Procesamiento Digital de Luz (DLP) en impresión 3D: cómo funciona y por qué importa

¿Cómo funciona la impresión 3D por Procesamiento Digital de Luz?

El proceso de luz digital típicamente funciona bajando una plataforma de construcción en un tanque de resina transparente lleno de fotopolímero líquido. Un proyector de alta resolución entonces brilla una luz UV sobre la plataforma de construcción en la misma forma que la sección transversal de la capa de la pieza. La proyección de sección transversal se crea con un array de espejos microscópicos llamado DMD que dirigen la luz solo donde se necesita. La densidad del array determina la resolución de impresión. Este estilo de impresora DLP construye el objeto boca abajo.

En casos más raros donde la pieza se construye derecho, una capa fina de resina se extiende sobre la plataforma de construcción. El DMD puede entonces dirigir luz desde arriba para formar esa primera capa.

El único fotopolímero que se cura es aquel que está tanto iluminado como en contacto físico con una superficie sólida (la plataforma de construcción o una capa previa). La mayoría de impresoras DLP boca abajo ejecutan una acción de pelado a través del fondo del depósito después de cada capa para eliminar cualquier resina que curó en el fondo del tanque. Una vez completada una capa, la plataforma de construcción se mueve hacia arriba por el grosor de una capa, y el proceso se repite hasta que la pieza se completa. Para impresoras DLP derecho, después de completar una capa, la plataforma de construcción bajará una capa, y otra capa de resina se extiende sobre la parte superior de la capa previa.

Una pieza DLP terminada está efectivamente construida de miles de pequeños volúmenes cúbicos; la sección transversal del cubo es igual al tamaño del espejo proyectado y la altura del cubo es igual a la altura de capa. Cada uno de estos volúmenes cúbicos se llama vóxel.

Tabla 1: Pros y Contras de DLP

Ventajas	Desventajas
Alta velocidad: Porque imprime una capa completa a la vez, la impresión 3D DLP es una de las tecnologías de impresión 3D más rápidas. Algunas impresoras tipo SLA pueden imprimir a velocidades comparables pero DLP supera con creces la velocidad de otras tecnologías como FDM.	Materia prima cara: La resina fotopolímera es un material especializado y como tal es significativamente más cara que otros materiales de impresión como filamento plástico.
Alto detalle: Las impresoras DLP pueden hacer piezas con niveles muy altos de detalle. Cuanto mayor la resolución del dispositivo de micromirror digital, más detallada la pieza.	Piezas frágiles: La resina fotopolímera rígida no tiene típicamente buenas propiedades mecánicas. Uno de los principales problemas es que las piezas DLP son muy frágiles y pueden agrietarse más fácilmente que otros materiales comunes como ABS o Nylon. Las resinas DLP elastoméricas más resistentes son más caras que las rígidas.
Impresiones tipo goma: DLP puede imprimir en materiales elastoméricos que tienen una dureza Shore A de alrededor de 90. Esto significa que piezas funcionales tipo goma pueden imprimirse con alto detalle y estructuras de celosía internas complejas.	Post-procesado desordenado: Las piezas DLP no están listas para usar directamente de la impresora. Primero deben limpiarse de cualquier exceso de resina usando un solvente y luego post-curarse bajo luz UV para alcanzar resistencia total.

¿Cuáles son los materiales de impresión DLP?

Solo materiales fotopolímeros funcionan en impresoras DLP. Un fotopolímero está compuesto por monómeros, oligómeros e fotoiniciadores. Cuando se expone a luz UV, el fotoiniciador se descompone en radicales libres reactivos que inician el proceso de polimerización. Las nuevas cadenas de polímero pueden entonces entrecruzarse entre sí, endureciendo finalmente para formar la pieza. La mayoría de fotopolímeros están diseñados para exhibir propiedades similares a las de otros termoplásticos de ingeniería comunes. Sin embargo, rara vez pueden replicar todas esas propiedades mecánicas a la vez. Los usuarios deben elegir qué propiedad es más crítica. A continuación se enumeran algunas categorías comunes de materiales DLP:

1. Tipo policarbonato: Excelente resistencia y resistencia térmica con apariencia translúcida o clara.
2. Tipo ABS: Excelente tenacidad y rigidez, más encogimiento mínimo.
3. Tipo polipropileno: Material duradero resistente a impactos. Puede usarse para uniones a presión y bisagras vivas.
4. Fotoelastómeros: Alta elongación a la rotura y excelente resistencia a impactos.
5. Rellenos: Estas resinas incluyen partículas cerámicas o de vidrio suspendidas en el líquido. Exhiben buena resistencia a fluencia y altas temperaturas de deflexión térmica.

¿Cuáles son las partes principales de una impresora 3D DLP?

Las impresoras DLP tienen muy pocas piezas móviles. Argumentablemente los componentes más críticos son su proyector y dispositivos de micromirror digital. A continuación se enumeran todas las partes básicas que componen una impresora 3D DLP.

1. Pantalla de proyector de luz digital

El proyector de luz digital es la fuente de luz para el proceso de fotopolimerización. Esta fuente de luz puede ser una pantalla o una bombilla. La fuente de luz debe emitir luz UV ya que esta longitud de onda es lo suficientemente energética para iniciar el proceso de luz digital que polimeriza el fotopolímero.

