SLA vs. FDM: Comparando las Tecnologías Líderes de Impresión 3D para Calidad y Precisión

La fabricación aditiva, y específicamente la impresión 3D moderna, ha recorrido un largo camino desde su desarrollo inicial en 1983. Las piezas impresas en 3D de hoy pueden lograr alta resolución y tolerancias. Dos de las técnicas más comunes son estereolitografía (SLA) y modelado por deposición fundida (FDM). Aunque ambas surgieron en los años 80, usan formas distintamente diferentes de hacer piezas, y como resultado, las piezas finales cada una proporcionan beneficios variables.

¿Cómo Funciona SLA?

SLA usa fotopolímeros como material base para sus piezas. Los fotopolímeros necesitan luz ultravioleta intensa de un láser para solidificarse, y esa es la idea central detrás de SLA. La construcción tiene lugar en una plataforma sumergida en resina. Un láser se sitúa sobre el tanque y, dirigido por espejos de precisión, fusiona la resina líquida, endureciéndola para lograr la forma de pieza deseada, una capa a la vez. Las estructuras de soporte son las primeras capas creadas, asegurando que la pieza esté firmemente sujeta a la plataforma y adecuadamente soportada. Con cada pasada, una cuchilla recubridora rompe la tensión superficial de la resina sobre la pieza. La pieza se construye entonces desde abajo hacia arriba.

¿Cómo Funciona FDM?

Una de las primeras formas de impresión 3D, FDM fue inventada por uno de los fundadores de Stratasys, Scott Crump. El concepto es simple —es muy parecido a usar una pistola de pegamento caliente. Un filamento termoplástico o carrete de plástico se calienta al punto de fusión. El plástico líquido caliente emerge a través de una boquilla para crear una capa delgada a lo largo de los ejes X e Y en la plataforma de construcción. La capa se enfría y endurece rápidamente. A medida que se completa cada capa, la plataforma se baja y se deposita plástico fundido adicional, creciendo la pieza verticalmente (a lo largo del eje Z).

Propiedades de Materiales de SLA y FDM

Ninguna de estas técnicas crea piezas tan fuertes como las que son moldeadas por inyección, por ejemplo, pero son adecuadas para prototipado rápido. Las capas delgadas de SLA y la fuerte unión entre capas hace que sus piezas sean más suaves, con estrías mínimas a lo largo del eje Z, la dirección de la construcción.

Consideraciones de SLA

Si los detalles y la suavidad superficial son importantes para su pieza, SLA supera a FDM con creces. En parte, debido a sus raíces en tecnología láser, las piezas SLA pueden ofrecer detalles increíblemente finos, sin embargo, el precio es competitivo. También, el proceso de curado UV de SLA evita los problemas de FDM causados por el calor comprimiendo capas previamente dibujadas. Igualmente importante, SLA ofrece muchas opciones de acabado adicionales, como teñido y texturizado.

Con SLA, hay tres niveles de resolución de los cuales elegir, que van desde 0,1016 mm (0,004 pulg.) a 0,0254 mm (0,001 pulg.) para espesor de capa. Elegir uno sobre otro no solo afecta la calidad de la pieza, sino también el tiempo de fabricación. El tamaño mínimo de característica puede ser tan pequeño como 0,0635 mm (0,0025 pulg.) en el plano XY y 0,2032 mm (0,008 pulg.) en el eje Z.

Un problema importante con las piezas SLA es su sensibilidad a la luz. Como fotopolímeros, pueden degradarse por exposición a rayos UV, como la luz solar. Agregar un recubrimiento protector puede ralentizar este proceso.

MicroFine™ es un material exclusivo de Protolabs disponible en gris y verde. Este material ABS-like de micro-resolución puede imprimir capas extremadamente delgadas: solo 0,0254 mm (0,001 pulg.). Ese tipo de precisión es un prerrequisito para construir piezas con muchos detalles de características pequeñas y se usa regularmente para componentes médicos pequeños y altamente precisos.

Consideraciones de FDM

FDM usa materiales de grado de ingeniería (ver tabla arriba) y ofrece una gama de opciones de color. Con algunas impresoras FDM, las piezas pueden ser tan grandes como 10.845,8 x 3.886,2 x 4.368,8 mm (427 x 153 x 172 pulg.). Esencialmente depende del tamaño del espacio de construcción. También, las piezas FDM tienen precios moderados, lo que las hace ideales para aficionados, consultorios dentales y aulas.

La tolerancia de FDM depende de cómo se configura la máquina, pero puede ser tan pequeña como +/-0,0889 mm (+/-0,0035 pulg.). El espesor de capa varía basado en el material que está usando, y algunas impresoras pueden imprimir tan delgado como 0,0254 mm (0,001 pulg.), aunque esto llevaría a tiempos de impresión largos y puede no ser posible con piezas más grandes.

Debido a que la temperatura afecta el material central, las piezas FDM están sujetas a bordes exteriores ondulados causados al depositar nuevas capas sobre capas previas. Estos problemas en el eje Z también causan debilidad en la construcción. Así, la resistencia de una pieza depende enteramente de la dirección en que fue construida.

FDM no funciona bien con áreas anchas y planas, y tiene dificultades imprimiendo esquinas afiladas, por lo que agregar radios a su diseño tiene sentido. Por todas estas razones, el prototipado con FDM funciona bien cuando la precisión y el acabado superficial no son críticos.

Aunque FDM gana en costo, SLA es bastante competitivo, especialmente para prototipos cosméticos con diseños intrincados. También es un proceso de referencia para crear formas para moldeo por inyección y fundición.

Cuándo Usar SLA y FDM

Con todas estas consideraciones en mente, aquí hay una lista de cuándo usar cada método.

Use SLA:

• Para prototipado rápido y complejo
• Cuando la precisión y un acabado superficial suave son importantes
• Cuando la alta resolución, detalle fino y precisión son necesarios
• Para crear moldes para fundición para facilitar la producción en masa
• Cuando la resistencia y durabilidad del modelo no son cruciales (los modelos hechos de resina pueden sufrir cuando se exponen al sol por períodos prolongados)

Use FDM:

• Para prototipado
• Cuando se necesita una selección de colores
• Para modelos de bajo costo
• Cuando la precisión y el acabado superficial no son cruciales
• Para proyectos de aficionados y makers

Para ayuda adicional, no dude en contactar a un ingeniero de aplicaciones de Protolabs al 877-479-3680 o ADMIN@MFGROBOTS.COM. Para iniciar su próximo proyecto de diseño hoy, simplemente cargue un modelo CAD 3D para una cotización interactiva en horas.