Las impresoras 3D de gran formato son uno de los sectores que más rápido crece en el mercado de la impresión 3D. Aunque hay quien puede pensar que las impresoras 3D son inaccesibles (hace unos años, el precio de partida estaba en torno a los 100 000 $), la verdad es que las opciones de impresión 3D de gran formato que existen actualmente son mucho más accesibles.
Hoy en día, hay tres procesos de impresión 3D diferentes en el mercado en un formato accesible para el banco de trabajo, que cuestan entre 5000 $ y algo menos de 20 000 $. Dado el alto coste de externalizar piezas y prototipos de gran tamaño, invertir en una impresora 3D de gran formato puede ofrecer una rentabilidad positiva de la inversión en cuestión de meses.
Si las opciones para las impresoras 3D de gran formato están en continua expansión, ¿cómo puede un negocio elegir la adecuada?
Esta guía de compra explicará cómo elegir la impresora 3D de gran formato más adecuada para cualquier precio o aplicación.
¿Qué es una impresora 3D de gran formato?
Básicamente, a día de hoy, la impresión 3D de gran formato es una categoría que designa a volúmenes de impresión que superen los 15-20 cm habituales que miden los lados de las impresoras 3D.
El tamaño aproximado ideal para la mayoría de las impresoras es de en torno a 30 cm en una de sus dimensiones y de aprox. 15-30 cm en las otras dos. Estas impresoras 3D de gran formato accesibles para el espacio de trabajo pueden crear prototipos, modelos y piezas de producción a escala real para una gran variedad de aplicaciones, como productos de consumo, aplicaciones sanitarias, piezas para la fabricación, etc.
También hay impresoras 3D en el mercado que van más allá de este tamaño y pueden imprimir piezas de 50-100 cm, pero esto suele conllevar que las opciones estén restringidas a las impresoras 3D industriales, con las que el precio se dispara, la complejidad aumenta y los requisitos de las instalaciones son más estrictos.
Tipos de impresoras 3D de gran formato
Los tres procesos de impresión 3D de gran formato disponibles a precios accesibles son los siguientes: el modelado por deposición fundida (FDM), la estereolitografía (SLA) y el sinterizado selectivo por láser (SLS). Examinemos cada tecnología con más detalle.
Modelado por deposición fundida (FDM)
El modelado por deposición fundida (FDM), también conocido como fabricación con filamento fundido (FFF), construyen piezas derritiendo y extruyendo un filamento termoplástico que un extrusor deposita capa por capa en el área de impresión. El FDM es la forma más extendida de impresión 3D al alcance del consumidor, fomentada por la aparición de las impresoras 3D para aficionados.
Las impresoras FDM de gran formato de gama media están disponibles a partir de 4000 $ y por lo general, imprimen objetos de hasta 30 x 25 x 30 cm, mientras que sistemas más grandes que pueden crear piezas de hasta 60 cm de altura se venden por un precio mínimo de 6000 $.
Ventajas del FDM
La impresión por FDM funciona con varios termoplásticos estándar, como el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), el ácido poliláctico (PLA) y sus diversas mezclas. Es una técnica adecuada para modelos básicos de prueba de concepto, así como para la creación de prototipos de bajo coste de piezas sencillas, como piezas que podrían acabar pasando por un proceso de mecanizado.
Desventajas del FDM
El FDM es la técnica que menor resolución y precisión tiene comparada con la SLA y el SLS. No es la mejor opción para imprimir diseños complejos o piezas con relieves complicados. Obtener un acabado de gran calidad requiere procesos de pulido químicos y mecánicos en los que hay que invertir mucho tiempo y mano de obra. Algunas impresoras 3D FDM de gran formato usan soportes solubles para mitigar algunos de estos inconvenientes y ofrecen una mayor variedad de termoplásticos para ingeniería, pero estos tienen un precio elevado. Además, el FDM tiende a ser más lento con las impresiones grandes, que la SLA o el SLS.
Estereolitografía (SLA)
Las impresoras 3D de estereolitografía (SLA) usan un láser para curar resina líquida y convertirla en plástico endurecido en un proceso conocido como fotopolimerización. La SLA es uno de los procesos más populares entre los profesionales por su alta resolución, su precisión y la versatilidad de sus materiales.
Anteriormente, la SLA solo estaba disponible en las pequeñas impresoras de escritorio o en las grandes impresoras industriales que cuestan más de 200 000 $, pero con la impresora Form 3L de Formlabs, los negocios ahora tienen acceso a SLA de calidad industrial por solo 11 000 $, ofreciendo un gran volumen de impresión de 30 x 33,5 x 20 cm.
La Form 3L es capaz de imprimir en 3D grandes prototipos del tamaño de un casco a escala real.
