Guía de técnicas de posacabado para SLS: Granallado, alisado, revestimientos, coloreado y más

Las técnicas de posacabado pueden cambiar el aspecto, la textura y el rendimiento de una pieza impresa en 3D mediante SLS.

Las técnicas de posacabado pueden cambiar el aspecto, la textura y el rendimiento de una pieza impresa en 3D mediante SLS.

La impresión 3D por sinterizado selectivo por láser (SLS) es una técnica de fabricación de eficacia probada que utiliza materiales de alto rendimiento. Son materiales que pueden mejorar incluso más su rendimiento y su aspecto si se combinan con métodos avanzados de posacabado.

Lee nuestra guía para conocer los fundamentos del posacabado de piezas impresas en 3D mediante SLS y métodos avanzados para alisar, revestir y colorear impresiones acabadas.

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Fundamentos del posacabado para SLS

Al igual que con otras tecnologías de fabricación aditiva basadas en polvo, se debe limpiar el polvo sobrante de las piezas de SLS cuando termine la impresión. Cuando tu pieza haya terminado de imprimirse y esté fuera de la impresora 3D, hay tres pasos principales que tienes que dar: la extracción de la pieza, la recuperación del polvo y el granallado.

Este apartado aborda el proceso de trabajo con las impresoras 3D SLS de la serie Fuse y la estación de recuperación de polvo Fuse Sift.

Paso 1: Extracción de la pieza

Antes de que pueda comenzar el posacabado, las impresiones SLS deben enfriarse, lo que puede llevar hasta 14 horas si la impresión ha ocupado todo el volumen de impresión de la Fuse 1. Las impresoras de la serie Fuse indican el tiempo de enfriamiento recomendado en la pantalla táctil.

El proceso de enfriamiento está compuesto por dos etapas. La primera consiste en esperar a que la cámara de impresión se enfríe hasta los 100 °C o menos y entonces retirarla de la impresora y transportarla a la Fuse Sift. Este tiempo de enfriamiento, el más rápido del mercado, te permitirá iniciar una nueva impresión entre 1 y 2 horas después de la anterior.

La serie Fuse permite extraer la cámara de impresión en solo 1-2 horas después de que termine la impresión.

La serie Fuse permite extraer la cámara de impresión en solo 1-2 horas después de que termine la impresión.

La segunda etapa del proceso de enfriamiento tiene lugar dentro de la Fuse Sift. Cuando haya terminado, puede comenzar la extracción de las piezas. La Fuse Sift eleva lentamente el bloque sinterizado fuera de la cámara impresión, lo que permite separar las piezas sinterizadas del polvo no sinterizado, mientras que un ventilador absorbe el polvo que se haya dispersado hasta un filtro. Tocar las impresiones con la mano debería bastar para que se desprenda el polvo no sinterizado y queden expuestas las piezas terminadas.

El polvo no sinterizado y la Surface Armor semisinterizada patentada se pueden retirar frotando con un cepillo.

El polvo no sinterizado y la Surface Armor semisinterizada patentada se pueden retirar frotando con un cepillo.

Dado que las impresiones 3D mediante SLS no requieren estructuras de soporte, no es necesario retirar material impreso sobrante. Las impresoras 3D de la serie Fuse utilizan una cáscara semisinterizada patentada llamada Surface Armor para proteger la superficie de las piezas cuando se imprimen, con el fin de mantener la uniformidad de la calidad y las propiedades mecánicas de las piezas. Esta cáscara se puede retirar frotando la superficie de la pieza con suavidad usando un cepillo.

Paso 2: Recuperación del polvo

El polvo de impresión que quede sin sinterizar después de una impresión con la serie Fuse se puede reciclar y reutilizar, reduciendo el desperdicio y los costes del material. La Fuse Sift utiliza un aspirador para recuperar el polvo suelto y un tambor para mezclar el polvo recuperado con el polvo sin usar para aprovecharlo en impresiones posteriores. El porcentaje de polvo nuevo añadido se denomina índice de renovación.

Las diferentes impresoras 3D y polvos de impresión tienen diferentes índices de renovación. El entorno de gas inerte que ofrece la Fuse 1+ 30W permite imprimir con índices de renovación inferiores a los de su predecesora, la Fuse 1.

Paso 3: Granallado

Después de realizar una limpieza básica, se recomienda un granallado (también conocido como arenado) para eliminar completamente el polvo sobrante de una pieza de SLS. Esto resulta especialmente útil para retirar la Surface Armor semisinterizada de los relieves cóncavos, que pueden ser difíciles de alcanzar con un cepillo.