2. DMD (Dispositivo de Micromirror Digital)

Un dispositivo de micromirror digital es esencialmente un chip con cientos de miles de espejos microscópicos. Cualquier espejo dado puede rotarse aplicando una diferencia de potencial eléctrico a través de él. La luz se dirige así a un disipador de calor o al lente que la enfoca en la placa de construcción. Lo que pasa a través del lente polimerizará la resina que golpea. Cada espejo puede ser tan pequeño como 10 micras.

3. Cubeta (Tanque de resina)

El tanque de resina alberga el fotopolímero líquido. El fondo del tanque de resina es transparente para permitir el paso de luz UV. Los tanques de resina DLP son típicamente bastante poco profundos comparados con tanques de impresoras SLA. Una alternativa a usar un tanque de resina es el proceso que extiende resina sobre la placa de construcción una capa a la vez, muy parecido a la impresión 3D SLS.

4. Placa de construcción

Una placa base o de construcción es la superficie a la que se adhiere la impresión durante el proceso de luz digital. Con la mayoría de impresoras DLP, la cama de impresión está boca abajo, y se moverá lentamente una capa hacia arriba a la vez mientras se imprime la pieza.

5. Elevador para la placa de construcción

La placa de construcción se mueve hacia arriba a lo largo del eje Z mediante un actuador lineal. El tipo más común de actuador lineal para este propósito es un tornillo de bolas. En lugar de roscas tradicionales, un tornillo de bolas tiene canales para pequeñas bolas de metal. Estas bolas metálicas están alojadas en la tuerca de bolas para crear movimiento suave y de baja fricción. Cuando el eje gira por un motor paso a paso, la tuerca de bolas se mueve hacia arriba o abajo. Los tornillos de bolas ofrecen movimiento suave y preciso.

¿Cuál es la mejor resina para impresión 3D DLP?

La mejor resina de impresión 3D depende de la aplicación. Sin embargo, las resinas tipo polipropileno típicamente ofrecen la gama más amplia de usos. Estos materiales pueden incluso usarse para crear piezas con características de encaje a presión y bisagras vivas.

¿Cómo se usa la impresión 3D DLP en la industria médica?

La impresión 3D DLP se usa extensamente en la industria médica—particularmente en odontología. Modelos dentales precisos, modelos anatómicos, ayudas quirúrgicas y prótesis personalizadas son todos grandes ajustes para esta tecnología de impresión.

¿Cómo se usa la impresión 3D DLP en la industria joyera?

Las impresoras DLP se usan para hacer patrones de joyería para propósitos de moldeo. Las impresoras DLP pueden producir piezas con calidad y resolución excepcionales, lo que las hace ideales para piezas de joyería intrincadas. La joyería se diseña en software CAD e imprime en 3D en una impresora DLP. La pieza se usa entonces para crear un molde de yeso o silicona. Algunas resinas de moldeo se descomponen totalmente en un horno, sin dejar residuos. El molde se llena entonces con metal fundido, que toma la forma de la pieza impresa en 3D. Esto permite a los joyeros crear diseños complejos relativamente fácil y usar mucha menos materia prima comparado con técnicas más manuales.

¿Cómo se usa la impresión 3D DLP en fabricación de mediasuelas?

Materiales tipo goma pueden imprimirse en 3D DLP en forma de mediasuelas de zapato con estructuras de celosía internas complejas. Estas estructuras permanecen flexibles como materiales de mediasuela tradicionales pero limitan la masa total. DLP se adapta bien a esto porque puede imprimir con tanta precisión estructuras huecas complejas usando materiales elastoméricos.

Preguntas frecuentes sobre impresión 3D DLP

¿Cómo es DLP menos costoso que otros métodos de impresión 3D?

DLP no es el método de impresión 3D más barato, pero puede ser más económico que muchos puramente gracias a su precisión. Con DLP, estructuras de celosía complejas pueden imprimirse que imitan la resistencia de estructuras más gruesas sin usar tanto material. Sus impresiones incluso requieren menos materia prima que impresoras SLA que usan el mismo tipo de resina. Además, las impresoras DLP trabajan muy rápido, permitiendo una tasa de producción más alta y reduciendo costes de producción totales.

¿Son las impresoras DLP capaces de producir piezas masivas y detalladas?

No, DLP no se adapta bien a crear piezas masivas y detalladas. Debido a los límites de resolución inherentes en la proyección de luz, DLP es una tecnología de pequeña escala que no puede escalarse para piezas muy grandes. Por eso principalmente se usa en industrias médicas, joyería y otras de pequeña escala. Las piezas masivas se dejan mejor a tecnologías como SLS (Sinterizado selectivo por láser). Las impresoras DLP tienen volúmenes de impresión relativamente pequeños y están further limitadas por la cantidad de resina que puede guardarse seguramente en un tanque de resina.

¿Cuál es la diferencia entre DLP y SLA?

La principal diferencia entre DLP y SLA es el método de fotopolimerización; las máquinas SLA trazan la sección transversal de la pieza con un láser UV. DLP proyecta una imagen completa de sección transversal, polimerizando la capa entera a la vez. Como tal, DLP es típicamente más rápida que SLA ya que no hay que esperar a que el láser recorra toda la forma de la capa.

Cómo puede ayudar Xometry

Xometry ofrece una amplia gama de capacidades de fabricación, incluyendo servicios de impresión 3D online y otros servicios de valor añadido para todas sus necesidades de prototipado y producción. Visite nuestro sitio web para saber más o solicitar una cotización gratuita y sin compromiso.

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