FDM vs. SLA vs. SLS: Comparación de tecnologías de impresión 3D

Las tecnologías de impresión 3D, que incluyen hardware, software y materiales, han evolucionado rápidamente en los últimos años y las impresoras 3D han pasado de ser la curiosidad que eran cuando la tecnología fue adoptada por sus primeros usuarios a ser un componente fundamental de los procesos de trabajo de diseño, ingeniería y fabricación en todos los sectores. 

El modelado por deposición fundida (FDM), la estereolitografía (SLA) y el sinterizado selectivo por láser (SLS) son los tres tipos más populares de impresión 3D disponibles en el mercado. La innovación ha acelerado en la última década y los tres tipos de tecnologías de impresión 3D son ahora más accesibles para más empresas, pero a veces resulta difícil elegir entre las distintas soluciones de impresión 3D disponibles.

En esta guía exhaustiva de compra, examinamos de cerca las impresoras 3D FDM, SLA y SLS (también conocidas como de filamento, de resina y de polvo) 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.

El modelado por deposición fundida (FDM), también conocido como fabricación con filamento fundido (FFF), es el tipo de impresión 3D más utilizado entre los consumidores y el más reconocible para las personas sin conocimientos en la materia, que pueden asociar el concepto amplio de la impresión 3D con este método de "pistola termofusible" para construir piezas. 

Las impresoras 3D FDM son la primera introducción de muchas personas al mundo de las tecnologías de impresión 3D y son el tipo de impresora 3D más común en las aulas de primaria, secundaria e incluso muchos makerspace universitarios. En las empresas de diseño, ingeniería y fabricación, las impresoras FDM se usan principalmente para hacer modelos de prueba de concepto para que los equipos de diseño se pongan de acuerdo antes de pasar a prototipos más funcionales. 

Las impresoras 3D FDM están disponibles en una amplia gama de tamaños y precios. La simplicidad de la tecnología de impresión 3D FDM y su proceso de trabajo la pueden convertir en una opción atractiva que no requiere una gran inversión o compromiso por parte de quien quiera empezar a imprimir en 3D. Sin embargo, las impresoras FDM obtienen a menudo esa simplicidad y precio económico sacrificando la calidad de las piezas y su rendimiento, y para quien busque un rendimiento funcional, estanqueidad, isotropía, o superficies lisas, las impresoras 3D SLA y SLS son alternativas muy superiores.

La impresión 3D por estereolitografía (SLA) fue la primera tecnología de impresión 3D del mundo, inventada en los años 80. A pesar de ello, la SLA ha tardado más que la impresión 3D FDM en gozar de gran aceptación y reconocimiento, por sus precios típicamente mayores y por tener un proceso de impresión ligeramente más complejo.

La estereolitografía o impresión 3D de resina es un proceso en el que una fuente de luz cura resina líquida, endureciéndola capa a capa. Esta fuente de luz era originalmente un láser, pero recientemente, se ha sustituido por un proyector digital de luz en las impresoras 3D DLP o por diodos emisores de luz (leds) en las impresoras 3D MSLA o LCD. Básicamente, todas las impresoras 3D de resina actuales son impresoras 3D de estereolitografía, aunque el término se suele asociar principalmente con las impresoras que curan la resina mediante un láser.

Las impresoras 3D SLA producen piezas con acabados más lisos, tolerancias más ajustadas y mayor precisión dimensional que otras tecnologías de impresión 3D. Estas impresoras son ideales para el prototipado funcional (porque pueden reproducir fielmente el aspecto y el rendimiento de las piezas moldeadas por inyección) y para crear productos y utillaje de uso final, por el excelente acabado de su superficie y la enorme variedad de propiedades que ofrecen. 

Los materiales para SLA tienen una formulación única, a diferencia de los termoplásticos estándar que se utilizan en la impresión 3D FDM y SLS. Una de las principales ventajas de la SLA está en la versatilidad de los materiales, ya que los fabricantes han creado fórmulas innovadores de resina fotopolimerizable para SLA, con un amplio abanico de propiedades ópticas, mecánicas y térmicas comparables a las de los termoplásticos estándar, industriales y para ingeniería, así como para aplicaciones específicas que requieren rasgos especializados como ignifugidad, antiestaticidad o biocompatibilidad. Estas diversas propiedades, combinadas con la precisión y el acabado de la superficie de las impresiones SLA, permiten dar uso a este tipo de impresión en cualquier sector, como el sector aeroespacial, el sector automovilístico, el sector de la fabricación de los productos de consumo, la sanidad, la odontología y más.

