El mercado de la impresión 3D y la fabricación aditiva ha cambiado rápidamente en los últimos años. Ha dejado de ser un terreno ocupado principalmente por aficionados y ya hay máquinas de escritorio muy capaces que se han convertido en herramientas esenciales para los negocios. Tras convertirse en la herramienta habitual para la creación de prototipos y el desarrollo de productos, la impresión 3D se ha expandido a muchos sectores, entre los que se encuentran el de la fabricación, la odontología y la joyería.
El modelado por deposición fundida (FDM) y la estereolitografía (SLA) son los dos tipos más populares de impresión 3D disponibles en el mercado. Estas tecnologías de impresión 3D se han adaptado y refinado para la escritorio, por lo que son más asequibles y fáciles de usar y ofrecen más capacidades.
En esta guía exhaustiva de compra, examinamos de cerca las impresoras 3D FDM y SLA y las diferencias que hay entre ellas en cuanto a la calidad de impresión, materiales, aplicaciones, procesos de trabajo, velocidad, costes y demás factores. Esto te ayudará a decidir cuál de las técnicas se adapta mejor a tu negocio.
Cómo elegir una tecnología de impresión 3D
¿No sabes qué tecnología de impresión 3D se adapta mejor a tus necesidades? En este vídeo, comparamos las tecnologías FDM, SLA y SLS en base a algunas de las consideraciones de compra más comunes.
¿Qué es la impresión 3D por modelado por deposición fundida (FDM)?
El modelado por deposición fundida (FDM), también conocido como fabricación con filamento fundido (FFF), es la forma más extendida de impresión 3D al alcance del consumidor. Las impresoras 3D FDM se basan en la extrusión de filamentos termoplásticos, como por ejemplo el ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) y el PLA (ácido poliláctico), a través de una boquilla calentada que funde el material y aplica el plástico capa a capa en una base de impresión. Las capas se depositan una a una hasta que la pieza queda terminada.
Aprende cómo funciona la impresión 3D FDM.
Las impresoras 3D FDM son adecuadas para modelos básicos de prueba de concepto, así como para la realización de prototipos rápidos y de bajo coste de piezas sencillas, como piezas que podrían acabar pasando por un proceso de mecanizado.
¿Qué es la impresión 3D por estereolitografía (SLA)?
La estereolitografía fue la primera tecnología de impresión 3D del mundo, inventada en los años 80, y sigue siendo una de las tecnologías más populares en el ámbito profesional. Las impresoras 3D SLA usan un láser para curar resina líquida y convertirla en plástico endurecido en un proceso conocido como fotopolimerización.
Aprende cómo funciona la impresión 3D SLA.
Las impresoras 3D SLA de resina se han vuelto muy populares por su capacidad para producir prototipos y piezas de alta precisión, isotrópicos y herméticos con un catálogo de materiales avanzados que permiten obtener detalles precisos y un acabado de la superficie liso. Las fórmulas de resina para SLA ofrecen una gran variedad de propiedades ópticas, mecánicas y térmicas capaces de igualar las de los termoplásticos estándar, industriales y para ingeniería.
La impresión 3D con resina es una excelente opción para crear prototipos con un alto nivel de detalle que requieren una escasa tolerancia y superficies lisas, como moldes, patrones y piezas funcionales. Las impresoras 3D SLA se utilizan habitualmente en diversas industrias, desde la ingeniería y el diseño de productos a la fabricación, la odontología, la joyería, la elaboración de maquetas y la educación.
Introducción a la impresión 3D por estereolitografía (SLA) de escritorio
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FDM o SLA: comparación de tecnologías de impresión 3D
Calidad de la impresión y fiabilidad
Dado que los procesos de fabricación aditiva producen piezas capa a capa, cabe la posibilidad de que se produzcan imprecisiones en cada una de las capas. El proceso mediante el cual se forman las capas afecta a la calidad de la superficie, la fiabilidad y la precisión de cada capa y, por lo tanto, a la calidad de impresión en general.