Our test piece after media blasting.
Our test piece before media blasting. The part has some remaining powder in its negative features and the edges are less defined.

Se recomienda un granallado (también conocido como arenado o chorro de arena) para eliminar completamente el polvo sobrante de una pieza de SLS. La pieza de la izquierda ha recibido un granallado, mientras que la pieza de la derecha no. Fíjate en que la Surface Armor permanece en los relieves negativos o cóncavos incluso después de la limpieza inicial.

Hay múltiples tipos de sistemas de granallado. Formlabs recomienda utilizar sistemas alimentados por succión para las piezas impresas en 3D mediante SLS. Los sistemas alimentados por succión usan el efecto Venturi para crear absorción en el extremo de un tubo que se cruza con el manguito de aire comprimido. La presión de granallado a la que funcionan los sistemas alimentados por succión es lo suficientemente fuerte como para retirar el polvo sobrante sin tener un efecto negativo en la pieza impresa. Un sistema con una presión más elevada podría provocar corrosión por picadura o dañar de otras formas la superficie de la impresión. 

Los sistemas de granallado necesitan un flujo de aire considerable para funcionar y la mayoría de los armarios de granallado requieren un compresor capaz de alcanzar 27 m3/h a 5,5 bar para propulsar partículas abrasivas y limpiar piezas de SLS. Disponer de un compresor industrial hará el proceso de granallado más sencillo, ya que permitirá realizarlo de forma continua sin que haya pérdidas de presión.

Las opciones alimentadas por succión básicas disponibles en el mercado son:

  1. Granalladoras de escritorio: El precio de las granalladoras de escritorio tiene a oscilar entre los 150 $ y los 1000 $ y su formato compacto permite que encajen en espacios de trabajo reducidos. Ten en cuenta que las unidades de gama baja pueden ser de mala calidad, lo que puede provocar problemas como períodos de inactividad del equipo o que la sustancia de granallado salga del armario.
  2. Granalladoras de suelo: Las granalladoras apoyadas en el suelo son moderadamente más caras y ocupan más espacio, pero siguen siendo relativamente asequibles, con precios que parten desde los 1000 $. Muchas incluyen separadores de partículas en el aire (aspiradores conectados al lateral del armario de granallado que mantienen el aire libre de partículas de granallado y polvo en suspensión) que ayudan a mantener limpio el espacio de trabajo que las rodea. 
  3. Granalladoras de volteo: Las granalladoras de volteo contienen un tambor giratorio con un chorro de aire y partículas dirigido a las piezas de SLS dentro del tambor. Se trata de un proceso de granallado automático, en el que las piezas se colocan dentro de la máquina y se dejan en ella hasta que se completa el ciclo de granallado, que suele durar unos 20 minutos. Las granalladoras de volteo son muy adecuadas para limpiar grandes volúmenes de piezas pequeñas y robustas. No son adecuadas para piezas delicadas o con detalles finos y el gasto no suele merecer la pena si se trabaja con un volumen pequeño de piezas, ya que el precio de estas granalladoras tiende a superar los 20 000 $. 

Algunos fabricantes, como AMT y DyeMansion, ofrecen granalladoras que están diseñadas para piezas impresas en 3D. Ambas propuestas son caras, ya que su precio mínimo es de alrededor de 35 000 $, pero son el máximo referente en cuanto a la experiencia del usuario y la eficiencia con grandes volúmenes de piezas.

Resumen de las técnicas avanzadas de posacabado para SLS

Cada uno de estos procesos tiene sus propias ventajas y desventajas y puede afectar a distintas propiedades de los materiales en diferente medida. A la hora de considerar estos procesos de trabajo, incluida la decisión entre incorporar el equipo y las capacidades necesarias en tu propia empresa o subcontratar este trabajo, ten en cuenta los costes de la inversión y la habilidad necesaria para llevarlo todo a cabo.

El resumen que ofrecemos a continuación muestra los obstáculos a los que se enfrentan las técnicas avanzadas de posacabado para piezas impresas mediante SLS y los potenciales resultados.

MétodoDificultad de acceso (coste y habilidad)SuavidadResistencia químicaDureza de la superficieColorConductividad
TinteMínima
Volteo vibratorioBaja
PintadoBaja✔✔
Revestimiento de polímero líquidoBaja✔✔
Revestimiento cerámicoAlta✔✔✔✔
Revestimiento de polvoAlta✔✔
GalvanizadoAlta✔✔
Alisado con vaporMáxima✔✔

Estos pasos pueden realizarse uno detrás de otro para obtener múltiples cualidades. En este artículo, hablaremos de cada opción por separado. Si te interesa acumular técnicas de posacabado para obtener un resultado específico, contacta con nuestro equipo para hablar con un especialista que te pueda asesorar acerca de tu caso de uso.

