Formlabs Medical: La guía definitiva para el tinte, la pintura y el coloreado de piezas de SLA

Los profesionales del sector sanitario utilizan diversas herramientas de imagenología para medir y comprender mejor detalles fisiológicos para procedimientos de diagnóstico. Los escáneres y las herramientas de visualización en pantalla usan gráficos en 2D y 3D que se pueden manipular en tiempo real, ofreciendo una nueva forma de practicar la medicina. Aunque las visualizaciones en pantalla son esenciales para las clínicas, tienen ciertas limitaciones. Según investigaciones publicadas en la revista Annals of Oncology, unas mismas imágenes tomadas en centros diferentes muestran a veces resultados distintos debido a sesgos entre las técnicas usadas o las interpretaciones que se realizan de ellas. Algunas de las otras limitaciones son el ruido en la imagen y las diferencias que afectan a la integridad de los resultados. Para mejorar los niveles de precisión, los equipos de innovación médica están imprimiendo y coloreando piezas 3D de estereolitografía (SLA) para complementar las técnicas de imagenología.

Radiólogos, cirujanos y especialistas en biomedicina cada vez recurren más a la impresión 3Dpara crear modelos 3D precisos de rasgos anatómicos. Estos modelos 3D se emplean en el proceso de diagnóstico y como herramientas educativas para los pacientes, que ponen en relieve la importancia de las técnicas de pre- y posacabado de alto rendimiento para modelos anatómicos impresos.

Esta publicación describirá los pasos necesarios para dar color a las piezas médicas impresas mediante SLA. También destacamos varias técnicas de coloreado para ciertas aplicaciones y te mostramos cómo puedes obtener los mejores resultados. Estas técnicas están pensadas para usuarios que deseen crear tintes y colores personalizados que no estén incluidos en el Color Kit de Formlabs.


AVISO: PAQUETE INICIAL SOFT TISSUE RESIN

El Paquete inicial Soft Tissue Resin se ha creado principalmente para imprimir máscaras gingivales y modelos de implantes. Esta resina simula los tejidos blandos y ofrece una gran variedad de ventajas a los usuarios de odontología, que puedes leer aquí. Si necesitas teñir piezas médicas, recomendamos que uses las resinas que señala esta guía. 


Las cuatro técnicas para colorear piezas de SLA

Aunque la impresión 3D por SLA es conocida por sus altos niveles de precisión, tiene limitaciones bien documentadas cuando hay que imprimir una única pieza en varios colores. Aunque imprimir en un único color opaco es sencillo gracias a nuestro Color Kit, aún no existe la tecnología para imprimir en múltiples colores con la SLA. En el caso de las impresoras PolyJet, capaces de imprimir en varios colores, el precio de compra inicial suele superar los 100 000 dólares, sin incluir todavía ningún coste de reparación o mantenimiento. Siempre puedes recurrir a un proveedor de servicios para crear tu pieza, pero si se incluye el coste actual de los materiales, el coste puede ser de miles de dólares por pieza. Mediante los sencillos métodos que detallamos a continuación, puedes incorporar una impresora de Formlabs en tu proceso de trabajo para crear modelos coloridos y detallados para tus aplicaciones sanitarias.

Impresión con resina teñida

Clear Resin mezclada con tinta al alcohol.

Este proceso señalará cómo crear piezas translúcidas con nuestra Clear Resin y tinta al alcohol. El proceso de impresión con resina teñida empieza por mezclar tintas al alcohol del color deseado con Clear Resin para obtener resina de dicho color. Las tintas al alcohol se disuelven completamente en la Clear Resin, lo que la convierte en el colorante ideal para que tu impresión tenga colores uniformes. Para conseguirlo, necesitarás las siguientes herramientas:

  • 10 ml de tinta al alcohol 
  • Un litro de Clear Resin 

  • Jeringa 

  • Guantes de protección

En primer lugar, mide 10 ml de tinta al alcohol usando la jeringa y deposita el tinte directamente en la parte superior abierta de un cartucho de 1 l de Clear Resin. Agita a conciencia el envase durante dos minutos para asegurarte de que la tinta se mezcle completamente con la resina. Puedes verter una pequeña cantidad para ver si la tinta se ha mezclado correctamente.