El sinterizado selectivo por láser (SLS) es la tecnología de fabricación aditiva más común para aplicaciones industriales. Ingenieros y fabricantes de diversos sectores confían en la impresión 3D SLS por su capacidad de generar piezas resistentes y funcionales.

Las impresoras 3D SLS usan un láser de alta potencia para fundir pequeñas partículas de polvo de polímero. El polvo sin fundir sirve como soporte para la pieza durante la impresión y elimina la necesidad de agregar expresamente estructuras de soporte. Esto hace que la impresión 3D SLS sea ideal para geometrías complejas, como detalles interiores, socavados, paredes delgadas y relieves cóncavos, además de abrir la puerta a un uso en producción de mayor volumen. El lecho de polvo autosostenible permite "encajar" las piezas entre sí, para que los clientes puedan llenar por completo la cámara de impresión y alcanzar cantidades propias de la fabricación, incluso con una única impresora.  

Las piezas producidas mediante SLS tienen excelentes características mecánicas, con una resistencia similar a la de las piezas moldeadas por inyección. El material más común para SLS es el nylon, un popular termoplástico para ingeniería con excelentes propiedades mecánicas. El nylon es ligero, resistente y flexible, así como estable frente a impactos, productos químicos, el calor, la luz UV, el agua y la suciedad. Otros materiales populares para la impresión 3D SLS son los compuestos de nylon, el polipropileno y el poliuretano termoplástico (TPU) flexible.

La combinación de un bajo coste por pieza, una alta productividad y materiales establecidos hace que el SLS sea una elección popular entre los ingenieros para el prototipado funcional y una alternativa rentable al moldeo por inyección para la fabricación de bajo volumen o el lanzamiento rápido de productos (conocido como bridge manufacturing). A medida que el proceso de trabajo para SLS y su precio de entrada se han vuelto mucho más accesibles en los últimos años, más y más empresas están incorporando el SLS in situ para reforzar su cadena de suministro y agilizar los procesos desde el prototipado hasta la producción.

La mayoría de las empresas que han invertido en la impresión 3D utilizan más de un tipo de tecnología 3D. Cada una tiene sus propias ventajas y desventajas y el proceso de trabajo más completo suele ser el que trata cada tecnología como una herramienta para usarla en situaciones diferentes. 

Las empresas que quieran elegir un tipo de tecnología para sus necesidades únicas deberían tener en cuenta varios factores. Lo siguiente es un resumen de los principales factores que hay que considerar al elegir entre las impresoras FDM, SLA y SLS.

La resolución es una cualidad que con frecuencia conduce a malentendidos y las formas de medirla suelen ser diferentes de un fabricante o de un proceso de impresión 3D a otro. Suele referirse a los relieves más pequeños, el nivel de detalle más preciso o el nivel de complejidad de las texturas que puede reproducir una impresora 3D, y se puede medir con valores como el tamaño mínimo de los detalles. La mecánica de los tres procesos de impresión 3D (el modelado por deposición fundida, la estereolitografía o el sinterizado selectivo por láser) tiene un gran impacto en la resolución de las piezas que generan. 

Las impresoras 3D FDM forman capas extruyendo plástico fundido a través de una boquilla que sigue una forma determinada y después se mueve hacia arriba y deposita la siguiente capa encima. Por lo tanto, la resolución de las piezas impresas en 3D mediante FDM depende del tamaño de la boquilla, de las propiedades del material fundido y del grado de control con el que el motor pueda mover la boquilla en los ejes X, Y y Z entre las capas. Las impresoras 3D FDM suelen ser capaces de crear paredes de alrededor de 0,8 mm de grosor y los detalles en relieve o grabados tienen que tener una anchura de unos 0,6 mm y una altura de 2 mm para ser visibles.

Las impresoras 3D SLA forman piezas usando una fuente de luz (un láser, un proyector digital de luz, leds) para curar la resina líquida capa a capa. La resolución de una impresora 3D SLA depende de muchos factores, como el tipo de fuente de luz que utiliza y las características de difusión, sangrado y polimerización de la resina, pero en general se puede definir como la capacidad de trazar una pieza de forma específica en los planos X e Y combinada con la altura mínima de las capas en el eje Z.

Incluso con las diferencias en el tipo de fuente de luz que usan las diversas impresoras 3D SLA, esta tecnología es la que ofrece la máxima resolución si se compara con la impresión 3D FDM o SLS. Independientemente de si la fuente de luz es un láser, un proyector digital o leds con luz controlada mediante una pantalla LCD que los enmascara, la luz se puede dirigir de forma muy precisa hacia la resina líquida. Las piezas de resina impresas en 3D mediante SLA muestran esta resolución superior mediante sus detalles precisos, las complejas texturas de las superficies o lo perfectamente lisas que son, así como con su gran precisión dimensional. Las impresoras 3D SLA profesionales, como la Form 4 de Formlabs, pueden producir paredes con un grosor de solo 0,2 mm, y detalles en relieve o grabados de solo 0,1 mm y 0,15 mm, respectivamente.

