Tipos de impresoras 3D: Un resumen de las distintas tecnologías de impresión

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Existen distintos tipos de impresoras 3D desarrolladas para la creación de estructuras y objetos en 3D. Algunas de ellas prevalecen hoy en día, y otras han sido desplazadas por modelos y procesos más modernos. Al ser una tecnología tan nueva, su desarrollo está en constante cambio.

En este post te ofrecemos un resumen con algunas de las tecnologías disponibles y más relevantes en el mundo 3D en el 2020:

  1. Modelado de deposición fundida (FDM)
  2. Estereolitografía (SLA)
  3. Sinterizado selectivo por láser (SLS)
  4. Fusión selectiva por láser (SLM)
  5. Fabricación de objetos laminados (LOM)
  6. Digital Beam Melting (EBM)

Describimos cada uno de estos tipos de impresoras 3D a continuación.

Modelado de deposición fundida (FDM)

La tecnología FDM es uno de los tipos de impresoras 3D más utilizadas actualmente, siendo las más asequibles y practicas. Tanto así que se han creado dispositivos, parecidos a los bolígrafos, que usan esta tecnología aditiva.

Hablando un poco de la historia detrás la tecnología FDM, esta fue desarrollada e implementada originalmente por Scott Crump, de Stratasys, empresa fundada en la década de 1980. Sin embargo, otras compañías de impresión 3D han adoptado tecnologías similares pero con diferentes nombres. Un conocido fabricante (MakerBot) acuñó una tecnología prácticamente idéntica, llamándola Fusion Filament Fabrication (FFF).

Las impresoras 3D que utilizan la tecnología FDM construyen objetos capa por capa, de abajo hacia arriba, calentando y extruyendo filamentos termoplásticos.

¿Cómo funcionan estas impresoras 3D? Los programas especializados “dividen” modelos CAD en capas y calculan la forma en que la extrusora de la impresora ensamblaría cada capa al momento de extruir el material caliente.

Por otro lado, la gran variedad de materiales que se pueden usar con este método brindan una innumerable cantidad de opciones de piezas para imprimir con diferentes grado de resistencia mecánica y grados de ingeniería. Resultando muy útil y práctico para ingenieros y diseñadores. Las piezas impresas con esta tecnología tienen una excelente resistencia mecánica y al calor, lo que permite utilizar modelos impresos como prototipos funcionales.

El tiempo de impresión depende del tamaño y la complejidad del modelo. Los objetos pequeños se pueden completar con relativa rapidez, mientras que las piezas más grandes y complejas necesitan más tiempo. En comparación con otros procesos de impresión 3D, la tecnología FDM tiene una velocidad de impresión más lenta.

Los productos creados con este tipo de impresoras 3D pueden pintarse, chaparse o incluso martillarse luego de la impresión. La tecnología FDM está ampliamente difundida en la actualidad y se utiliza en industrias de fabricación de automóviles, producción de alimentos y fabricación de juguetes, entre otras.

En 3D Town usamos la tecnología FDM para llevar a cabo nuestros servicios de impresión.

Estereolitografía (SLA)

La tecnología SLA es un método de impresión 3D que puede usarse para ejecutar proyectos de alta precisión y que requieren excelente acabado superficial. Aunque este proceso es el más antiguo en la historia de la impresión 3D, se usa mucho en la actualidad.

Los tipos de impresoras 3D SLA no funcionan como las impresoras FDM, que extruyen cierta cantidad de material en una superficie. Las impresoras 3D SLA funcionan con un exceso de plástico líquido o resina que se endurece y forma un objeto sólido.

Las piezas impresas con impresoras 3D de estereolitografía generalmente tienen superficies increíblemente lisas.

¿Cómo funcionan estas impresoras 3D? El plástico se endurece capa por capa mediante un láser que va recorriendo la superficie milímetro por milímetro. Una vez que todas las capas se han impreso, la pieza final debe enjuagarse con un solvente para limpiar los residuos de resina y luego colocarse en un horno de luz ultravioleta para terminar o endurecer por completo el modelo.