El resto del proceso de impresión se desarrollará de la forma habitual. Inserta el cartucho de material mezclado y un tanque nuevo en tu impresora. Asegúrate de que tu archivo esté configurado para la Clear Resin, carga tu impresión e iníciala desde la impresora. Usa la Form Wash y la Form Cure con las mismas instrucciones que con la Clear Resin. 

Ejemplos de uso: Imprimir regiones de interés específicas que deben formar parte de modelos con múltiples piezas, imprimir órganos concretos, imprimir vasos sanguíneos concretos.

Ventajas: La configuración es sencilla, las piezas se tiñen de forma uniforme, y no es necesario un procesado adicional.

Inconvenientes: Se debe usar el litro entero de resina con el tinte, queda resina teñida en la Form Wash, un color por impresión.

Ten en cuenta que añadir cualquier sustancia nueva a tu resina puede aumentar la probabilidad de que se produzcan fallos de impresión y anulará la garantía de la impresora si surge un problema a raíz de este material. 

No recomendamos teñir la Elastic Resin ni la Flexible Resin, dada la dificultad de impresión con este material en general. Si deseas teñir materiales de las familias Elastic o Flexible, hazlo según las siguientes instrucciones.

Tinte de las piezas de SLA después de la impresión

Elastic Resin y Clear Resin mojadas en una disolución de tinta al alcohol/alcohol isopropílico. Fuente: Aneurismas de la arteria renal proporcionados por Anish Ghodadra, Hospital de Yale New Haven.

Si quieres teñir tus piezas sin mezclar todo un lote de material teñido, puedes aplicar el tinte después de la impresión. Puedes introducir regiones de interés en distintas disoluciones de tinte para obtener piezas de varios colores. Estas son las herramientas que necesitarás para teñir tus piezas impresas en 3D:

  • Modelo impreso de Clear Resin, Elastic 50A Resin o Flexible 80A Resin

  • 10 ml de tinta al alcohol: 1 l de disolución en alcohol isopropílico para piezas con colores claros

  • 20 ml de tinta al alcohol: 1 l de disolución en alcohol isopropílico para piezas con colores oscuros

  • Finish Kit de Formlabs

  • Guantes de protección

Cuando tu pieza impresa esté acabada, usa la Form Wash siguiendo las instrucciones para el material. Mientras la pieza se esté lavando, mide tu proporción de tinta al alcohol en alcohol isopropílico para que sea de 1:100 o de 1:200 ml en función de la saturación que desees que tenga tu color. Cerciórate de que uses suficiente disolución para cubrir por completo tus piezas en el Finish Kit. Introduce tus piezas en la disolución deseada durante 10 minutos. (Se han sometido a ensayo tiempos de 20 y 30 minutos, que no han cambiado el color de las piezas teñidas.) Extrae las piezas y deja que se sequen antes de usar la Form Cure. Curar tu pieza no provoca una pérdida de color. Recomendamos que mantengas los soportes en la pieza hasta el final, para que conserve su integridad estructural y no se deforme durante el proceso de curado. 

Ejemplos de uso: Teñir regiones de interés específicas que deben formar parte de modelos con múltiples piezas, teñir órganos concretos, teñir vasos sanguíneos concretos.

Ventajas: Se pueden teñir un gran número de piezas al mismo tiempo, no queda tinte en la Form Wash y no se usa un cartucho de resina.

Inconvenientes: El procedimiento es ligeramente sucio.

Pintado con pintura acrílica

Es posible que la única forma de añadir algo de color a modelos complejos con detalles complicados sea utilizar pintura. Aunque este proceso puede resultar largo y el resultado depende de tu habilidad para la pintura, ofrece una mayor libertad artística a los usuarios. Los modelos detallados pintados a mano son excelentes para programas de formación de residentes, en los que se puede pintar de diferentes colores cara vaso sanguíneo o cada órgano para mejorar su visibilidad en el aula.

Aplicar una imprimación puede hacer que se pierdan detalles muy necesarios en las piezas pequeñas, por lo que recomendamos usar pintura acrílica multimaterial, por su capacidad para adherirse a materiales no porosos como nuestra resina. 

Estas son algunas de las herramientas que necesitarás para pintar piezas de SLA:

  • Pintura acrílica multimaterial

  • Brochas blandas, un aerógrafo o una lata de aerosol

  • Guantes y máscara

 

Sigue estos pasos cuando des color a las piezas de SLA con pintura acrílica:

1.     Cuando haya terminado el posacabado, los soportes se hayan retirado y el modelo esté libre de polvo, asegura el modelo para pintarlo.