Las impresoras 3D FDM forman las capas depositando líneas de material fundido. En este proceso, la resolución de la pieza se define mediante el tamaño de la boquilla extrusora y se forman vacíos entre las líneas redondeadas a medida que la boquilla las deposita. Por eso, es posible que las capas no se adhieran completamente entre sí. Además, las capas suelen ser claramente visibles en la superficie y el proceso carece de la capacidad de reproducir detalles complejos que otras tecnologías sí pueden ofrecer.
En la impresión 3D por SLA, un láser de alta precisión cura la resina líquida para formar cada capa, un proceso por el que se pueden obtener detalles mucho más precisos. Además, es más probable conseguir resultados sistemáticos de alta calidad. Por eso, la impresión 3D por SLA es conocida por sus detalles precisos, el acabado liso de la superficie y la precisión de las piezas finales.
En la impresión 3D, precisión, fiabilidad y tolerancia son términos complejos y a menudo conducen a malentendidos. Infórmate sobre su significado para comprender mejor lo que significa el rendimiento en la impresión 3D.
Las piezas realizadas mediante SLA tienen bordes afilados, superficies lisas y líneas de capa mínimamente visibles. Esta pieza de ejemplo se ha imprimido en la impresora 3D SLA de escritorio Form 3 de Formlabs.
El uso de luz en vez de calor para imprimir es otra manera por la que las impresoras SLA aseguran la fiabilidad de los resultados. Al imprimir casi a temperatura ambiente, las piezas impresas en 3D no sufren los efectos de la expansión y contracción térmicas, lo que sí que puede ocurrir durante el proceso de impresión por FDM.
Gracias al láser de alta precisión, las impresoras 3D SLA son más adecuadas para fabricar piezas complejas (pieza impresa mediante FDM a la izquierda, pieza impresa mediante SLA a la derecha).
Las impresoras FDM producen una unión mecánica entre las capas, mientras que las impresoras 3D SLA crean enlaces químicos conectando fotopolímeros entre las capas, lo que da como resultado piezas totalmente densas, impermeables y herméticas. Estos enlaces proporcionan altos grados de resistencia lateral, con lo que se generan piezas isotrópicas, es decir, piezas cuya resistencia no varía con la orientación. Esto hace que la impresión 3D por SLA sea especialmente idónea para aplicaciones de ingeniería y fabricación en las que importan las propiedades de los materiales.
La diferencia de calidad no se nota tanto en piezas relativamente sencillas. Sin embargo, las piezas impresas mediante SLA son densas e isotrópicas, lo que las hace más adecuadas para muchas aplicaciones de ingeniería y fabricación (pieza impresa mediante FDM a la izquierda, pieza impresa mediante SLA a la derecha).
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Materiales y aplicaciones
Las impresoras 3D con extrusión plástica trabajan con varios filamentos termoplásticos estándar, como el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), el ácido poliláctico (PLA) y sus diversas mezclas. La popularidad de la impresión 3D FDM entre los aficionados ha generado una gran variedad de opciones de color. También existen diversas mezclas experimentales de filamentos plásticos para crear piezas con superficies similares a la madera o al metal.
También están disponibles materiales para ingeniería como el nailon, el tereftalato de polietileno glicolizado (PETG), la poliamida, el poliuretano termoplástico (TPU) o termoplásticos de alto rendimiento como la poliéter éter cetona (PEEK) y la polieterimida (PEI). Sin embargo, a menudo están limitados al reducido número de impresoras FDM profesionales que los admiten.
Los filamentos y mezclas para la impresión FDM ofrecen diversas opciones de color (fuente: All3DP.com)
Las resinas para SLA tienen la ventaja de contar con una gran variedad de configuraciones de formulación. Son materiales que pueden ser blandos o duros, contener un gran porcentaje de materiales como el vidrio o la cerámica o poseer propiedades mecánicas como una alta temperatura de flexión bajo carga o resistencia al impacto. Las diversas fórmulas de resina ofrecen una gran variedad de propiedades ópticas, mecánicas y térmicas capaces de igualar las de los termoplásticos estándar, industriales y para ingeniería.
Las impresoras 3D SLA ofrecen materiales diversos para aplicaciones de ingeniería y fabricación.
