Estereolitografía (SLA): Guía completa de la tecnología de impresión 3D, materiales y beneficios

La SLA (Estereolitografía) fue una de las primeras tecnologías de impresión 3D en comercializarse. Emplea resinas acrílicas u otras que deben curarse usando un láser ultravioleta (UV). La tecnología ha sido reinterpretada de varias formas. Su selección de materiales también ha crecido significativamente —ahora puede encontrar opciones de resinas rígidas, flexibles, resistentes al calor, resistentes a químicos, biocompatibles y otras. Xometry cotiza este proceso instantáneamente, y lo hace desde 2018. Es uno de nuestros procesos de impresión 3D más populares.

El proceso SLA toma un modelo 3D de un componente y lo renderiza en plástico sólido. El modelo computacional se "lamina" digitalmente en capas para que la impresora pueda unir metódicamente cada capa a la anterior. Las máquinas SLA imprimen piezas de prototipo, componentes de prueba, ayudas médicas, herramientas, piezas de prueba cosmética y mucho más.

Este artículo proporciona una comprensión de fondo de las ventajas, materiales, aplicaciones y más de la tecnología SLA.

¿Qué es la impresión 3D SLA?

La SLA es un proceso de impresión 3D que usa un láser UV de barrido para curar la capa superficial de resina fotosensible. La resina se suministra en un tanque, y en la gran mayoría de máquinas SLA, la pieza se construye boca abajo. Con cada capa, la placa de construcción se mueve hacia arriba, haciendo parecer que la pieza crece fuera del polímero líquido. La máquina debe también imprimir las estructuras de soporte necesarias para sostener voladizos dentro del diseño.

Los fotopolímeros sensibles a UV usados en el proceso se denominan colectivamente 'resinas'. Son monómeros acrílicos fotocatalizados que se entrecruzan cuando se exponen a luz láser UV. Este principio permite a la máquina crear detalles tan pequeños como el ancho del haz láser.

Los modelos SLA a veces se imprimen en un estado parcialmente curado. Estos modelos requieren post-procesamiento en forma de exposición UV extra para completar el proceso de entrecruzamiento. Este paso de proceso adicional ayuda a eliminar resina parcialmente solidificada que no curó completamente debido a retro-dispersión y difracción del haz UV. Ya sea que se realice post-curado o no, todas las piezas deben lavarse después de completar la impresión para eliminar la resina superficial. El lavado se hace generalmente en un baño de alcohol isopropílico. La eliminación del andamio de soporte impreso ocurre después.

Para más información, consulte nuestro artículo sobre todo sobre impresión 3D.

Etiquetas impresas en SLA

¿Cuál es la fuente de luz de la 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 precisamente sintonizada al catalizador usado en la resina. Sin embargo, diferentes fabricantes usan diferentes longitudes de onda. El láser SLA más común es un sistema de diodo láser de 395 µm de longitud de onda. Produce 300-500 mW de potencia en el haz que se colima a un diámetro de alrededor de 300 µm. Una variedad de otras fuentes de luz láser pueden encontrarse en algunos equipos, con catalizadores para adaptarse a su rango de frecuencia. Otros tipos de fuentes de luz UV se usan en estereolitografía de capa completa. Estas lámparas emplean o un proyector hecho de espejos microscópicos (en el caso de impresoras de procesamiento digital de luz o DLP) o una máscara LCD (generalmente referida como estereolitografía enmascarada o MSLA).

¿Dónde se usa la impresión 3D SLA?

La impresión 3D SLA se usa para aplicaciones tales como:

• Prototipado: Ya que pueden incluir detalles finos, las piezas impresas en SLA pueden usarse como modelos de prueba de ingeniería.
• Fabricación: La SLA crea piezas funcionales para situaciones que no exigen mucha resistencia al estrés.
• Ingeniería y diseño de productos: Las piezas SLA pueden acabarse a mano y pintarse para crear prototipos pre-herramienta de calidad.
• Joyería: Las máquinas SLA pueden construir artículos de prueba cosmética para joyeros.
• Trabajos dentales: La SLA puede crear varios productos de odontología, incluyendo tejido blando, diente, materiales de implante óseo y cavidades de fundición para moldeo de poliuretano y silicona.
• Salud: Los procesos SLA pueden fabricar implantes médicos usando materiales especializados.