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Opciones para el alisado de piezas de SLS

Después de la limpieza y el granallado, la superficie de las piezas impresas en 3D mediante SLS tiene una textura granulosa y arenosa. Aquí, exploramos dos técnicas para suavizar la superficie: el volteo vibratorio, que retira material con suavidad, y el suavizado con vapor, que añade un acabado brillante a las piezas.

¿Quieres piezas que sean suaves y lisas recién salidas de la impresora? Considera utilizar las impresoras 3D de estereolitografía (SLA) Form 3+ o Form 3L, que usan resina líquida y producen piezas con un acabado de la superficie naturalmente liso.

Volteo vibratorio

El volteo vibratorio, también conocido como pulido por vibración o granallado por volteo, es un proceso de acabado que alisa las superficies de las piezas impresas en 3D por SLS colocándolas en un tambor con otras sustancias. Esto genera un acabado entre mate y semibrillante, que tiene un tacto suave y satinado. En nuestros experimentos, observamos una reducción media en la rugosidad de la superficie del 80 %.

Las máquinas de pulido por vibración tienen un cuenco, barril o tambor que agita las piezas junto con partículas de determinados materiales, como virutas de cerámica, gránulos de plástico o material orgánico como cáscaras de nueces, que erosionan poco a poco la superficie. Los tiempos de ciclo suelen oscilar entre dos y ocho horas y las máquinas pueden funcionar sin que las supervisen un técnico.

Los tambores vibratorios están disponibles desde 100 $ para pequeños modelos de sobremesa, lo que los convierte en una opción económica para cualquier entorno de fabricación. Los modelos de mayor tamaño que se apoyan sobre el suelo son más adecuados para una producción de alto volumen y su precio parte de los 3000 $.

La pieza que se muestra abajo se sometió a un volteo con virutas de cerámica en la Mr. Deburr 300DB durante seis horas.

Nuestra pieza de prueba antes y después del volteo vibratorio. La pieza volteada es de color gris claro y de aspecto mate.

Nuestra pieza de prueba antes y después del volteo vibratorio. La pieza volteada es de color gris claro y de aspecto mate.

Alisado con vapor

El alisado con vapor baña las piezas impresas en 3D mediante SLS en disolventes químicos vaporizados que crean una fusión química controlada del material impreso en 3D, con lo que se llenan las cavidades pequeñas que pueda haber y se forma una cáscara lisa y brillante en torno a la pieza. Notablemente, el efecto de alisado no se limita a las geometrías inmediatamente visibles, lo que lo hace adecuado para piezas complejas con canales internos u otros relieves cóncavos. 

Los proveedores de equipamiento y servicios de alisado con vapor afirman que las piezas con ese acabado muestran una menor proliferación de bacterias y pueden incluso ser seguras para estar en contacto con alimentos. Formlabs no ha verificado estas afirmaciones y recomendamos consultar a los fabricantes del equipamiento para obtener más información de seguridad.  

El equipamiento de alisado con vapor es caro, ya que sus precios parten de los 60 000 $ y a los negocios que produzcan piezas en volúmenes reducidos les puede resultar conveniente enviar las piezas a un proveedor de servicios para su alisado con vapor.

La pieza que se muestra abajo fue alisada con vapor por DyeMansion, utilizando una mezcla de vapor propia. AMT es otro proveedor de equipamiento y servicios de alisado con vapor.

Nuestra pieza de prueba, antes y después del alisado con vapor. La pieza alisada es de color negro y de aspecto brillante.

Nuestra pieza de prueba, antes y después del alisado con vapor. La pieza alisada es de color negro y de aspecto brillante.

Opciones para el revestimiento de piezas de SLS

Revestir las superficies exteriores de una pieza impresa en 3D con un material específico otorga propiedades adicionales que el material impreso en 3D no puede tener por sí solo. Algunas de estas propiedades son una mayor dureza, conductividad o resistencia química. Existen muchas opciones para revestir las piezas impresas en 3D mediante SLS y se pueden apilar capas de distintos revestimientos una encima de otra para obtener propiedades diferentes. Este apartado ofrece una breve explicación de cada una y cuándo son ventajosas.