En algunos casos, es esta combinación de versatilidad y funcionalidad la que convence a las empresas de empezar a llevar la impresión 3D SLA a sus instalaciones. Tras resolver una aplicación gracias a un material funcional específico, no suelen tardar en descubrir más posibilidades y la impresora se convierte en una herramienta para aprovechar las diversas capacidades de muchos materiales.
Algunos materiales tienen propiedades exclusivas para la impresión SLA. Estos son algunos ejemplos:
Clear Resin
La SLA es la única técnica de impresión 3D que puede fabricar piezas transparentes en una impresora de escritorio. Es ideal para aportar visibilidad a conjuntos complejos, aplicaciones de (micro)fluídica, fabricación de moldes, sistemas ópticos, iluminación y cualquier pieza que requiera transparencia.
Elastic Resin
Las piezas impresas con este material tienen el mismo aspecto y comportamiento que las de caucho de silicona moldeado y son lo bastante resistentes para soportar un uso durante múltiples ciclos.
High Temp Resin
Ofrece una temperatura de flexión bajo carga de 238 °C a 0,45 MPa, la más alta entre todos los materiales para la impresión 3D de escritorio.
Castable Wax Resin
Se trata de un material con un contenido de cera del 20 % diseñado para la fundición directa a la cera perdida y el prensado para aplicaciones de odontología y joyería.
Dental Resin
Materiales especializados para aplicaciones dentales como guías quirúrgicas biocompatibles, férulas, patrones y modelos fijos, modelos de alineadores transparentes y prótesis dentales completas.
Ceramic
Imprime piezas en 3D con un acabado similar al de una piedra y cuécelas para crear una pieza totalmente cerámica.
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Proceso de trabajo y facilidad de uso
El proceso de trabajo para la impresión 3D tanto por FDM como SLA incluye tres pasos: diseño, impresión 3D y posacabado.
En primer lugar, usa cualquier software de diseño asistido por ordenador (CAD) o datos de escaneo 3D para diseñar un modelo y expórtalo en un formato de archivo imprimible en 3D (STL u OBJ). A continuación, es necesario preparar las impresoras 3D para la impresión o emplear un software con visor por capas para especificar los ajustes de impresión y dividir el modelo digital en capas para imprimirlo.
Las impresoras 3D FDM o SLA de bajo coste no suelen ser fáciles de utilizar y a menudo requieren muchas horas de configuración y ensayo y error para encontrar los ajustes de impresión ideales. Aun así, los resultados pueden cambiar con cada nuevo diseño o material y la probabilidad de que se produzcan impresiones fallidas sigue siendo alta. Esto no solo retrasa los proyectos, sino que puede llevar a errores aparatosos que requieren un largo proceso de limpieza.
Las impresoras 3D SLA profesionales, como la Form 3, y algunas impresoras FDM profesionales incluyen su propio software y ajustes predefinidos para cada material, que se han sometido a ensayos exhaustivos para asegurar la máxima tasa de éxito de impresión posible.
Preparar las impresiones con herramientas avanzadas de preparación de la impresión como PreForm es un proceso sencillo que no requiere más que iniciar el programa. PreForm puede descargarse de forma gratuita, pruébalo ahora.
Cuando comienza el proceso de impresión 3D, la mayoría de las impresoras 3D pueden funcionar sin vigilancia, incluso por la noche, hasta que la impresión termine. Las impresoras 3D SLA avanzadas como la Form 3 ofrecen un sistema de cartuchos que repone el material automáticamente.
El último paso del proceso de trabajo es el posacabado. Las piezas impresas mediante SLA requieren un lavado en alcohol isopropílico o disolventes alternativos para eliminar la resina sin curar de su superficie. Si seguimos el proceso de trabajo habitual, esto implica empezar por retirar las piezas de la base de impresión y lavarlas manualmente en un baño de disolvente para limpiar el exceso de resina.
Las soluciones profesionales como la Form Wash automatizan este proceso. Las piezas pueden trasladarse directamente desde la impresora hasta la Form Wash, que agita el disolvente en torno a las piezas para limpiarlas y las saca automáticamente del baño de alcohol cuando termina el proceso.
Después de secarse tras el lavado, algunos materiales SLA requieren un poscurado, un proceso que ayuda a las piezas a alcanzar su máxima resistencia y estabilidad posibles.