La SLA —así como DLS de Carbon y la impresión 3D PolyJet— usa resinas líquidas de fotocurado en lugar de polvos o filamento. Una capa muy fina, muy uniforme y totalmente densa de resina líquida se extiende para cada capa. Como tal, incluso con el mismo grosor de capa, las impresiones SLA tendrán un acabado superficial mucho más liso sin marcas de extrusión o capas superficiales polvorientas.

Christian Tsu-Raun

Líder de Equipo, Cotización Manual

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

Las impresoras 3D SLA pueden imprimir usando estos materiales:

1. Resinas acrílicas de propósito general: Estos materiales están disponibles en varias durezas y transparencias.
2. Elastómeros de poliuretano flexibles: Usados para piezas flexibles.
3. Poliuretanos rígidos: Estos tienen buen valor cosmético, son más duraderos que materiales de propósito general y se adaptan bien a piezas de prueba de producto o prototipos.
4. Resinas rígidas: Estas son químicamente y térmicamente estables y adecuadas 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 artículos transparentes como protectores bucales, férulas, etc.
6. Resinas ESD: Estas resinas se adaptan a hacer utillajes electrostáticamente seguros para fabricación.

Logotipo Xometry en SLA hecho con material Accura Xtreme Gray

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

La impresión 3D SLA fue creada por primera vez en los años 80 por Hideo Kodama. Él fue el primero en usar polímeros curados por UV para 'imprimir' finas láminas de plástico desde un baño de resina sin curar. En 1984, Chuck Hull nombró el proceso estereolitografía y obtuvo una patente. Esta patente protegía un "método de creación de objetos 3D" mediante capas secuenciales, mutuamente unidas, de "rebanadas" del objeto.

El láser UV de la máquina es instrumental para hacer detalles precisos con resoluciones ajustadas. Escanea a través de la superficie de la piscina de resina, induciendo entrecruzamientos dentro del material. La SLA representó el primer proceso de fabricación aditiva exitoso en usar rebanadas en capas. La tecnología fue llevada al mercado a mediados o finales de los 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 UV desencadena catalizadores en el monómero líquido de resina. La placa de impresión comienza en la superficie de la piscina de resina, y las regiones donde el láser golpea tanto la resina como la superficie sólida de la placa se polimerizan y fijan a la placa de construcción. Con esa 'capa' completa, la placa de construcción se mueve hacia arriba, permitiendo que la siguiente capa se fije a la anterior. Repitiendo este proceso, la pieza aparecerá crecer fuera de la piscina líquida. Las impresiones suelen comenzar con la parte inferior de la pieza, y la pieza se imprime boca abajo.

Una vez retirada, la pieza debe lavarse para eliminar cualquier resina sin curar. Los elementos de andamio de soporte pueden entonces cortarse.

¿Cuáles son los parámetros de impresión SLA?

Los parámetros de impresión de una máquina SLA suelen ser fijados por los fabricantes. Solo la orientación de la pieza y la altura de capa pueden cambiarse. La Tabla 1 abajo muestra una comparación de las dos orientaciones comunes de impresora SLA:

Parámetro	Impresoras SLA Bottom-up (Escritorio)	Impresoras SLA Top-down (Industrial)
Altura de capa típica	25 a 100 µm	25 a 150 µm
Precisión dimensional	± 0.5% (límite inferior: ± 0.010 a 0.250 mm)	± 0.15% (límite inferior: ± 0.010 a 0.030 mm)
Tamaño de construcción	Hasta 145 x 145 x 175 mm	Hasta 1500 x 750 x 500 mm

Tabla 1. Características de impresoras SLA

¿Qué distingue a la impresión 3D SLA?

La 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 su aparición en el mercado. Otro factor distintivo para SLA es su acabado superficial —uno de los más altos estándares en la industria. Las máquinas SLA más grandes fueron diseñadas para la industria automotriz y pueden construir paneles de carrocería completos, salpicaderos, etc.

¿Qué opciones hay para el post-procesamiento SLA?

