La pregunta de esta semana es sobre la posibilidad de imprimir perlas en 3D.
La lectora Aisha pregunta:
”Estoy buscando perlas de vidrio para usar en mi experimento. Estoy buscando formas específicas que no sean redondas como forma de varilla, cilíndrica o elipsoide. Tengo una pregunta si puede imprimir en 3D perlas exigentes en un tamaño de 3 mm «.
Impresión 3D de vidrio
Esta es una pregunta interesante: ¿se pueden imprimir en 3D perlas de este tipo? Aquí hay varias consideraciones.
Pero primero tenemos que aclarar una cosa: la impresión 3D de “vidrio” puro realmente no existe. Si bien se han realizado algunos experimentos con la impresión 3D de vidrio, generalmente no hay impresoras 3D de vidrio disponibles. Parte del problema con la impresión 3D de vidrio es que requiere temperaturas extremadamente altas que hacen que el equipo sea muy costoso. Otro problema con la impresión 3D de vidrio, al menos hasta ahora, es que no puede reproducir muchos detalles. El vidrio, incluso cuando se calienta, fluye mal y, por lo tanto, solo es adecuado para objetos más grandes con resolución gruesa.
Una posibilidad es utilizar una resina especial que imite el vidrio de una manera muy cercana. Este producto está fabricado por Glassomer, cuya resina se puede fusionar en objetos que contengan hasta un 60% de vidrio real. Esto es suficiente para la producción de ciertos tipos de lentes, por ejemplo. Si bien la resina Glassomer se puede utilizar en la mayoría de las impresoras 3D de resina, existe el requisito de un posprocesamiento a muy alta temperatura. Además, la resina Glassomer es muy cara, alrededor de US € 700 por 500 g.
Perlas impresas en 3D FFF
En su lugar, examinemos las posibilidades más generales de utilizar varias técnicas de impresión 3D para producir perlas utilizando diferentes materiales.
Primero, está la cuestión del tamaño. Una impresión 3D de 3 mm es extremadamente pequeña. Es tan pequeño que las impresoras 3D de escritorio comunes probablemente no podrían producir objetos de ese tamaño con precisión y de manera confiable.
Para ponerlo en perspectiva, la boquilla de la mayoría de las impresoras 3D de escritorio tiene 0,4 mm de ancho. Para un objeto de 3 mm, solo tendría una cantidad de hilos de extrusión que componen todo el ancho del cordón. Esto no permite mucho margen para la forma, ya que no hay espacio para que la boquilla se mueva para crear una.
Peor aún, es probable que la cuenta deba tener un agujero en el centro. Esto es más «forma», o como decimos aquí «geometría», que realmente no se puede producir de manera confiable con una impresora 3D de escritorio alimentada por filamentos.
Yo diría que las impresoras 3D de filamentos están disponibles para esta aplicación.
Pero, ¿qué pasa con otros procesos? ¿Podría una impresora 3D de resina producir cuentas de 3 mm en diferentes formas?
Perlas de resina impresas en 3D
Las impresoras 3D de resina pueden tener mayor resolución y confiabilidad que las impresoras 3D de filamentos. En muchos sistemas, puede ver una resolución XY de 0,05 m. Esto sugiere que un diseño podría involucrar hasta 60 bloques de 0.05 mm para formar el ancho de un objeto de 3 mm.
Eso podría ser suficiente para diseñar y producir una forma sin burbujas razonablemente interesante. También podría proporcionar suficiente resolución para crear un agujero decente en la cuenta.
Sin embargo, hay otro problema: las estructuras de apoyo. Cuando las impresoras 3D de resina crean objetos, deben fijarse a la placa de impresión. Por lo general, esto se hace mediante la impresión 3D de «patas» desechables para el objeto que se eliminan después de la impresión 3D.
Pero en este caso, los objetos son realmente diminutos. Puedo imaginarme viendo una placa de impresión con una serie de pequeñas cuentas de 3 mm, cada una con una «pata» de soporte debajo de ellas. No estoy seguro de que sea particularmente estable, pero valdría la pena intentarlo en una máquina adecuadamente ajustada.
Si tiene éxito, el operador de la impresora 3D tendría que quitar minuciosamente la estructura de soporte de todos y cada uno de los cordones. En una placa de impresora 3D de resina grande que tiene un área de construcción de, digamos, 200 x 120 mm, podría esperar producir más de 400 perlas en un trabajo de impresión y luego dedicar tiempo a quitar los soportes.
Este enfoque podría producir perlas similares al vidrio utilizando la resina Glassomer antes mencionada, pero como era de esperar, serían bastante caras.
Esto parece posiblemente factible, pero quizás podamos hacerlo mejor.
Perlas impresas en 3D SLS
Pensemos en la impresión SLS 3D, donde un lecho plano de polvo se sinteriza selectivamente mediante un láser. Los sistemas SLS se caracterizan por su alta resolución y la falta de necesidad de estructuras de soporte: el polvo no fundido circundante soporta segmentos fundidos.
La otra ventaja de usar SLS es que puede construir dentro de todo el volumen de la cámara de construcción, a diferencia del requisito de una capa de partes de los procesos de filamento y resina. En otras palabras, puede Tetris en tantas cuentas como puedan caber dentro de la cámara de construcción, y tampoco es necesario tener en cuenta el material de soporte.
Para un sistema SLS típico de bajo costo como el Sinter Lisa Pro, usaría un volumen de construcción de 110 x 160 x 230 mm. Si pudiéramos imprimir en 3D el cordón de 3 mm en un volumen de 5 x 5 x 5 mm, esto significaría que podríamos hacer más de 32,000 perlas en una sola ejecución de trabajo.
¡Son muchas cuentas! Por supuesto, se podrían producir menos fácilmente. Solo tendría que configurar el trabajo para que coincida con la cantidad de cuentas requeridas.
Las cuentas de los sistemas SLS se fabricarían con un material de nailon y se podrían teñir posteriormente con el color que se desee. También es posible usar polvo de nailon relleno de vidrio, que tendría algo de contenido de vidrio, pero ciertamente las cuentas no serían transparentes. Las fibras de vidrio infundidas en el nailon servirían para fortalecer las propiedades mecánicas de las impresiones, no para las propiedades ópticas.
Mi recomendación aquí es utilizar la tecnología SLS para producir las perlas. Si no tiene un sistema SLS a mano, y la mayoría de la gente no lo tiene, entonces es muy posible utilizar cualquiera de los varios servicios de impresión 3D para ejecutar este trabajo, si se proporcionan modelos 3D adecuados.
¡Las cuentas son posibles! Pero las perlas de vidrio suficientes para fines experimentales pueden ser otra historia.