El proceso de impresión FDM tiene la ventaja de que no requiere limpieza. Las piezas terminadas sin soportes están listas para su uso o para un posacabado posterior cuando termina el proceso de impresión.
Tanto el proceso de impresión FDM como el de SLA usan estructuras de soporte para facilitar la impresión 3D de diseños más complejos. Su eliminación supone el último paso del posacabado.
Los soportes de las piezas impresas mediante FDM deben arrancarse manualmente o disolverse en agua, en función del material del que estén hechos.
Las impresiones elaboradas mediante FDM con soportes requieren un posacabado adicional para obtener un acabado de alta calidad (fuente: 3D Hubs).
La eliminación de los soportes de piezas impresas mediante SLA requiere cortar las estructuras de soporte y lijar ligeramente las piezas para eliminar las marcas de los soportes. La tecnología Low Force Stereolithography (LFS)™ de Formlabs ofrece soportes despegables con un toque ligero, que permiten separar un objeto entero de su base de soporte en cuestión de segundos, dejando marcas mínimas y reduciendo el tiempo invertido en el posacabado.
Si es necesario un posacabado posterior, las piezas impresas mediante FDM y SLA se pueden mecanizar, imprimar, pintar y ensamblar para aplicaciones o acabados concretos. No obstante, las piezas impresas mediante FDM requieren un lijado adicional antes de la imprimación o de la pintura y es necesario que se mecanicen o perforen los mayores niveles de relleno.
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Costes y rentabilidad de la impresión 3D
Uno de los principales atractivos de las impresoras 3D FDM es su bajo coste. Al disponer de impresoras FDM básicas por solo unos cuantos cientos de dólares, los aficionados y las pequeñas empresas pueden probar la impresión FDM para ver si les merece la pena añadir la impresión 3D a su repertorio de herramientas. Para quien no esté seguro de por dónde empezar, el bajo precio de un equipo FDM básico suele bastar para justificar la compra. Sin embargo, estas impresoras FDM de bajo coste pueden ser poco fiables y a menudo requieren un experto para mantener su uso a largo plazo.
Las impresoras FDM de escritorio profesionales son más fáciles de usar y están mejor adaptadas a los negocios, con precios que oscilan entre los 2000 $ y los 8000 $. Por lo general, estas impresoras 3D ofrecen una mayor fiabilidad, una calidad de impresión más alta y mayores volúmenes de impresión. Aunque estas máquinas son adecuadas para producir piezas funcionales, tienen una competencia feroz a estos precios, puesto que las impresoras SLA ofrecen una mayor variedad de aplicaciones e impresiones de mayor calidad.
Las impresoras 3D SLA están a la venta desde 3750 $ y Formlabs ofrece la única impresora 3D SLA de gran formato disponible por poco menos de 11 000 $.
En cuestión de materiales, los filamentos para FDM también tienen un precio relativamente bajo en comparación con los materiales de otras técnicas de impresión 3D. Los materiales más habituales en la impresión FDM, como el ABS, el PLA y sus diversas mezclas, suelen venderse a partir de 50 $/kg, mientras que los filamentos especializados para aplicaciones de ingeniería pueden costar 100-150 $/kg. Los materiales de soporte solubles para impresoras 3D FDM con doble extrusión se venden por 100-200 $/kg. En comparación, la mayoría de las resinas estándar y para ingeniería de las impresoras 3D SLA cuestan entre 149 $/l y 200 $/l.
Los costes de mano de obra son la última parte de la ecuación, y a menudo quedan olvidados. Para diseños sencillos que no necesitan soportes para imprimirse, la impresión FDM casi no requiere posacabado. En cambio, las impresiones y piezas con soportes realizadas mediante FDM requieren un largo posacabado manual.
Por otra parte, las piezas impresas mediante SLA requieren un lavado y, según el material, también un poscurado, pero estos dos procesos pueden automatizarse en gran medida con accesorios para minimizar el tiempo de mano de obra. Las impresiones por SLA con soportes solo requieren un poco de lijado para eliminar las marcas de los soportes y obtener un acabado de alta calidad.
