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La impresión 3D se ha vuelto tan común que hemos llegado a un punto en el que podemos darnos el lujo de elegir entre tecnologías alternativas. Si bien la impresión 3D FDM basada en filamentos todavía domina el mercado de la impresión 3D informal, es sólo cuestión de tiempo antes de que la tecnología de impresión 3D basada en resina también sea accesible.
En este artículo, analizamos detalladamente cómo funciona la impresión 3D basada en resina y sus ventajas y desventajas. Cuando llega el momento de elegir entre filamento y resina, ¿cuál es la ventaja de uno sobre el otro? ¿Será viable una impresora 3D basada en resina para el aficionado a la impresión 3D a escala de escritorio?
¿Qué es la impresión 3D basada en resina?
Como su nombre indica, la impresión 3D con resina utiliza resina plástica como materia prima, a diferencia del filamento utilizado en la tecnología FDM. La resina líquida utilizada en la impresión 3D suele estar compuesta de epoxi o una combinación de monómeros acrílicos y metacrílicos. Cuando se exponen a la radiación ultravioleta, estos monómeros forman rápidamente enlaces moleculares entre sí y se convierten en un polímero sólido.
La impresión 3D mediante resinas también es un proceso aditivo, al igual que la impresión FDM. Esto significa que el proceso se basa en un proceso de construcción capa por capa en el que una capa forma enlaces moleculares con la capa siguiente. Este proceso se repite hasta que se haya recreado todo el modelo.
En el contexto actual de la impresión 3D, existen dos tecnologías predominantes de impresión 3D basada en resina: la estereolitografía (SLA) y el procesamiento digital de luz (DLP). Ambas tecnologías se basan en la emisión controlada de radiación UV en una tina de resina líquida, convirtiéndose en un polímero sólido según un modelo predefinido cargado en el software de corte.
SLA es la forma más antigua de impresión 3D y su proceso prácticamente no ha cambiado desde su desarrollo en la década de 1980. Funciona dirigiendo un láser a la frecuencia UV hacia la tina de resina líquida. El punto de emisión está controlado por un galvanómetro de espejo. El láser se mueve a lo largo de una sola capa de resina hasta que se completa la capa, después de lo cual la plataforma de construcción se mueve para permitir que la resina fresca quede expuesta a la radiación UV.
El proceso de DLP es muy similar excepto que proyecta una capa completa a la vez utilizando una serie de espejos del tamaño de un micrómetro, cada uno de los cuales puede girar para controlar el punto de emisión de la radiación UV. Sin embargo, las impresoras DLP más modernas han pasado a utilizar un panel de luces LED. Esto los ha hecho más baratos y fáciles de mantener.
Tanto para las impresoras SLA como para las DLP, la impresión se puede realizar en orientación ascendente o descendente. La principal diferencia entre los dos es la ubicación de la fuente de luz. Las impresoras ascendentes son mucho más sencillas y económicas. Sin embargo, el tamaño de construcción que pueden acomodar es muy limitado, lo que los hace más adecuados para la impresión 3D a escala de escritorio. Para uso profesional, se prefieren las impresoras de arriba hacia abajo simplemente porque pueden crear proyectos más grandes.
En ambos casos, será necesario un cierto curado posterior a la impresión para lograr una durabilidad óptima en las impresiones realizadas con resina. Esto se puede hacer mediante una cámara UV especial o simplemente exponiendo la impresión terminada a la luz solar.
Ventajas de la impresión 3D con resinas
1. Mejor resolución
La razón número uno por la que querrías imprimir con resinas en lugar de filamentos es que la impresión 3D basada en resina simplemente se ve mejor. Mientras que la resolución de la impresión FDM está limitada por el tamaño de la boquilla que extruye el filamento, la impresión basada en resina solo está limitada por el tamaño del láser que se emite en la resina líquida. Esto permite que la impresión en resina reproduzca detalles muy finos en sus modelos. Además, las impresiones realizadas con resina obtienen un acabado satisfactoriamente suave que solo se puede lograr en la impresión FDM si ha habido algún posprocesamiento involucrado.
Vale la pena mencionar que la tecnología de impresión FDM ha logrado grandes avances para cerrar esta brecha. Hoy en día ya existen impresoras FDM de 10 micras, aunque todavía son muy caras y sólo se utilizan en entornos industriales. Puede que no pase mucho tiempo antes de que las impresoras basadas en resina acaben concediendo esta ventaja.
2. Proceso de impresión más rápido
El proceso de impresión con resina es considerablemente más rápido en comparación con la impresión con filamento. En una impresora FDM, la extrusora debe moverse alrededor de la cama de impresión para depositar el filamento fundido a lo largo de los patrones especificados. Este es un proceso lento debido al peso de la extrusora y a la forma controlada en la que se debe extruir el filamento.
Las impresoras de resina no tienen estos problemas. En la impresión SLA, uno se reorienta rápidamente para apuntar el láser a la resina líquida a lo largo de patrones predefinidos. La impresión DLP es aún más rápida porque cura una capa completa en un solo paso. Por este motivo, las industrias de ritmo rápido prefieren utilizar impresoras de resina.
3. Productos terminados más resistentes
Una de las principales debilidades de la impresión FDM es que sus productos terminados exhiben una fuerte anisotropía, o que sus propiedades mecánicas no son iguales en los tres ejes. En particular, las impresiones con filamentos son débiles frente a las tensiones de corte que actúan a lo largo de la dirección de las líneas de capa debido a la debilidad inherente de los límites de capa a capa.