^{_{Las reglas de diseño pueden variar de un modelo de impresora a otro. Los valores que mostramos se basan en estimaciones de Protolabs / Hubs para impresoras 3D FDM, las reglas de diseño de la Form 4 para impresoras 3D SLA y las reglas de diseño de la serie Fuse para impresoras 3D SLS.}}

De las tres tecnologías de impresión 3D, la SLA ofrece la mejor resolución y el SLS la sigue de cerca. Los dos procesos pueden reproducir los detalles minúsculos del diseño original en CAD, mientras que por lo general, a las impresoras 3D FDM les cuesta delinear texturas con precisión a partir de superficies planas o definir detalles pequeños con claridad.

La precisión, es decir, la fidelidad con la que cada sección transversal de la pieza puede reproducir la forma deseada del archivo 3D, y la fiabilidad, es decir, la uniformidad y la frecuencia con la que esa precisión se repite en toda la pieza, varían entre los distintos tipos de tecnologías de impresión 3D y de un fabricante a otro. 

En el caso de las impresoras 3D FDM, la precisión se ve afectada por la uniformidad y la repetibilidad del proceso de extrusión y las propiedades del filamento a medida que se funde y se extruye. El proceso de extrusión puede introducir irregularidades dentro de las capas o entre ellas. Por ejemplo, si no se mueve de forma fluida, si el diámetro del filamento no es uniforme, si la temperatura de extrusión varía o cuando el material no se deposita con el mismo ritmo y volumen en todas partes. 

Cuando se analiza la fiabilidad general de la impresión, el efecto de "aplastamiento" de las capas semiendurecidas puede generar más irregularidades. El calor que se usa en el proceso de extrusión puede provocar deformaciones o distorsiones, aunque algunos fabricantes utilizan lechos calentados o cámaras de impresión cerradas para mantener una temperatura uniforme y un proceso más controlado.  

La oposición entre la isotropía y la anisotropía es un concepto del que se habla a menudo en la impresión 3D. Dado que la impresión 3D crea las piezas capa a capa, el resultado final puede tener una resistencia variable en función de la orientación de la pieza durante el proceso de impresión, con distintas propiedades en los ejes X, Y y Z.

Las piezas impresas en 3D mediante FDM son conocidas por ser anisotrópicas, debido a las diferencias entre capas que crea el proceso de impresión. Esta anisotropía limita la utilidad de la tecnología FDM para ciertas aplicaciones o hace que se requieran más ajustes en la geometría de la pieza para compensarla.

Por otra parte, las impresoras 3D SLA de resina crean piezas muy isotrópicas. Conseguir la isotropía de una pieza se basa en varios factores que pueden controlarse con precisión integrando la química del material en el proceso de impresión. Durante la impresión, los componentes de la resina forman enlaces covalentes, pero de una capa a otra, la capa permanece en un estado de semirreacción, sin poscurar.

Mientras está sin poscurar, la resina conserva grupos polimerizables que pueden formar enlaces entre capas, lo que otorga isotropía e impermeabilidad a la pieza en el momento del curado final. A nivel molecular, no hay diferencia entre los planos X, Y y Z. Esto tiene como resultado piezas con un rendimiento mecánico predecible, que es crucial para aplicaciones como sujeciones y fijaciones, piezas de uso final y prototipos funcionales.

En un estudio exhaustivo realizado por el Laboratorio de Robótica y Procesamiento de Imágenes Submarinas de la Universidad de Rhode Island, las carcasas de robótica impresas en 3D mediante FDM no pudieron mantener secos los componentes del interior ni durante unos segundos. Las piezas impresas en 3D mediante SLA resultaron ser estancas incluso a niveles de presurización muy altos, y las piezas impresas en 3D mediante SLS mantuvieron secos sus componentes electrónicos a unos niveles de presurización moderados. Las carcasas de SLS que se habían alisado con vapor pudieron mantenerse estancas bajo una presión mayor.

Una de las diferencias más conocidas entre las piezas impresas en 3D mediante FDM, SLA y SLS es la diferencia entre el acabado de sus superficies. El método de "pistola termofusible" capa a capa produce líneas de capa que se pueden ver si se examina la pieza de cerca. Estas piezas requieren un mayor posacabado y añaden más trabajo manual al tiempo total de producción. Las líneas de capa también impiden que los materiales semitransparentes o translúcidos creen piezas verdaderamente translúcidas, ya que la luz se refracta incluso por las líneas pequeñas que haya, enturbiando la transparencia de la pieza acabada. 

