Tipos de tecnología de impresión 3D

Aunque la impresión 3D es casi un sinónimo de prototipado rápido, existen escenarios en los que es un proceso de producción viable. Normalmente, estas aplicaciones implican tiradas cortas y geometrías complejas. A menudo, los componentes para aplicaciones aeroespaciales y médicas son los candidatos ideales para la impresión 3D de producción, ya que suelen cumplir los criterios descritos anteriormente.

Cinco consideraciones sobre la impresión 3D

Como casi todo en la vida, rara vez hay una respuesta sencilla a la hora de seleccionar un proceso de impresión 3D. Cuando ayudamos a los clientes a evaluar sus opciones de impresión 3D, solemos señalar cinco criterios clave para determinar qué tecnología satisfará sus necesidades:

1. Presupuesto
2. Requisitos mecánicos
3. Aspecto estético
4. Selección de materiales
5. Geometría

Procesos de impresión 3D de polímeros

Vamos a describir algunos de los procesos de impresión 3D de plástico más comunes y a analizar cuándo cada uno de ellos ofrece el mayor valor a desarrolladores, ingenieros y diseñadores de productos.

Estereolitografía (SLA)

La estereolitografía (SLA) es el proceso de impresión 3D industrial original. Las impresoras por SLA destacan por la producción de piezas con niveles de detalle elevados, acabados de superficie suaves y tolerancias estrictas. Los acabados de superficie de calidad de las piezas de SLA no solo se ven bien, sino que pueden ayudar a la función de la pieza: por ejemplo, para probar el ajuste de un montaje. Su uso está muy extendido en el sector médico y las aplicaciones más comunes son los modelos anatómicos y los microfluidos. Utilizamos las impresoras 3D Vipers, ProJets e iPros fabricadas por 3D Systems para piezas SLA.

Sinterizado selectivo por láser (SLS)

El sinterizado selectivo por láser (SLS) funde polvos a base de nilón para convertirlos en plástico sólido. Dado que las piezas de SLS están hechas de material termoplástico real, son duraderas, adecuadas para pruebas funcionales y pueden soportar bisagras flexibles y encajes a presión. En comparación con el SL, las piezas son más resistentes, pero tienen acabados de superficie más ásperos. Para el SLS no se requieren estructuras de soporte, por lo que se puede utilizar toda la plataforma de fabricación para anidar varias piezas en una sola fabricación, de modo que es adecuado para cantidades de piezas superiores a las de otros procesos de impresión 3D. Muchas piezas de SLS se utilizan para crear prototipos de diseños que algún día se moldearán por inyección. Para nuestras impresoras SLS utilizamos máquinas sPro140 desarrolladas mediante sistemas 3D.

PolyJet

PolyJet es otro proceso de impresión 3D de plástico, pero con una peculiaridad. Puede fabricar piezas con varias propiedades, como colores y materiales. Los diseñadores pueden aprovechar esta tecnología para crear prototipos de piezas elastoméricas o sobremoldeadas. Si tu diseño es de un solo plástico rígido, te recomendamos que utilices SL o SLS, ya que es más económico. En cambio, si estás creando un prototipo de un diseño de sobremoldeado o de silicona, con PolyJet puedes evitar tener que invertir en herramientas al principio del ciclo de desarrollo. Esto puede ayudarte a iterar y validar el diseño más rápidamente y a ahorrar dinero.

Procesamiento digital por luz (DLP)

El procesamiento digital por luz es similar a la SLA, ya que cura la resina líquida mediante luz. La principal diferencia entre ambas tecnologías es que el DLP utiliza una pantalla de proyección de luz digital, mientras que la SLA utiliza un láser UV. Esto significa que las impresoras 3D de DLP pueden crear imágenes de una capa completa de una sola vez, lo que se traduce en velocidades de creación más rápidas. Aunque se utiliza con frecuencia para el prototipado rápido, el mayor rendimiento de la impresión DLP la hace adecuada para tiradas de producción cortas de piezas de plástico.

Multi Jet Fusion (MJF)

El procesamiento digital por luz es similar a la SLA, ya que cura la resina líquida mediante luz. La principal diferencia entre ambas tecnologías es que el DLP utiliza una pantalla de proyección de luz digital, mientras que la SLA utiliza un láser UV. Esto significa que las impresoras 3D de DLP pueden crear imágenes de una capa completa de una sola vez, lo que se traduce en velocidades de creación más rápidas. Aunque se utiliza con frecuencia para el prototipado rápido, el mayor rendimiento de la impresión DLP la hace adecuada para tiradas de producción cortas de piezas de plástico.

Modelado por deposición fundida (FDM)

El modelado por deposición fundida (FDM) es una tecnología común de impresión 3D de sobremesa para piezas de plástico. Una impresora FDM funciona mediante la extrusión de un filamento de plástico capa por capa en la plataforma de fabricación. Es un método rentable y rápido para fabricar modelos físicos. Hay algunos casos en los que la tecnología FDM puede utilizarse para pruebas funcionales, pero la tecnología es limitada porque las piezas tienen acabados de superficie relativamente ásperos y carecen de resistencia.

Procesos de impresión 3D de metal

Sinterizado directo de metal por láser (DMLS)

La impresión 3D de metal abre nuevas posibilidades para el diseño de piezas metálicas. El proceso que utilizamos en Protolabs para imprimir piezas metálicas en 3D es el sinterizado directo de metal por láser (DMLS). Se suele utilizar para reducir conjuntos metálicos de varias piezas en un solo componente o piezas ligeras con canales internos o características huecas. El DMLS es viable tanto para la creación de prototipos como para la producción, ya que las piezas son tan densas como las creadas con los métodos tradicionales de fabricación de metales, como el mecanizado o la fundición. La creación de componentes metálicos con geometrías complejas también la hace adecuada para aplicaciones médicas en las que el diseño de una pieza debe imitar una estructura orgánica.

Fusión por haz de electrones (EBM)

La fusión por haz de electrones es otra tecnología de impresión 3D de metal que utiliza un haz de electrones controlado por bobinas electromagnéticas para fundir el polvo metálico. El lecho de impresión se calienta y está en condiciones de vacío durante la fabricación. La temperatura a la que se calienta el material viene determinada por el material utilizado. 

Cuándo utilizar la impresión 3D

Como ya hemos mencionado, hay un par de denominadores comunes entre las aplicaciones de impresión 3D. Si tus cantidades de piezas son relativamente bajas, la impresión 3D puede ser óptima: el consejo que damos a nuestros clientes de servicios de impresión 3D suele ser de 1 a 50 piezas. Cuando ya hablamos de cientos de piezas, merece la pena explorar otros procesos de fabricación. Si tu diseño presenta una geometría compleja que es fundamental para la función de la pieza, como un componente de aluminio con un canal de refrigeración interno, la impresión 3D podría ser tu única opción.

La selección del proceso adecuado se reduce a alinear las ventajas y limitaciones de cada tecnología con los requisitos más importantes de tu aplicación. En las primeras etapas, cuando se lanzan ideas y lo único que se necesita es un modelo para compartirlo con un compañero, esos acabados de superficie escalonados de la pieza no preocupan demasiado. Pero una vez que llegas al punto en el que necesitas realizar pruebas con los usuarios, factores como el aspecto estético y la durabilidad empiezan a importar. Aunque no existe una solución única, la utilización adecuada de la tecnología de impresión 3D a lo largo del desarrollo del producto reducirá el riesgo del diseño y, en última instancia, permitirá crear mejores productos.