Fotopolímeros explicados: Fundamentos y aplicaciones

El término fotopolímero se refiere a una clase de resinas sensibles a la luz que se solidifican cuando se exponen a luz ultravioleta (UV). Cuando la resina de fotopolímero líquido entra en contacto con una fuente de luz UV —típicamente una lámpara, láser o proyector— los fotoiniciadores transforman esa energía lumínica en energía química. Luego, los oligómeros o "agentes aglutinantes" y monómeros se combinan, endurecen y forman enlaces que crean la estructura del polímero. Los fotopolímeros son termoplásticos, que se funden a alta temperatura, o termoestables, lo que significa que no pueden fundirse ni remodelarse una vez curados por calor.

Los fotopolímeros representan la mayor parte del mercado de materiales de fabricación aditiva y tienen una amplia variedad de aplicaciones. Hoy, los fotopolímeros son candidatos comunes para piezas usadas en la industria dental y se usan frecuentemente en adhesión dental o recubrimientos protectores. Los adhesivos hechos con resina de fotopolímero también se usan ampliamente para fabricar catéteres, filtros médicos, mascarillas quirúrgicas e incluso electrónica especializada.

Aquí tiene un curso intensivo sobre este material popular y cómo se usa, además de consideraciones clave para ingenieros.

Procesos de impresión 3D con fotopolímeros

Los fotopolímeros son compatibles con varios procesos de fabricación aditiva. En todos estos procesos, una resina se cura con luz, luego se construye una pieza o prototipo completo capa por capa hasta la finalización. Los procesos de impresión 3D con fotopolímeros más populares incluyen los siguientes:

Estereolitografía (SLA)

La estereolitografía (SLA) es el proceso original de impresión 3D con fotopolímeros. Durante la impresión, un láser dispara haces altamente concentrados de luz ultravioleta (como un láser) sobre la superficie de una cubeta de resina de fotopolímero.

El láser solidifica capas individuales de resina en una plataforma hasta que la pieza final se completa. En el caso de SLA invertida, el proyector se coloca en la parte inferior y la plataforma se mueve hacia arriba hasta que se completa la impresión. Las piezas hechas con el proceso presumen un acabado superficial excepcional, pero no suelen ser tan fuertes como las hechas con otros procesos, como el modelado por deposición fundida (FDM).

Síntesis Digital de Luz (DLS)

Carbon® Digital Light Synthesis (DLS)™, anteriormente conocido como Producción de Interfaz Líquida Continua (CLIP), usa un proyector digital para construir piezas. Este proceso fotoquímico proyecta luz UV a través de una ventana permeable al oxígeno y transparente a UV en el fondo de la cubeta. La secuencia de imágenes UV se proyecta a través de la ventana y dentro de la resina de fotopolímero, causando que la pieza se solidifique y la plataforma de construcción se eleve.

DLS es un proceso de impresión continuo y rápido debido a algunas de estas mejoras de proceso. Sin embargo, la mayoría de los materiales disponibles a través de DLS son de curado en dos partes, lo que significa que requieren un horneado térmico después de la impresión para lograr su forma y propiedades finales. Este segundo paso de horneado permite que el proceso de impresión sea más rápido y produzca propiedades de material de mayor grado con rigidez y resistencia excepcionales. Los ingenieros recurren a DLS cuando quieren crear piezas pequeñas, isotrópicas con excelentes propiedades mecánicas.

PolyJet

PolyJet no usa una cubeta de resina de fotopolímero líquido para construir piezas, diferenciándolo de SLA y DLS. En su lugar, una capa de la resina se rocía sobre una matriz de gel y luego se disuelve una vez que el proceso de fabricación se completa.

Las piezas hechas con este proceso no son conocidas por su resistencia y son altamente sensibles a los rayos UV. Afortunadamente, lo que las piezas PolyJet carecen en resistencia lo compensan en resolución. PolyJet es el proceso de impresión 3D preferido para fabricar piezas estéticamente agradables con acabados superficiales inigualables.

Ventajas y desventajas de la resina de fotopolímero

Los fotopolímeros tienen aplicaciones en una amplia variedad de industrias, pero estas aplicaciones son generalmente altamente especializadas. Las resinas de fotopolímero no son particularmente fuertes o duraderas cuando se comparan con materiales de moldeo por inyección de alta resistencia similares, y son susceptibles a fluencia después de soportar cargas pesadas por un largo período. Sin embargo, los ingenieros pueden construir prototipos pequeños de alta resolución con superficies uniformes y geometrías complejas usando esta resina. Para cada aplicación, los ingenieros necesitan entender los requisitos específicos de su aplicación y si los materiales disponibles son adecuados.

Comience con resina de fotopolímero

Limitaciones aparte, el futuro de los fotopolímeros se ve brillante. Varios tipos de fotopolímeros ya exhiben propiedades químicas y mecánicas únicas que son ideales para una gama de casos de uso específicos. Y a medida que la tecnología avanza, los fotopolímeros están destinados a evolucionar, permitiendo a fabricantes y equipos de producto capitalizar los beneficios del material sin sacrificar durabilidad o calidad de acabado superficial.

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