Las impresoras 3D SLS crean piezas que son casi indistinguibles de los plásticos moldeados por inyección. El acabado de gran calidad de su superficie es ideal para prototipos de revisión del diseño final y productos de uso final, incluso en el sector de los productos de consumo, donde el acabado de la superficie y su lisura tienen una importancia fundamental. Además, que no haya líneas de capa permite que las impresoras 3D SLA creen piezas casi completamente transparentes. Las piezas transparentes son útiles para aplicaciones de moldeo en las que se pueda observar la inyección, aplicaciones de diseño de productos para plásticos transparentes, microfluídica, aplicaciones médicas y más. En el sector de la impresión 3D dental, las resinas para SLA como la Premium Teeth Resin puede simular el aspecto liso del esmalte, de modo que las prótesis dentales son indistinguibles de los dientes reales.

Las piezas impresas en 3D mediante SLA tienen un acabado de la superficie ligeramente rugoso o granuloso. Sin embargo, al no imprimirse con estructuras de soporte, las impresiones SLS facilitan tener un acabado de la superficie uniforme en toda la pieza. En comparación con ellas, las piezas impresas en 3D mediante SLA y FDM necesitan a menudo un posacabado para eliminar las pequeñas marcas que dejan los soportes. Además, las piezas impresas en 3D mediante SLS que se han alisado con vapor o se han granallado y pulido pueden obtener un acabado brillante y liso, igual que la SLA.

Elegir el proceso de impresión 3D adecuado es solo una cara de la moneda. Al final, los materiales de impresión 3D serán en gran medida lo que te permitirá crear piezas con las propiedades mecánicas, las características funcionales o el aspecto que deseas.

El rendimiento de las impresiones FDM, SLA y SLS con frecuencia puede ser difícil de comparar directamente porque las tres tecnologías no utilizan los mismos materiales ni forman las piezas con el mismo proceso. Sin embargo, hay materiales análogos en todas las tecnologías, por lo que obtener las mismas propiedades (o propiedades muy parecidas) puede ser sencillo incluso cuando se cambia de tecnología.

Las impresoras FDM usan principalmente filamentos de termoplásticos comunes y conocidos como el acrinonitrilo butadieno estireno (ABS) y el ácido poliláctico (PLA). También están disponibles materiales para ingeniería como el nylon, el tereftalato de polietileno glicolizado (PETG), el poliuretano termoplástico (TPU), termoplásticos de alto rendimiento como la poliéter éter cetona (PEEK) o materiales compuestos con fibra de carbono. Sin embargo, a menudo solo son compatibles con un reducido número de impresoras FDM profesionales. 

Los filamentos para FDM son con frecuencia los mismos materiales que se utilizan para procesos de producción en masa como el moldeo por inyección o el termoformado. Este lenguaje compartido facilita a los ingenieros elegir el FDM como opción de prototipado porque tienen la confianza de que el material seguirá siendo el mismo a lo largo del proceso de diseño y fabricación. Sin embargo, el proceso de impresión 3D FDM, que deja líneas de capa y restringe la resistencia funcional de las impresiones, dificulta utilizar las piezas para aplicaciones más funcionales. 

Las impresiones FDM destacan en aplicaciones en las que un diseñador podría necesitar una comprobación rápida para asegurarse de que una pieza tiene el aspecto adecuado, o en situaciones educativas en las que los estudiantes se tienen que formar para usar la tecnología de impresión 3D. En el prototipado de productos de consumo, las impresiones FDM son un modo económico de hacerse una idea de qué aspecto tendrá la forma de una pieza y de qué sensación transmitirá al sujetarla con la mano.

Las impresoras 3D SLA tienen materiales formulados a medida, que varían de un fabricante a otro. Las ventajas de esta personalización es que los fabricantes pueden calibrar sus máquinas al detalle para utilizarlas con sus propias formulaciones de resina y obtener resultados más precisos y repetibles. La desventaja es que muchos clientes no tienen la misma familiaridad con las resinas para SLA y esto puede llevar a una falta de conocimientos que los desanime a la hora de adoptar la tecnología. Las resinas con formulaciones personalizadas permiten a los fabricantes de SLA ofrecer materiales específicos para aplicaciones avanzadas, como resinas dentales para aparatos de larga duración o materiales cerámicos técnicos.