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Velocidad de la impresión
La Draft Resin es un material para SLA de impresión rápida que es capaz de crear piezas hasta entre cinco y diez veces más rápidos que las impresoras 3D FDM. Una altura de capa de 200 micras hace que la Draft Resin sea lo bastante precisa como para satisfacer las necesidades de la creación de prototipos y al mismo tiempo permitir iteraciones de diseño más rápidas. Los modelos grandes que ocupan la mayor parte del volumen de impresión de una impresora SLA (un cubo de aproximadamente 15 cm) solo tardan en torno a nueve horas en imprimirse. Imprimir la misma pieza en capas de 200 micras con una impresora FDM puede llevar entre 80 y 90 horas. Esto es ideal para aplicaciones como la creación rápida de prototipos, ya que permite a los usuarios evaluar su éxito con rapidez y pasar a otra impresión o proyecto.
La velocidad de impresión por FDM y SLA es comparable cuando se imprimen piezas a alturas de capa similares con otros materiales. No obstante, una pieza impresa con capas de 100 micras en una impresora FDM tiene un aspecto muy distinto al de una pieza impresa a 100 micras en una impresora SLA, debido a la forma en la que se construyen las capas. Obtener una calidad comparable con las piezas impresas mediante FDM requiere una menor altura de capa (y, por consiguiente, un tiempo de impresión dos o cuatro veces superior) o un posacabado considerable y laborioso para mejorar el acabado de la superficie.
From Quick Designs to High Performance Parts: Explore Our New Draft and Rigid 10K Resins (en inglés)
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Volumen de impresión
Tradicionalmente, las impresoras FDM destacaban por su volumen de impresión. A causa de las diferencias entre tecnologías, desarrollar impresoras FDM de mayor tamaño es menos complicado. Hay numerosas soluciones de FDM de gran tamaño disponibles en el mercado para aplicaciones que requieran imprimir piezas más grandes en 3D.
El proceso de SLA invertida que hay detrás de las impresoras SLA de escritorio reduce la superficie que ocupan y su coste, pero el aumento de las fuerzas de separación de capa introduce limitaciones respecto a los materiales y el volumen de impresión. Además, las piezas grandes requieren estructuras de soporte sólidas para imprimirse con éxito.
Gracias a la introducción del proceso de impresión Low Force Stereolithography (LFS) con el que funcionan la Form 3 y la Form 3L, Formlabs ha rediseñado por completo el enfoque de la impresión 3D con resina para reducir de manera notable las fuerzas que se ejercen en las piezas durante el proceso de impresión. La iluminación lineal y uniforme y las bajas fuerzas del tanque flexible hacen que la tecnología LFS pueda aplicarse sin problemas a un área de impresión mayor, basada en el mismo potente motor de impresión.
La Form 3L es la primera impresora de resina de gran formato asequible, que produce piezas grandes rápidamente gracias a dos Light Processing Unit (LPU) alternadas que trabajan simultáneamente a lo largo de una ruta de impresión optimizada. Además, esta impresora ofrece un volumen cinco veces mayor que el de las impresoras SLA actuales eliminando las restricciones de tamaño que a veces perjudican a los procesos de trabajo de las máquinas de escritorio más pequeñas, sin dejar de tener un precio competitivo.
La Form 3L ofrece un volumen de impresión cinco veces mayor que el de las impresoras SLA actuales sin dejar de tener un precio competitivo.
Demostración del ecosistema Form 3L (en inglés)
¿Quieres saber más acerca del ecosistema de la Form 3L y la Form 3BL, así como de las nuevas máquinas de posacabado de gran formato?
En esta demostración, Kyle y Chris explicarán cómo realizar el proceso de trabajo completo con la Form 3L, incluido el posacabado.
