Estereolitografía

Para el año 1988, surgió la primera máquina comercial fabricada por la compañía 3D Systems. Desde entonces, la técnica de estereolitografía ha tenido muchísimas mejoras y ha dado paso para la creación de nuevas tecnologías a lo largo del tiempo, que son muy conocidas y utilizadas hoy en día.

Actualmente, la estereolitografía sigue siendo una de las técnicas más utilizadas debido a la rapidez de sus procedimientos, para obtener una impresión 3D de alta calidad junto a un increíble acabado. De las ventajas más resaltantes que tiene este tipo de tecnología de impresión 3D, es su capacidad de crear prototipos en menos de 24 horas que cuenten con un acabado de la superficie totalmente liso y detalles realmente precisos.

Por este motivo, miles de profesionales alrededor del mundo prefieren esta técnica para realizar la impresión 3D de sus clientes.

Se podría decir que gracias a la creación de esta técnica para llevar a cabo los procedimientos de impresión 3D, muchísimas compañías, empresas medianas y startups, han visto el gran potencial que tiene este tipo de tecnología para optimizar el desarrollo de los distintos ciclos de trabajo.

Conozcamos a fondo de qué trata esta técnica que nació hace más de 20 años y mejoró considerablemente para ser lo que es hoy en día.

 

Esta técnica forma parte de las tecnologías que llevan a cabo la fabricación aditiva, comúnmente conocida como impresión en 3D.

La estereolitografía trabaja mediante un proceso de fotopolimerización en tanque. Dicho proceso se lleva a cabo a través del uso de un láser UV de alta potencia, que cura resina líquida la cual es depositada capa por capa y así la transforma en un objeto de plástico totalmente endurecido.

En palabras más sencillas, este procedimiento convierte líquidos de resina fotosensibles en objetos sólidos llevando a cabo el principio de fotopolimerización.

 

Las longitudes de onda de la luz UV, unen las cadenas moleculares de las resinas líquidas y provoca que los monómeros y oligómeros se polimericen en estructuras rígidas o solidificadas pero con propiedades flexibles.

De todas las tecnologías que conforman la impresión 3D, sin duda alguna la estereolitografía es la que confiere mayor resolución, precisión, superficie lisa, acabados nítidos y versatilidad que la diferencia en gran medida de las otras técnicas.

Hoy en día, los fabricantes de materiales para la impresión en 3D han innovado en resinas que tienen propiedades mecánicas, ópticas y térmicas, que les proporcionan características superiores capaces de igualar al termoplástico estándar más utilizado, los termoplásticos para ingeniería y los industriales. De la misma forma por la que se llevan a cabo las otras técnicas de fabricación aditiva, la estereolitografía está conformada por una serie de pasos que comienzan desde la creación del modelo digital en el software, hasta la impresión de la pieza.

Así, podemos diferenciar los procedimientos para la impresión por estereolitografía de la siguiente manera:

1.  La creación del archivo principal

Para crear los detalles específicos del modelo, se utiliza un software de diseño CAD como SolidWorks, Maya o Sculpt. El archivo debe modificarse para ser pasado a un lenguaje de teselado estándar (STL, por sus siglas en inglés).

Este archivo es capaz de leer la geometría del objeto que será creado.

2. Creación del archivo slicer

El archivo slicer, también conocido como rebanador en capas, convertirá el archivo en un nuevo formato de código G, el cual está conformado por una serie de instrucciones y coordenadas que dirigen exactamente los movimientos, los sensores y los datos que la impresora tendrá que decodificar.

El nuevo archivo de código G delimitará cada una de las capas en las que el objeto será formado.

Algunos los software de rebanado digital más populares son Cura, Simplificador3D y Slic3r.

3. Impresión 3D

Antes de empezar la impresión, la máquina verifica rápidamente si el archivo está ajustado de la manera correcta para ser leído sin ningún inconveniente.

Luego, comienza el proceso de impresión que se lleva a cabo desde arriba hacia abajo, donde el láser es el encargado de dibujar y provocar el proceso químico que polimeriza los monómeros de la resina para convertirlo en una pieza sólida.

A medida que el material es solidificado, la plataforma desciende de nivel que corresponde al grosor de cada capa. Se repite el procedimiento hasta terminar con el volumen de las capas de la pieza.

4. Post procesamiento de la pieza

Finalmente, cuando la impresora termina de crear la pieza, esta sube para drenar el resto del material que no fue utilizado. Este material restante puede volver a ser usado en otra ocasión sin problemas.

Posteriormente se extrae la pieza de los soportes para que sea lavada con alcohol isopropílico, el cual se encarga de retirar muy bien el exceso de resina.

Entonces, una vez que se le ha retirado los restos de resina a la pieza, esta es colocada en un horno UV con la finalidad de darle mucha más estabilidad y que tenga la resistencia deseada.

En esta etapa, la estereolitografía se diferencia muchísimo de otras técnicas como la  sinterización selectiva por láser, la deposición de material fundido y la impresión PolyJet 3D, ya que ninguna de ellas necesita de un post procesamiento del objeto.