En general, las piezas impresas en 3D mediante SLA se pueden utilizar en todas las etapas que van desde el diseño hasta la fabricación. Las propiedades isotrópicas de los materiales y el excelente acabado de su superficie los hace ideales para un prototipado funcional, ensayos pasa/no pasa, producción de piezas de uso final y accesorios para la fabricación. La capacidad de diseñar formulaciones nuevas y únicas como cerámicas técnicas o materiales compuestos con cera que se puede quemar hace que la SLA sea perfecta para ciertos sectores y aplicaciones. Para aplicaciones más generales que involucran a múltiples sectores, las resinas para SLA tienen la durabilidad y la resistencia necesarias para utilizarlas en herramientas terminales de brazos robóticos, carcasas para robótica, sellos, guías quirúrgicas y más. El abanico de posibles formulaciones hace que haya posibilidades casi ilimitadas para las piezas de resina.  

Formlabs ofrece más de 40 resinas únicas para la impresión 3D SLA, que incluyen cerámicas técnicas avanzadas, resina ignífuga con calificaciones favorables de humo y toxicidad, materiales antiestáticos e incluso materiales para productos sanitarios de uso final, como prótesis dentales o coronas permanentes. 

Los materiales de impresión 3D SLS son termoplásticos conocidos en forma de polvo, como el nylon, el TPU y el polipropileno. Estos polvos ofrecen un alto rendimiento y tienen comportamientos muy conocidos. Los fabricantes de impresoras 3D SLS pueden ofrecer sus polvos de impresión únicos o usar como marca blanca el polvo de otros fabricantes a granel. Que los materiales sean conocidos en el sector y la flexibilidad geométrica, la capacidad de producción y la resistencia de la impresión 3D SLS hacen que los polvos para SLS sean ideales para cualquier aplicación: prototipado, ensayos funcionales, accesorios para la fabricación y producción de uso final.

El volumen de impresión de las tecnologías FDM, SLA y SLS varía mucho. Aunque cada una de esas tecnologías ofrecen tamaños grandes, las impresoras 3D FDM y SLA más comunes tienen tamaños pensados para el escritorio o el banco de trabajo, mientras que las impresoras 3D SLS más comunes son para el banco de trabajo o más grandes.  

Las impresoras 3D FDM están disponibles en una amplia gama de tamaños y volúmenes de impresión. La tecnología FDM no se ve limitada ni afectada por el tamaño, ya que una boquilla muy precisa sigue pudiendo crear una pieza grande, pero el sistema del motor simplemente debe ser más grande y más lento, al tener que recorrer más espacio. Hay impresoras 3D FDM muy grandes en el mercado, con recintos de impresión que parecen más pequeñas habitaciones que herramientas para el banco de trabajo y el escritorio, pero son muy poco comunes. Es más frecuente que las impresoras 3D FDM sean máquinas de escritorio o para el banco de trabajo que hacen las veces de soluciones de prototipado rápido o herramientas educativas en aulas y laboratorios de fabricación. Los volúmenes de impresión de las impresoras 3D FDM de escritorio comunes suelen estar en torno a los 200 x 200 x 200 mm.

Las impresoras 3D SLA también vienen en múltiples tamaños que van desde máquinas de escritorio a impresoras industriales de gran tamaño. Anteriormente, las impresoras 3D SLA con láser que seguían un enfoque "de arriba abajo" eran muy grandes; ocupaban una superficie de varios metros y requerían sistemas de ventilación auxiliares y circuitos dedicados exclusivamente a ellas. Los sistemas de tamaño industrial eran más comunes en décadas anteriores para las grandes corporaciones que podían permitirse tanto el coste elevado de su compra y mantenimiento como el mayor espacio y los requisitos de infraestructura de la impresión por estereolitografía de arriba abajo. 

Las impresoras 3D de resina con un tamaño pensado para el escritorio pasaron a ser posibles gracias a la invención de la impresión 3D SLA invertida, y a medida que más fabricantes adoptaron la tecnología, las impresoras pequeñas con un espacio de impresión cuboidal de 10-20 cm en cada dirección se convirtieron en la norma. Por ejemplo, la Form 3+ de Formlabs ofrece un volumen de impresión de 14,5 × 14,5 × 19,3 cm, mientras que la Form 4 ofrece un volumen de impresión un 30 % mayor con 20,0 × 12,5 × 21,0 cm.

De forma similar, la impresión 3D con resina para el banco de trabajo se ha vuelto posible gracias a la combinación de la tecnología SLA invertida y la mejora de las técnicas de separación de capa. Las impresoras 3D para el banco de trabajo, como la Form 3L y su volumen de impresión de 33,5 x 20 x 32 cm, son compactas y fáciles de usar, ofreciendo al mismo tiempo un factor de forma parecido al de los sistemas industriales tradicionales de gran tamaño. Estas unidades para el banco de trabajo destacan a la hora de prototipar productos de consumo a escala real, así como para crear productos de uso final mediante utillaje rápido impreso en 3D.