FDM o SLA: comparación en paralelo
Cada tecnología de impresión 3D tiene sus propios puntos fuertes, puntos débiles y requisitos, y es apropiada para distintas aplicaciones y negocios. La siguiente tabla resume algunas características y consideraciones clave.
| Modelado por deposición fundida (FDM) | Estereolitografía (SLA) | |
|---|---|---|
| Resolución | ★★☆☆☆ | ★★★★★ |
| Precisión | ★★★★☆ | ★★★★★ |
| Acabado de la superficie | ★★☆☆☆ | ★★★★★ |
| Rendimiento | ★★★★☆ | ★★★★☆ |
| Diseños complejos | ★★★☆☆ | ★★★★☆ |
| Facilidad de uso | ★★★★★ | ★★★★★ |
| Ventajas | Rapidez Máquinas y materiales de consumo de bajo coste | Excelente relación calidad-precio Alta precisión Acabado de la superficie liso Variedad de aplicaciones funcionales |
| Inconvenientes | Baja precisión Bajo nivel de detalle Compatibilidad de diseño limitada | Sensibilidad a una exposición prolongada a la luz UV |
| Aplicaciones | Creación rápida de prototipos de bajo coste Modelos básicos de prueba de concepto | Creación de prototipos funcionales Patrones, moldes y utillaje Aplicaciones dentales Creación de prototipos y fundición para joyería Fabricación de modelos |
| Volumen de impresión | Hasta ~200 x 200 x 300 mm (impresoras 3D de escritorio) | Hasta 300 x 335 x 200 mm (impresoras 3D de escritorio y de trabajo) |
| Materiales | Termoplásticos estándar, como el ABS, el PLA y sus diversas mezclas. | Variedades de resina (plásticos termoendurecibles). Resinas estándar, para ingeniería (similares al ABS y al polipropileno, flexibles, resistentes a la temperatura), para aplicaciones de fundición, dentales y médicas (biocompatibles). |
| Formación | Formación básica sobre la configuración de impresiones, el uso de la máquina y el acabado. Formación media sobre mantenimiento. | Enchufar y usar. Formación básica sobre la configuración de impresiones, el uso de la máquina y el acabado. |
| Requisitos de las instalaciones | Entorno con aire acondicionado o preferiblemente ventilación a medida para máquinas de escritorio. | Las máquinas de escritorio son adecuadas para un entorno de oficina. |
| Equipo auxiliar | Sistema de eliminación de soportes para máquinas con soportes solubles (que esté automatizado es opcional), herramientas de acabado. | Estación de poscurado, estación de lavado (que esté automatizada es opcional), herramientas de acabado. |
¿Se pueden combinar las impresoras 3D FDM y SLA?
Tras comparar las dos tecnologías, podemos llegar a la conclusión de que las impresoras FDM y SLA tienen características similares, que, con frecuencia, se complementan. Pero estos dos tipos de impresoras 3D no siempre compiten entre sí. Muchos negocios usan tanto impresoras 3D FDM como SLS al mismo tiempo. Esto puede darte lo mejor de ambas: una creación rápida de prototipos de bajo coste combinada con piezas funcionales de gran calidad para una amplia variedad de aplicaciones.
He aquí algunos ejemplos prácticos:
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En el desarrollo de productos, las piezas impresas mediante FDM o mediante SLA con Draft Resin son ideales para modelos básicos de prueba de concepto e iteraciones rápidas. A medida que un proyecto avanza en su desarrollo, la impresión 3D SLA es ideal para modelos conceptuales detallados o prototipos funcionales que puedan requerir una mejor calidad y materiales con diferentes propiedades.
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Tanto la impresión 3D mediante FDM como por SLA se utilizan de forma habitual en la fabricación para crear guías, fijaciones y otras herramientas. La impresión FDM funciona mejor para piezas grandes y sencillas, mientras que la impresión SLA es una mejor solución para guías complejas, utillaje de alta precisión y moldes.
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La industria de la educación ha conseguido combinar con éxito el uso de las máquinas FDM y SLA. Muchas instituciones educativas empiezan con la impresión FDM, ya que su bajo coste es ideal para estudiantes que necesitan crear versiones de prueba de forma rápida y adquirir experiencia práctica con la tecnología 3D. La impresión SLA es la opción preferida para muchas escuelas técnicas, universidades, institutos de investigación y en la educación relativa a la odontología y a la joyería debido a su mayor calidad y a su amplia gama de aplicaciones.
El Centro de Investigación de Fabricación Avanzada (AMRC) de la Universidad de Sheffield usa un parque de 12 impresoras 3D SLA para la mayoría de las aplicaciones de ingeniería y fabricación y reserva cinco impresoras FDM industriales para piezas más grandes.
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