipos automatizados. En este punto, los modelos suelen considerarse completos. Cualquier procesamiento posterior, como lijado o pintura, suele tener como objetivo mejorar la apariencia estética de la pieza.

¿Cuáles son algunos de los beneficios de la impresión 3D SLA?

La impresión 3D SLA ofrece una amplia gama de ventajas. Estos se muestran en la Tabla 2:

Beneficios

Beneficios

Propiedades de los materiales

SLA tiene una amplia gama de propiedades materiales, dependiendo del proveedor.

Beneficios

Flexibilidad

Pocos procesos de impresión 3D pueden ofrecer materiales pseudoelastómeros, pero SLA es una buena opción para ello. 

Beneficios

Acabados superficiales de la pieza

SLA produce piezas con excelentes acabados superficiales. Son adecuados para acabados de alta especificación y también aceptan pintura fácilmente.

Beneficios

Detalles finos de las piezas

SLA es bueno para detalles finos siempre que se elija el equipo, la resina y el proveedor de servicios adecuados. Es fácil lograr características de hasta 0,1 mm.

Beneficios

Uniformidad de resolución

SLA tiene alta resolución a lo largo del eje Z pero menos en X-Y. Es importante tener cuidado en la selección del proceso y la orientación de la construcción.

Beneficios

Producción de piezas complejas

SLA puede reproducir con precisión piezas complejas.

Beneficios

Superficies curvas

Los pasos en Z en superficies curvas son apenas detectables.

Beneficios

Proceso de impresión

El proceso de impresión puede ser rápido, suponiendo que la pieza general no sea demasiado alta a lo largo del eje Z de la impresora.

Tabla 2. Beneficios de la impresión 3D SLA

¿Cuáles son algunos de los inconvenientes de la impresión 3D SLA?

Los inconvenientes de las máquinas SLA se muestran en la Tabla 3:

Inconvenientes Descripción

Desventajas

Alto costo de piezas

Descripción

La resina de impresión cuesta 200 dólares por litro.

Desventajas

Resistencia al desgaste

Descripción

La mayoría de los materiales SLA funcionan mal en situaciones de abrasión o fricción, por lo que no deben usarse en ensamblajes en movimiento. Los materiales SLA de alta resistencia son mejores pero cuestan más.

Desventajas

Alto costo del equipo

Descripción

Las máquinas industriales SLA cuestan 200 000 dólares, mientras que las máquinas de escritorio menos capaces comienzan en 3750 dólares.

Desventajas

Sistema basado en láser

Descripción

Los sistemas basados en láser requieren capacitación y monitoreo de seguridad muy cuidadosos.

Desventajas

Mantenimiento exigente de la máquina

Descripción

Los láseres y la resina líquida hacen que el mantenimiento de la máquina sea exigente o difícil de realizar.

Desventajas

Resolución diferente

Descripción

Debido a que la resolución en el plano X-Y es diferente a la del eje Z, es posible que algunos detalles finos no salgan bien.

Desventajas

Propiedades selectivas del material

Descripción

Las piezas fabricadas con resinas más simples y comunes tienden a ser quebradizas y pueden deslizarse bajo una carga constante.

Tabla 3. Inconvenientes de la impresión 3D SLA

¿Es la impresión 3D SLA adecuada para su componente o proyecto?

En la mayoría de los casos, la respuesta es sí. La impresión 3D SLA se adapta a una gran variedad de proyectos. Los operadores simplemente deben elegir los materiales adecuados para el trabajo. Pero la tarea de seleccionar una tecnología de impresión 3D es un proceso difícil; Muchos estilos tienen requisitos y capacidades superpuestos. SLA es mejor para piezas que requieren superficies lisas, detalles finos y alta resolución.

Resumen

Xometry ofrece una amplia gama de capacidades de fabricación, incluido el servicio de impresión 3D de estereolitografía (SLA) y servicios de valor agregado para todas sus necesidades de producción y creación de prototipos. Solicite una cotización instantánea hoy.

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Dean McClements

Dean McClements es un Licenciado en Ingeniería Mecánica con honores y cuenta con más de dos décadas de experiencia en la industria manufacturera. Su trayectoria profesional incluye puestos importantes en empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace y Hyster-Yale, donde desarrolló un profundo conocimiento de los procesos de ingeniería y las innovaciones.

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