Diseño de productos en el área de ingeniería

La rapidez y sencillez que confiere esta técnica de impresión 3D, les da a los diseñadores de productos e ingenieros la posibilidad de crear sin mucho esfuerzo  prototipos de alta calidad necesarios para probar funcionalidad y aspecto.

De esta forma, los productos podrán ser validados mediante diferentes estándares, antes de comenzar una producción en cadena para su posterior comercialización.

Fabricación de herramientas

Automatizar los procesos es una ventaja con la que hoy en día contamos para agilizar y reducir los tiempos de fabricación de un producto.

Con la impresión 3D mediante la técnica de estereolitografía, los fabricantes crean prototipos de utillaje, herramientas, moldes y diferentes tipos de elementos de fabricación que disminuyen los costos de elaboración, de la misma forma que aumenta la calidad y eficacia de la producción.

Complementación en el área de odontología

Para nadie es un secreto que el error humano en cuestiones de salud es un miedo latente en muchas personas. La automatización de la odontología digital confiere una mayor confianza, precisión y fiabilidad que mejora el trabajo del odontólogo.

Mediante la fabricación aditiva, la odontología tiene la ventaja de fabricar distintos productos personalizados con alta precisión y a un bajo coste. Además, puede crear prótesis que en un futuro pueden ser replicadas de manera idéntica.

Joyería

Para la creación de moldes de inyección y fundiciones, el mundo de la joyería se beneficia en gran parte de la impresión 3D por estereolitografía.

Este tipo de técnica le confiere al mundo de la joyería la facilidad de crear piezas robustas y con gran nitidez con detalles muy precisos.

Componentes auditivos

Los laboratorios especialistas en tecnología de audición utilizan la impresión 3D para crear productos que ayuden a la audición, con acabados mucho más precisos, de calidad y mayor fiabilidad a un costo accesible para las personas que lo necesiten.

Audífonos retro auriculares, tapones, auriculares a la medida y protecciones para el oído, son algunos de los componentes auditivos que pueden ser creados con impresoras 3D. Miles de ingenieros, diseñadores, fabricantes y apasionados por la impresión 3D, eligen a la estereolitografía por encima de otras técnicas de impresión por su increíble precisión, superficie de acabado lisa y alto nivel de detalle.

Sin embargo, eso no lo es todo, entre las ventajas que más destacan de esta técnica de impresión están:

Isotropía

A nivel molecular, las piezas realizadas por esta técnica no tienen diferencias en las propiedades entre los planos X, Y y Z, por lo cual, mantiene las mismas propiedades físicas sin importar la dirección en las que son examinadas.

A diferencia de los métodos de modelado por deposición fundida (FMD) que crean piezas muy anisotrópicas, por lo cual requieren que se realicen diferentes ajustes en la geometría de la pieza para que esa dificultad pueda ser compensada.

Impermeabilización

Las piezas realizadas por la técnica de SLA son uniformes, sin importar que se trate de piezas con canales internos o con rasgos rígidos.

Por ese motivo, los diseñadores e ingenieros aprovechan la impermeabilidad que confiere la impresora SLA para afrontar desafíos que tengan que ver con flujos de aire u otros fluidos en piezas de automoción.

Así mismo, la impermeabilidad de las piezas es aprovechada para verificar y validar diseños que serán utilizados como productos de consumo en el área de comestibles.

Gran precisión

Si lo que se busca es crear objetos de manera repetida, lo más importante es que cada uno de ellos tenga la precisión correcta y esperada para que haya uniformidad en un lote de productos.

Aquí es donde la tecnología de estereolitografía se lleva el premio por encima de otras técnicas, ya que, gracias al tanque de resina calentado y su entorno de impresión aislado del exterior, las condiciones se mantienen de manera constante para cada objeto.

A diferencia de los problemas de warping y cracking que sufren otros tipos de tecnologías de impresión 3D debido a los choques de temperatura, la técnica por SLA no sufre efectos de expansión o contracción térmica. Una de las mejores características que proporciona la fabricación aditiva es la seguridad.

Gracias a ella muchas empresas confirman los rasgos más importantes de sus productos y hasta realizan piezas que forman parte del producto final, como es el caso de la empresa Gillete, que utiliza la impresión por estereolitografía para crear los mangos de las cuchillas de sus populares afeitadoras.

Los perfectos acabados de superficie lisa, les proporciona a los objetos la precisión exacta buscada por sus fabricantes para validar las propiedades de sus prototipos.

La versatilidad, funcionalidad y posibilidad que tienen las piezas creadas a partir de la fabricación aditiva no tienen límites.

Hoy en día, muchos nuevos fabricantes se han unido a la nueva forma de producción de objetos, teniendo como resultado la posibilidad de conseguir impresoras 3D de escritorio.

Estas son ideales para pequeños negocios que requieran ocasionalmente de impresiones a bajo costo que les permitan visualizar y tener de manera tangible los prototipos de sus productos para realizar las pruebas correspondientes.

Así mismo, las tecnologías SLA siguen en constante procesos de mejora por diferentes empresas dedicadas al rubro.

En un futuro no muy distante la impresión 3D será una de las formas más accesibles para la creación de productos. No te pierdas ninguna novedad sobre el futuro de esta tecnología y mantente al tanto de la innovación.