2.     Aplica la primera capa de forma uniforme sobre la superficie del modelo, usando la herramientas que prefieras. Los aerógrafos o los aerosoles son las más recomendables. Lee nuestra Guía definitiva para pintar piezas impresas en 3D si necesitas vídeos. 

3.     Aplica más capas de pintura según sea necesario, siguiendo las instrucciones del fabricante.

4.     Pintar el modelo ofrece la opción de usar tantos colores como se desee. En el caso de un modelo de varios colores, usa cinta de enmascarar para cubrir las distintas regiones de la pieza a las que no quieras dar color al aplicar pintura. Esto puede ayudarte a hacer líneas bien definidas incluso si usas un aerosol o un aerógrafo.

Consejo: Para conseguir un acabado brillante o mate, se debería aplicar una capa uniforme de revestimiento transparente o de pintura mate transparente después de haber completado todo el coloreado. 

Ejemplos de uso: Modelos médicos complejos, modelos con regiones de interés externas, modelos con varias piezas.

Ventajas: Se puede aplicar cualquier color a regiones específicas.

Inconvenientes: Es ligeramente dependiente de la capacidad artística de los usuarios, solo sirve para modelos con elementos externos.

Coloreado de piezas huecas

Si quieres resaltar regiones de interés internas en un modelo, puedes usar el siguiente método de ahuecado y coloreado. Si ahuecas los vasos sanguíneos, los tumores u otras regiones de interés, puedes llenar cada uno de ellos con pintura de diversos colores para visualizar con facilidad regiones de interés internas. 

El proceso comporta ahuecar la región de interés o crear cavidades en ella, para inyectar a continuación pintura del color deseado en el espacio que se genera. El resultado es un acabado realista similar al aspecto de verdaderos vasos sanguíneos o válvulas de los órganos. Para usar esta técnica se deben tomar algunas decisiones estructurales antes de llevar a cabo el posacabado.

Ahueca las zonas deseadas con tu software de diseño, asegurándote de dejar una abertura lo bastante grande como para introducir pintura. Puede que sea necesario crear varias aberturas para evitar que se formen burbujas de aire al llenar regiones complicadas. Sigue el procedimiento habitual para la impresión y el posacabado, asegurándote de que las cavidades huecas estén completamente libres de resina y alcohol isopropílico. 

Una vez que tu impresión 3D ahuecada y perforada esté en su sitio, necesitarás las siguientes herramientas:

  • Pintura acrílica multimaterial

  • Jeringa o pipeta

  • Guantes

Ahora puedes llevar a cabo estos pasos para colorear las impresiones de SLA:

1.     Sujeta la pieza con inclinación para asegurarte de que la pintura llegue a todas las cavidades.

2.     Usa una jeringa o pipeta para inyectar la pintura en la cavidad hueca, llenando completamente el vacío o lo suficiente como para cubrir las paredes al agitarlo (con cavidades más pequeñas, es posible que necesites diluir la pintura con un poco de agua antes de inyectarla).

3.     Cuando las paredes de la región estén cubiertas, permite que salga la pintura sobrante y deja reposar la pieza durante el tiempo recomendado para que la pintura se seque.

4.     Cuando esté seca, aplica la técnica de acabado de la superficie que sea necesaria para garantizar un acabado excelente.

Ejemplos de uso: Visualizar vasos sanguíneos, tumores o regiones de interés internos.

Ventajas: Se pueden ver con claridad las regiones de interés internas en las impresiones con la Clear Resin.

Inconvenientes: El procedimiento es ligeramente más difícil.

Más información

En Formlabs hemos podido comprobar por nosotros mismos cómo la impresión 3D abre la puerta a aplicaciones médicas eficaces, a la vez que ahorra tiempo y dinero desde el laboratorio hasta el quirófano. Pintar y teñir piezas impresas en 3D aumenta en gran medida su usabilidad en hospitales y en la formación médica y esperamos que esta visión general ayude a ilustrar los fácil que es colorear las piezas. Si quieres ver y tocar personalmente una pieza de Clear Resin, solicita una muestra en el enlace que te ofrecemos a continuación. Para saber más sobre cómo la impresión 3D está revolucionando el sector médico, ponte en contacto con uno de nuestros expertos.