Metal

Revestir piezas impresas en 3D con metal es posible mediante el galvanizado, también conocido como deposición electrolítica. En este proceso, la pieza impresa en 3D se recubre en primer lugar con un aerosol conductor y después se sumerge en un baño químico, donde una corriente eléctrica transfiere metal desde un material de origen (el ánodo) hasta la superficie de la pieza impresa en 3D (el cátodo).

Las piezas pueden galvanizarse con muchos metales, como el cromo, el níquel, el zinc y el titanio. Los fabricantes a veces apilan varios tipos de metales uno tras otro para obtener el equilibrio exacto que necesitan de propiedades mecánicas, eléctricas y cosméticas.

Aunque es posible galvanizar piezas impresas en SLS con un sistema casero, los usuarios inexpertos se arriesgan a exponerse a sustancias peligrosas y pueden tener problemas para conseguir un resultado de buena calidad. En el caso de las piezas estructurales, recomendamos enviar las piezas a un fabricante por contrato especializado. Descarga nuestro libro blanco para obtener una lista de servicios de galvanizado según la región en la que se encuentran y la envergadura de los trabajos.

La pieza que se muestra abajo fue galvanizada con níquel por RePliForm, Inc.

Nuestra pieza de prueba, antes y después del galvanizado. La pieza galvanizada es de color plateado y tiene un aspecto metálico.

Nuestra pieza de prueba, antes y después del galvanizado. La pieza galvanizada es de color plateado y tiene un aspecto metálico.

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Cerámica

Los revestimientos cerámicos, como los que fabrica Cerakote, se aplican en forma de una película delgada, rociando un polímero con aditivos cerámicos directamente sobre la pieza. No se necesita imprimación, aunque las piezas se deben granallar concienzudamente con partículas especializadas y limpiar con una cera y un desengrasante para asegurar que no queden elementos contaminantes en la superficie. Cerakote ofrece formulaciones con curado al aire y curado en horno.

Los revestimientos cerámicos son algunas de las opciones de mayor rendimiento para técnicas avanzadas de posacabado. Las piezas son resistentes a los productos químicos y tienen gran resistencia mecánica, además de disponer de varias opciones de color. Cerakote también ofrece productos especializados para obtener resistencia a la corrosión, fricción baja y otras propiedades.

Cerakote tiene una lista de aplicadores certificados en su sitio web y también ofrecen certificaciones para talleres que deseen incorporar capacidades de revestimiento cerámico en sus instalaciones.

La pieza que mostramos abajo fue revestida con Cerakote H-140 Bright White por un aplicador con experiencia.

Nuestra pieza de prueba, antes y después del revestimiento con Cerakote H-140 Bright White. La pieza con el revestimiento es de color blanco y tiene un aspecto mate.

Nuestra pieza de prueba, antes y después del revestimiento con Cerakote H-140 Bright White. La pieza con el revestimiento es de color blanco y tiene un aspecto mate.

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Polvo

El revestimiento de polvo es una aplicación en seco de polímero en polvo a un material de sustrato. Se aplica de forma electrostática y se cura con calor, luz o ambos. Muchos materiales de revestimiento de polvo requieren temperaturas muy altas, lo que descarta como sustrato a los termoplásticos, como los que se usan con frecuencia con las impresoras 3D. Algunos materiales de revestimiento de polvo que se pueden aplicar a temperaturas de funcionamiento más bajas son adecuados para su uso con piezas impresas en 3D mediante SLS.

Los revestimientos de polvo curable mediante radiación UV se desarrollaron pensando específicamente en sustratos sensibles al calor. Estos revestimientos también se aplican de forma electrostática y fluyen con un calor bajo. Cuando el polvo ha quedado derretido, el revestimiento se expone a luz ultravioleta de alta intensidad, que lo cura. Los polvos con curado UV requieren un calor y un tiempo considerablemente inferiores para su procesado en comparación con los revestimientos de polvo termoendurecible y al mismo tiempo ofrecen propiedades de rendimiento similares, sin dañar o deformar la pieza impresa.

De forma parecida a otros tipos de revestimiento, el revestimiento en polvo puede incrementar la resistencia química, la dureza de la superficie y la resistencia mecánica. Los materiales en polvo son especialmente adecuados para revestimientos gruesos y geometrías que resultarían difíciles de alcanzar o cubrir de forma uniforme con un proceso de aplicación líquida, como el pintado o la inmersión, en los que el material puede escurrirse y gotear.

La pieza que mostramos abajo recibió por parte de Keyland Polymer un revestimiento de su polvo de curado UV UVMax.