Las impresoras 3D SLS también solían estar disponibles únicamente en formatos grandes, típicamente mayores que los de las impresoras FDM o SLA de escritorio, aunque recientemente ha habido intentos de introducir un SLS de escritorio en el mercado. Sin embargo, la gran mayoría de las impresoras 3D SLS están pensadas para el banco de trabajo o tienen tamaños mayores; las máquinas industriales tradicionales requieren mucho espacio. La serie Fuse de Formlabs, que ofrece un volumen de impresión de 16,5 × 16,5 × 30 cm, fue la primera impresora en introducir una tecnología SLS accesible tanto en coste como en tamaño. Con la serie Fuse, las pequeñas empresas con un espacio limitado por fin han podido traer el equipamiento a sus espacios de trabajo.

A medida que más empresas recurren a la impresión 3D para la producción y para iteraciones rápidas, la velocidad de impresión y la productividad se convierten en un factor más importante a la hora de elegir una tecnología. La impresora 3D adecuada será una que produzca piezas de alta calidad con rapidez, sin sacrificar la precisión, la fiabilidad o el rendimiento de los materiales. 

La velocidad de la impresión 3D FDM está limitada por el proceso de extrusión y la potencia de su motor. Para crear una pieza precisa, las impresoras 3D FDM tienen que extruir el filamento a un ritmo específico, sin irregularidades, y la boquilla se debe mover en el plano XY a un ritmo regular y fluido. Acelerar ese proceso puede llevar a variaciones en las propiedades mecánicas del filamento y a resultados imprecisos.

Todos los procesos de impresión 3D se han vuelto más rápidos con el avance de la tecnología, pero ninguno puede igualar el progreso de la impresión de resina. Los avances en la tecnología de impresión 3D con resina han hecho posibles velocidades de impresión que, al combinarlas con parques de impresoras escalables, pueden competir con el rendimiento de soluciones de fabricación tradicionales como el moldeo por inyección.

Las velocidades de impresión típicas varían según el tipo de proceso de impresión 3D de resina, siendo la tecnología MSLA el tipo más rápido. Las impresoras 3D MSLA de última generación, como la Form 4, combinan un motor de impresión potente y un sistema óptico avanzado para curar cada capa de forma casi instantánea.

¿Cuánto cuesta una impresora 3D FDM, SLA o SLS y con cuánta rapidez te permite rentabilizar tu inversión? Para calcular la rentabilidad de la inversión, hace falta conocer el precio de compra del equipamiento, los costes continuos de propiedad, los costes de los materiales y la mano de obra. 

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 euros, 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 las empresas, con precios que oscilan entre los 2000 € y los 8000 €, mientras que los sistemas industriales están disponibles desde los 15 000 €. 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.

En el extremo más bajo de la gama están las impresoras 3D de bajo coste, que están disponibles por precios que van de los 200 € a los 1000 €. Estas máquinas pueden ser adecuadas para aficionados o principiantes, pero requieren calibración y ajustes precisos para cada tipo de resina y por lo general, no son fiables ni resistentes, lo que a menudo lleva a costes mayores en cuanto a mantenimiento, tiempo invertido, piezas fallidas y material desperdiciado. 

Los precios de las impresoras 3D SLA profesionales están generalmente entre los 2000 € y los 10 000 €, mientras que las impresoras 3D de resina de gran formato suelen encontrarse más entre los 8000 € y los 25 000 €. 

Para la tecnología SLS hay menos opciones. Normalmente, las impresoras 3D SLS tienen unos precios más elevados que el FDM o la SLA, aunque en los últimos años un SLS accesible se ha vuelto posible y ha dado a las pequeñas empresas el control de la producción, además de dar opciones de fabricación ágiles a las grandes empresas. 

Anteriormente, las impresoras SLS tenían precios que no bajaban de los 200 000 €. Con el lanzamiento de la serie Fuse, el SLS accesible pasó a estar disponible por primera vez, y la posibilidad de comprar una impresora SLS por menos de 30 000 € (por la impresora y el kit de desempolvado) era una idea completamente única. La serie Fuse estableció un nuevo estándar de accesibilidad sin renunciar a potencia o a impresiones de calidad industrial. Que haya un ecosistema entero (que incluye el reciclaje y limpieza del polvo con la Fuse Sift y Fuse Blast) disponible por menos de 50 000 € es revolucionario y ha creado oportunidades para que las pequeñas empresas, los particulares y las instituciones educativas realicen por primera vez in situ impresiones 3D de lecho de polvo. La siguiente opción más cara cuesta cientos de miles de euros, con planes de asistencia que pueden costar 30 000 € al año. Formlabs hace que el SLS sea todavía más accesible al seguir ofreciendo la versión anterior de la serie Fuse (la impresora Fuse 1) por un precio incluso menor. Hasta en los laboratorios de prototipado donde las grandes cantidades y la productividad no son una prioridad, la Fuse 1 sigue produciendo impresiones SLS de alta calidad de forma repetible y fiable. 