El post-procesamiento SLA comienza eliminando la resina 'húmeda' sin curar. Las impresoras bottom-up deben drenarse antes del post-procesamiento mientras que el equipo top-down no requiere tal retraso. En ambos casos, sin embargo, las piezas deben lavarse para eliminar cualquier líquido restante. Aunque el lavado manual en cabina de pulverización sigue siendo común, se comercializan soluciones automáticas para esta etapa de lavado. Algunas resinas requieren post-curado adicional bajo radiación UV. Una vez completo, los andamios de soporte se retiran ya sea manualmente o por equipo automatizado. En este punto, los modelos suelen considerarse completos. Cualquier procesamiento adicional como lijado o pintura suele tener como objetivo mejorar la apariencia cosmética de la pieza.

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

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

Beneficios
Propiedades de material: La SLA tiene una amplia gama de propiedades de material, dependiendo del proveedor.
Flexibilidad: Pocos procesos de impresión 3D pueden ofrecer materiales pseudo-elastómeros, pero la SLA es una buena opción para tales.
Acabados superficiales de piezas: La SLA produce piezas con excelentes acabados superficiales. Se adaptan a acabados de alta especificación y aceptan pintura fácilmente.
Detalles finos de piezas: La SLA es buena para detalles finos siempre que se elija el equipo, resina y proveedor de servicio adecuados. Características hasta 0.1 mm son fáciles de lograr.
Uniformidad de resolución: La SLA tiene alta resolución en el eje Z pero menos en X-Y. Cuidado en selección de proceso y orientación de construcción son importantes.
Producción de piezas complejas: La SLA puede reproducir piezas complejas con precisión.
Superficies curvas: Los escalones Z en superficies curvas son apenas detectables.
Proceso de impresión: El proceso de impresión puede ser rápido, asumiendo que la pieza en general no es demasiado alta en el 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
Alto coste de piezas	La resina de impresión cuesta $200 por litro.
Resistencia al desgaste	La mayoría de materiales SLA rinden mal en situaciones de abrasión o fricción, por lo que no deberían usarse en ensamblajes móviles. Materiales SLA de alta resistencia son mejores pero cuestan más.
Alto coste de equipo	Las máquinas SLA industriales cuestan $200,000 mientras que las de escritorio menos capaces empiezan en $3,750.
Sistema basado en láser	Los sistemas basados en láser requieren monitorización de seguridad y formación muy cuidadosas.
Mantenimiento de máquina exigente	Los láseres y la resina líquida hacen que el mantenimiento de la máquina sea exigente o desafiante.
Resolución diferente	Porque la resolución en el plano X-Y es diferente de la del eje Z, algunos detalles finos pueden no salir bien.
Propiedades de material selectivas	Las piezas hechas de resinas más simples y comunes tienden a ser frágiles y pueden fluir bajo 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 casos, la respuesta es sí. La impresión 3D SLA encaja en 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 superpuestas. La SLA es mejor para piezas que requieren superficies lisas, detalles finos y alta resolución.

Resumen

Xometry ofrece una amplia gama de capacidades de fabricación incluyendo servicio de Estereolitografía (SLA) de impresión 3D y servicios de valor añadido para todas sus necesidades de prototipado y producción. Solicite una cotización instantánea hoy.

Descargo de responsabilidad

El contenido que aparece en esta página web es solo para fines informativos. Xometry no hace ninguna representación o garantía de ningún tipo, ya sea expresa o implícita, sobre la exactitud, integridad o validez de la información. Cualquier parámetro de rendimiento, tolerancias geométricas, características de diseño específicas, calidad y tipos de materiales, o procesos no deben inferirse que representen lo que será entregado por proveedores o fabricantes de terceros a través de la red de Xometry. Los compradores que busquen cotizaciones para piezas son responsables de definir los requisitos específicos para esas piezas. Consulte nuestros términos y condiciones para más información.

Dean McClements

Dean McClements es graduado en Ingeniería Mecánica con honores y más de dos décadas de experiencia en la industria manufacturera. Su trayectoria profesional incluye roles significativos en empresas líderes como Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace y Hyster-Yale, donde desarrolló una profunda comprensión de los procesos e innovaciones de ingeniería.

Lea más artículos de Dean McClements