Nuestra pieza de prueba, antes y después del revestimiento de polvo. La pieza revestida es de color naranja intenso y tiene un aspecto semibrillante.

Nuestra pieza de prueba, antes y después del revestimiento de polvo. La pieza revestida es de color naranja intenso y tiene un aspecto semibrillante.

Polímero líquido

Hay varios revestimientos de polímero líquido en el mercado que ofrecen diferentes grados de suavizado y resistencia química. Pueden ser transparentes, opacos o coloreables; se pueden aplicar mediante inmersión, cepillado o rociado y pueden tener diversas bases químicas, como la resina epoxi, la laca o el poliuretano.

En lo que respecta a los materiales y los métodos de fabricación, hay mucha variabilidad tanto en su rendimiento como en su dificultad de aplicación. Algunos de ellos se pueden comprar en una ferretería y aplicarse con un equipamiento mínimo, mientras que otros pueden necesitar equipamiento industrial.

La pieza que mostramos abajo se revistió con una pintura de aerosol económica, brillante y transparente.

Nuestra pieza de prueba, antes y después del revestimiento transparente. La pieza revestida es de color gris oscuro y tiene un aspecto semibrillante.

Nuestra pieza de prueba, antes y después del revestimiento transparente. La pieza revestida es de color gris oscuro y tiene un aspecto semibrillante.

Opciones para el coloreado de piezas de SLS

Independientemente de si trabajas con prototipos o piezas finales, es posible que quieras modificar el color de toda una pieza o parte de ella. Teñir la pieza produce un color uniforme y semipermanente, incluso en bisagras y cavidades interiores, pero no es posible usar tintes para hacer más claro el color de una pieza. La pintura ofrece un mayor control y personalización, pero suele ser un proceso más manual y puede deteriorarse a causa de la abrasión o de un uso intensivo.

Tinte

Los materiales de impresión 3D SLS son porosos, por lo que se pueden teñir con tintes disponibles para los consumidores. Muchos materiales de impresión 3D SLS están compuestos por nylon o poliamida, que son materiales que también se utilizan para la confección de textiles, por lo que los tintes diseñados para tejidos sintéticos deberían servir.  

Teñir piezas impresas 3D es posible con materiales domésticos, en cubas industriales o con cualquier nivel de sofisticación entre estos dos extremos. Independientemente del equipamiento del que dispongas, las piezas impresas en 3D con un material a base de nylon, como los disponibles para la serie Fuse, no deberían requerir procedimientos especiales: las instrucciones que ofrece el fabricante del tinte deberían bastar.

Dado que la dificultad de acceso a la técnica es bajo tanto en cuanto a su coste como a su nivel de habilidad, el tinte es un modo excelente de experimentar con el posacabado avanzado de piezas impresas en 3D mediante SLS. Además, al ser un proceso fácil de expandir, también es adecuado para su uso en la fabricación.

Las piezas que mostramos abajo se tiñeron con tinte para tejidos RIT.

Nuestra pieza de prueba, antes y después del tinte. Una pieza teñida es de color negro y aspecto mate, mientras que la otra es de color rojo oscuro y mate.

Nuestra pieza de prueba, antes y después del tinte. Una pieza teñida es de color negro y aspecto mate, mientras que la otra es de color rojo oscuro y mate.

Pintado

La pintura puede ser preferible al tinte cuando las piezas deben tener colores intensos o su color debe ajustarse a una referencia. La pintura en aerosol proporciona la cobertura más uniforme y es más fácil de escalar, mientras que pintar a mano permite obtener un mayor nivel de detalle. Tanto la pintura acrílica como los esmaltes funcionan bien con las piezas impresas a partir de polvo. Otras pinturas podrían servir, pero Formlabs no las ha sometido a ensayos exhaustivos.

Para obtener la mejor adhesión posible, utiliza una imprimación que esté diseñada para su uso con plásticos. Rociar la imprimación en aerosol permite que la cobertura sea más uniforme. Además, se puede utilizar una pistola de aire caliente o un secador de pelo para acelerar el proceso de secado.

Si necesitas un tutorial detallado sobre cómo pintar las impresiones 3D con aerosoles, acude a nuestra guía de imprimación y pintado.

 La pieza que mostramos abajo se revistió con una pintura de aerosol económica.

Nuestra pieza de prueba, antes y después del pintado. La pieza pintada es de color rojo intenso y tiene un aspecto brillante.

Nuestra pieza de prueba, antes y después del pintado. La pieza pintada es de color rojo intenso y tiene un aspecto brillante.

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