A la hora de considerar los costes de propiedad de las impresoras 3D, los costes de los materiales y los consumibles de impresión son partes importantes de la ecuación. Los filamentos para FDM son relativamente económicos comparados con las resinas de impresión 3D, por su ubicuidad y su proceso de fabricación menos complejo. 

Los materiales más habituales en la impresión FDM, como el ABS, el PLA y sus diversas mezclas, suelen venderse a partir de 30 €/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. Estos filamentos se pueden obtener con facilidad, y debido a lo difundido que está su uso en diversos procesos de fabricación, la competencia ha hecho que los precios bajen. El filamento se puede conservar y no caduca, por lo que los proveedores pueden establecer sus precios sin tener en cuenta períodos de escasez o cambios bruscos en la demanda. 

Las resinas para SLA tienen un proceso de formulación, fabricación y almacenamiento más complejo, lo que contribuye a que tenga un precio más elevado. Aunque hay más resinas de bajo coste disponibles, que se suelen vender por separado como soluciones de otros fabricantes para máquinas ya existentes, requieren más configuración y traen consigo problemas como olores fuertes o productos químicos potencialmente nocivos.  

Las resinas de uso general de Formlabs tienen un precio de 99 €/l, con lo que las piezas impresas en 3D de alta calidad son más accesibles para múltiples aplicaciones y sectores. 

Las resinas suelen estar formuladas por el fabricante de las impresoras (aunque algunos fabricantes ofrecen plataformas abiertas o simplemente resinas de marca blanca) y su precio refleja los costes de la investigación necesaria para su creación. Los fabricantes que producen sus propias resinas también invierten recursos en probar y validar las configuraciones que permiten que estas resinas se usen en su impresora. Esta inversión en investigación y desarrollo afecta al precio de venta al consumidor, pero hace que los materiales sean más fiables y ofrezcan mejores resultados. Las resinas propias de los fabricantes son con frecuencia materiales completamente nuevos, a diferencia de estándares del sector como el ABS y el PLA, y desarrollarlas requiere muchos recursos. 

La mayoría de los fabricantes de materiales SLS ofrecen polvo de impresión a unos 100 €/kg, aunque algunos, como Formlabs, ofrecen descuentos por compras de grandes cantidades. Un menor coste por kilo tiene a menudo un inconveniente: el polvo cuesta menos porque las impresoras que lo usan requieren que haya una separación amplia entre las piezas para reducir el potencial que se acumule el calor. La densidad de compactación recomendada para estos sistemas de gran tamaño suele estar limitada a aproximadamente un 8-10 %, lo que significa que habrá que desechar tanto material como el que va a parar a las piezas impresas. Esto significa que esos sistemas crean mucho polvo de impresión que no se puede reciclar, lo que incrementa el coste continuo de la impresión. Los sistemas para SLS de Formlabs no tienen un límite de densidad de compactación, y cuanto mayor es esa densidad, más eficiente será el funcionamiento de la impresora. 

Los costes de mano de obra son la última parte de la ecuación, y a menudo quedan olvidados. Las impresiones FDM requieren con frecuencia un posacabado más exhaustivo para obtener un acabado de la superficie liso, sobre todo si la pieza tiene soportes. Algunas impresoras FDM profesionales ofrecen materiales de soporte solubles, para que las piezas se puedan posacabar con rapidez en una solución que disuelva la estructura de soporte. Sin embargo, las impresiones FDM, incluso con soportes solubles, pueden necesitar más lijado manual para darles la misma calidad y lisura que las impresiones SLA, si es que es posible para empezar. Para los usuarios profesionales, este trabajo manual añadido puede ser el factor más importante que aumenta el coste total por pieza de las piezas impresas en 3D con filamento.

Las impresiones SLA requieren un lavado y, en función del material utilizado, también un poscurado, pero estos dos procesos se pueden automatizar en gran medida con accesorios (como la Form Wash y la Form Cure, y la Form Wash L y la Form Cure L) para minimizar el tiempo de trabajo manual. Los sistemas SLA profesionales también incluyen software, firmware e ingeniería de los materiales que permiten usar soportes de punta fina y facilitan la experiencia del posacabado.