El tiempo requerido para imprimir un objeto depende del tamaño de la impresora SLA utilizada. Los artículos pequeños se pueden demorar entre 6 y 8 horas con una impresora 3D básica para principiantes, mientras que en las grandes impresiones (que pueden tener varios metros en las 3 dimensiones) el tiempo de impresión puede ser de varios días.

Procesamiento digital de luz (DLP)

DLP es otro proceso de impresión 3D muy parecido a la estereolitografía. La tecnología DLP fue creada en 1987 por Larry Hornbeck, de Texas Instruments, y se hizo conocida principalmente por su uso en la producción de proyectores.

El DLP utiliza microespejos digitales dispuestos en un chip semiconductor. Esta tecnología es usada en la fabricación de teléfonos móviles, proyectores de cine y, por supuesto, en la impresión 3D.

¿Cómo funcionan estas impresoras 3D? Trabajan con fotopolímeros, sustancias sintéticas que sufren cambios por efectos de la luz, por lo general ultravioleta. Estas son resinas plásticas que se colocan en un recipiente transparente, las cuales se endurecen rápidamente cuando se exponen a muchos fotones o a una luz muy brillante, similar a la tecnología SLA. Sin embargo, la diferencia entre la tecnología SLA y DLP, es que la DLP requiere una fuente de iluminación adicional. Los aficionados a la impresión 3D utilizan con frecuencia fuentes de luces más tradicionales, como lámparas de arco.

La velocidad de impresión para DLP es muy rápida, se puede obtener una capa de material endurecido en pocos segundos, a diferencia de la SLA.

Sintetizado selectivo por láser (SLS)

SLS es una técnica de impresión 3D que utiliza un láser como fuente de alimentación para formar objetos impresos en 3D de gran resistencia mecánica. Esta técnica fue desarrollada por Carl Deckard, alumno de la Universidad de Texas, y su profesor Joe Beaman, a finales de la década de 1980.

La diferencia más notable entre SLS y SLA o DLP es que la primera tecnología utiliza material en polvo, mientras que las segundas utilizan resina liquida.

A diferencia de otros procesos de producción aditiva, como FDM y SLA, el SLS no necesita usar estructuras de soporte al momento de generar los sólidos, ya que el objeto que se está imprimiendo está rodeado de polvo no sintetizado, esto brinda grandes beneficios a la hora de imprimir.

Al igual que el resto de los métodos descritos anteriormente, el método comienza con la creación de un archivo de diseño asistido por computadora (CAD), que luego debe convertirse al formato .stl con aplicaciones especiales. El material utilizado para imprimir puede variar desde nylon, vidrio y cerámica, hasta algunos metales como aluminio, plata o acero.

Debido a la gran selección de materiales que se pueden usar con estos tipos de impresoras 3D, la tecnología es bastante popular para la impresión 3D de productos personalizados.

El proceso SLS es más utilizado por los fabricantes profesionales que por los aficionados de la impresión 3D en el hogar, ya que esta tecnología requiere el uso de láseres de alta potencia, lo que hace que estas impresoras sean bastante costosas, siendo este factor una de las mayores desventajas que tiene este proceso.

Es importante destacar que algunas empresas están trabajando en máquinas de impresión SLS asequibles. Por ejemplo, recientemente Andreas Bastian ha compartido detalles sobre su impresora SLS (en desarrollo) que utiliza cera y carbón para imprimir. Otro ejemplo fantástico es la impresora Focus SLS, que se puede usar fácilmente en el hogar, presentada originalmente en Thingiverse.

Procesos SLM, LOM y EBM

Los últimos tres tipos de impresoras 3D que no queremos dejar de mencionar en este post son la fusión selectiva por láser (SLM), la fabricación de objetos laminados (LOM) y la fusión digital por haz de electrones (EBM).

Durante las últimas dos décadas, estas tecnologías han pasado de moda o han demostrado ser económicamente inviables. Es por esto que es muy poca la información que se puede encontrar sobre estos tipos de impresoras 3D y ya no quedan impresoras 3D en el mercado que utilicen las tecnologías SLM, LOM o EBM.

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