El proceso de curado permite una mayor adhesión capa a capa en la impresión a base de resina, lo que da como resultado proyectos terminados con propiedades mecánicas mucho más uniformes en todos los ejes. Debido a esta propiedad, se prefieren las impresiones hechas de resina para componentes de ingeniería y piezas funcionales.
Contras de la impresión 3D con resinas
1. Más caro
La impresión con resina es más cara, tanto en términos de impresora como de materia prima. Si bien puedes comprar una impresora FDM de escritorio por alrededor de $300, la impresora de resina más barata que puedes conseguir hoy todavía costará más de $1000. Si quieres optar por uno de los modelos más populares, tendrás que desembolsar cerca de $3000.
El coste de la resina líquida también es sustancial. Puedes conseguir una bobina barata de filamento PLA o ABS por 5 euros, pero esa cantidad sólo será suficiente para aproximadamente un litro de resina líquida. Dependiendo del modelo de impresora, es posible que necesites varios litros para llenar el tanque de resina.
El problema de imprimir con resina es que es necesario llenar todo el tanque de resina cada vez que comienzas un proyecto. Aunque la emisión de radiación UV al tanque de resina está altamente controlada, todavía no es un proceso perfecto. Inevitablemente, parte de la resina no utilizada habría pasado por un proceso de curado prematuro. Esto limita el grado de reciclaje que se puede realizar con la resina no utilizada.
2. No hay opción para impresiones compuestas.
Las impresoras FDM de alta gama pueden tener múltiples extrusoras, lo que permite crear impresiones realizadas con una combinación de diferentes materiales de filamento. Esto puede resultar realmente útil si imprimes un modelo que requiere estructuras de soporte, ya que algunos materiales simplemente son más adecuados como soporte. Por ejemplo, el filamento de PVA se puede quitar simplemente sumergiendo la impresión terminada en agua.
Las impresoras a base de resina no tienen esta ventaja. Un proyecto debe imprimirse en una única tina de resina, para que el material quede uniforme en todas partes. Esto es bastante limitante en términos de oportunidades de diseño, pero también hace que el posprocesamiento sea un poco más complicado.
3. Postprocesamiento difícil y desordenado
Tanto en la impresión FDM como en la impresión basada en resina, el posprocesamiento es necesario si desea que sus impresiones tengan ese acabado de calidad profesional. Es necesario eliminar las estructuras de soporte, lijar o pulir las imperfecciones y aplicar la pintura adecuada.
La eliminación de estructuras de soporte es mucho más fácil en la impresión FDM debido a la opción de impresión compuesta. Aunque las superficies de las impresiones hechas con filamento tienen muchas más imperfecciones, el proceso de lijado y pulido es bastante sencillo. Habrá que esforzarse mucho, pero es limpio y ciertamente no es ninguna ciencia espacial.
El mayor inconveniente en el posprocesamiento de una impresión de resina es lo complicado que es. Si va a quitar estructuras de soporte, tendrá que hacerlo antes del paso de poscurado. En esta etapa, los soportes aún están blandos y son más fáciles de quitar. También deberás eliminar el exceso de resina de la superficie de la impresión terminada con un poco de alcohol isopropílico. Querrá usar unos guantes mientras hace esto y tener su espacio de trabajo forrado con láminas de plástico. El enorme desorden que genera el proceso puede resultar muy desalentador.
4. Mala disponibilidad
A pesar de ser la primera tecnología de impresión 3D que se desarrolló, la impresión basada en resina ha quedado muy eclipsada por la impresión FDM. Con una gran base de usuarios y una comunidad próspera, la impresión basada en filamentos continúa atrayendo a más aficionados, organizaciones e industrias. Este éxito inicial ha impulsado su continua popularidad, haciendo que las impresoras FDM de escritorio sean muy baratas. También hay una variedad aparentemente infinita de filamentos disponibles en la actualidad, desde PLA y ABS estándar hasta otros más exóticos como fibra de carbono y rellenos de madera.
Por el contrario, la comunidad de entusiastas de la impresión con resina es mucho más pequeña. No hay muchas impresoras de resina de escritorio y las que hay disponibles siguen siendo bastante caras. Sin un gran mercado, la selección de resinas líquidas queda eclipsada por la variedad de filamentos de impresión 3D. En pocas palabras, el mundo de la impresión a base de resina es bastante pequeño y así ha sido durante algunas décadas.
Para ir finalizando
Si alguna vez ha visto la calidad de un producto terminado de impresión 3D a base de resina, también se preguntará por qué no ha tenido tanta aceptación. Los productos de resina se ven increíbles, incluso recién salidos de la impresora. No tienen las líneas de capa visibles que son características de la impresión basada en filamentos. No sólo son más detallados, sino que también son mecánicamente más resistentes.
Como hemos comentado en este artículo, la impresión con resina también tiene sus contras. Es complicado en el posprocesamiento y no tiene opción para la impresión compuesta. Lo más importante es que la impresión a base de resina es mucho más cara que la impresión con filamentos. Tampoco tiene la ventaja de la enorme comunidad que se ha creado detrás de la impresión FDM.
Dado que las impresoras SLA de escritorio se están volviendo más comunes, tal vez sea solo cuestión de tiempo antes de que la impresión basada en resina alcance una popularidad generalizada. Sin embargo, creemos que siempre será un nicho de mercado. Todavía hay espacio para que la tecnología crezca, pero las impresoras de resina nunca alcanzarán el mismo tamaño que las impresoras FDM.
Advertencia; Las impresoras 3D nunca deben dejarse desatendidas. Pueden representar un peligro para la seguridad contra incendios.