En función de su diseño, algunas impresiones SLA también se pueden imprimir sin soportes, mientras que las impresiones SLA con soportes solo requieren un poco de lijado para eliminar las marcas de los soportes y obtener un acabado de alta calidad.

La impresión 3D SLS requiere un posacabado para eliminar el polvo no sinterizado de las piezas (pero no para retirar los soportes, ya que no necesitan soportes) y un granallado para alcanzar un acabado de la superficie liso. Estos procesos se pueden optimizar y automatizar fácilmente con soluciones de posacabado como la Fuse Sift y la Fuse Blast, que reducen los costes de mano de obra y garantiza la uniformidad de los resultados. Además, estas tareas automatizadas se pueden realizar en lotes, con lo que se reduce el coste de mano de obra cuando hay grandes cantidades de producción. 

En general, las impresoras 3D FDM crearán las piezas más baratas si solo imprimes prototipos relativamente simples en cantidades limitadas. Las impresoras 3D SLA de resina ofrecen una mayor resolución, mejor calidad y una amplia variedad de materiales de impresión 3D por un precio mayor, pero la diferencia disminuye rápidamente cuando se imprimen diseños complejos o lotes grandes de piezas, ya que el posacabado requiere menos trabajo manual. Las impresoras 3D SLS pueden tener los costes iniciales más altos, pero los costes del polvo de impresión son competitivos y el coste de mano de obra puede ser mínimo, lo que convierte a este método en el más rentable para aplicaciones de alta productividad. 

La mayoría de las empresas que usan regularmente la impresión 3D en su proceso de trabajo emplean más de una tecnología. Al igual que las máquinas de CNC o de moldeo por inyección, las impresoras 3D son una de las diversas herramientas de las que disponen los ingenieros, diseñadores, y fabricantes, y cada trabajo tiene una herramienta que es más adecuada para él en función de las necesidades de la pieza y la etapa del proceso en la que se encuentra. Las impresoras 3D FDM, SLA y SLS destacan en diferentes aspectos y funcionan mejor cuando se utilizan como herramientas que se complementan entre sí. 

He aquí algunos ejemplos prácticos: 

• Labconco utiliza tecnologías SLA, FDM y SLS para fabricar componentes de equipamiento de laboratorio de uso final, utillaje, sujeciones con guía, fijaciones y prototipos. El ingeniero de productos Brent Griffith experimenta con sus ideas en las impresoras FDM para reducir los costes del prototipado antes de imprimirlas con la SLA o el SLS y crear componentes de uso final que se puedan emplear en su equipamiento o en su laboratorio.

• Hyphen utiliza impresoras 3D FDM para realizar revisiones de diseño rápidas y usa sus impresoras SLA Form 3+ y Form 3L para crear piezas de utillaje y componentes de uso final que requieren una gran precisión y baja fricción. Sus tres impresoras SLS de la serie Fuse crean componentes de uso final que tienen que soportar esfuerzos repetidos, ser elementos de carga o albergar componentes electrónicos delicados. Muchas piezas estructurales de su maquinaria están completamente impresas en 3D mediante SLS. 

• El director del laboratorio de Vital Auto, Anthony Barnicott, usa 14 impresoras FDM de gran formato, tres impresoras SLA de gran formato Form 3L y cinco impresoras SLS Fuse 1 para producir prototipos funcionales y piezas de revisión de diseño para concept cars de marcas como McLaren, Volvo, Nissan, Lotus y otras.

• Black Diamond usa la impresión 3D SLS con el Nylon 12 Powder para crear componentes de equipamiento de escalada de uso final que se pondrán a prueba en condiciones reales en los montes Wasatch antes de invertir en una herramienta de moldeo por inyección. El equipo de Black Diamond también utiliza la Form 4 para iteraciones rápidas y la Form 3L para revisiones de diseño de piezas de gran tamaño como cascos que necesitan un acabado de la superficie liso con una calidad de uso final.

• Foil Drive, un fabricante australiano de equipamiento de foil surf, imprime carcasas de motores eléctricos de uso final en su impresora SLS Fuse 1+ 30W, en cantidades que van de 100 a 2000 piezas. El Nylon 12 Powder resiste un uso intensivo como componente de hélices subacuáticas, y la impresión 3D SLS es una buena elección para los niveles de producción de volumen medio que buscan. Foil Drive usa la Form 3L con la Tough 2000 Resin y la Rigid 10K Resin para crear palas extraíbles para hélices y rotores. La SLA es ideal porque las tolerancias hacen que estos pequeños conjuntos de piezas funcionen de forma fluida.

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