Ventajas de la SLA
Las partes realizadas mediante SLA tienen la mayor resolución y precisión, los detalles más nítidos y el acabado más liso de todas las tecnologías de impresión 3D, pero el principal beneficio de la SLA se encuentra en su versatilidad. 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 por SLA es una excelente opción para prototipos grandes con un alto nivel de detalle que requieren una escasa tolerancia y superficies lisas, así como para moldes, utillaje, patrones, modelos médicos y piezas funcionales. También ofrece el material con mayor temperatura de flexión bajo carga: 238 ºC. Eso la convierte en una elección ideal para determinadas aplicaciones de ingeniería y fabricación y proporciona la mayor selección de materiales biocompatibles para aplicaciones médicas y odontológicas. Con la Draft Resin, la Form 3L es también la opción más rápida para imprimir en 3D piezas de gran tamaño, hasta diez veces más rápido que el FDM.
Desventajas de la SLA
La gran versatilidad de la SLA hace que su precio se ligeramente más caro. Las piezas de resina para SLA también requieren un poscabado después de la impresión, que incluye lavar las piezas y poscurarlas.
He aquí algunos ejemplos de piezas impresas en 3D de gran tamaño fabricadas con la Form 3L:
Algunos ejemplos de piezas impresas en 3D de gran tamaño fabricadas con la Form 3L.
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Sinterizado selectivo por láser (SLS)
Las impresoras 3D de sinterizado selectivo por láser (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, por lo que el SLS es una opción especialmente eficaz para piezas mecánicas complejas.
La capacidad del SLS para producir piezas con excelentes capacidades mecánicas lo convierte en la tecnología de fabricación aditiva más común para aplicaciones industriales.
Del mismo modo que la SLA, el SLS solo estaba disponible en máquinas industriales que costaban como mínimo unos 200 000 $. Con la impresora 3D SLS Fuse 1 de Formlabs, las empresas ahora pueden acceder al SLS industrial desde 16 500 $ con un volumen de impresión de 32 x 16,5 x 16,5 cm.
Piezas impresas con la impresora 3D SLS Fuse 1.
Ventajas del SLS
Dado que la impresión por SLS no requiere estructuras de soporte específicas, es ideal para geometrías complejas, como relieves interiores, socavados, paredes delgadas y negativos de piezas. 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 nailon, un popular termoplástico para ingeniería con excelentes propiedades mecánicas. El nylon es ligero, resistente y flexible, así como estable frente a impactos, sustancias químicas, el calor, la luz UV, el agua y la suciedad.
La combinación de un bajo coste por pieza, una alta productividad y materiales establecidos hace que la impresión SLS sea una elección popular entre los ingenieros para la creación de prototipos funcionales y una alternativa rentable al moldeo por inyección para la fabricación limitada o el lanzamiento rápido de productos (conocido como bridge manufacturing).
Desventajas del SLS
El SLS tiene el mayor precio de partida de las tres tecnologías. El nylon es un buen material de uso general, pero el catálogo de materiales para el SLS es más limitado que para el FDM y la SLA. Las piezas salen de la impresora con un acabado de la superficie ligeramente rugoso, por lo que requieren un granallado para obtener un acabado liso.
Compara la impresión FDM, SLA y SLS de gran formato
Las tecnologías de impresión 3D de gran formato no son intercambiables. Todas ellas tienen ventajas y desventajas claras que las hacen adecuadas para distintas aplicaciones.
| Modelado por deposición fundida (FDM) | Estereolitografía (SLA) | Sinterizado selectivo por láser (SLS) | |
|---|---|---|---|
| Resolución | ★★☆☆☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ |
| Precisión | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★★★ |
| Acabado de la superficie | ★★☆☆☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ |
| Rendimiento | ★★★★☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ |
| Diseños complejos | ★★★☆☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ |
| Facilidad de uso | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★☆ |
| Volumen de impresión | 30 x 25 x 30 cm (12 x 9,8 x 11,8 in) y superior | 30 x 33,5 x 20 cm (13,2 × 7,9 × 11,8 in) | 32 x 16,5 x 16,5 x cm (12,6 × 6,3 × 6,3 in) |
| Gama de precios | Desde 4000 $ | Desde 11 000 $ | Desde 16 500 $ |
| Materiales | Termoplásticos estándar, como el ABS, el PLA y sus diversas mezclas. | Variedades de resina (plásticos termoendurecibles). Resinas estándar, para ingeniería (similares al ABS, al polipropileno y a la silicona; flexibles, resistentes a la temperatura, rígido), para aplicaciones de fundición, dentales y médicas (biocompatibles). | Termoplásticos para ingeniería, normalmente el nylon y sus compuestos. |
| Aplicaciones ideales | Modelos de prueba de concepto básicos, creación de prototipos de bajo coste para piezas sencillas. | Prototipos grandes con un alto nivel de detalle que requieren una escasa tolerancia y superficies lisas, así como moldes, utillaje, patrones, modelos médicos y piezas funcionales. | Geometrías complejas, prototipos funcionales, fabricación en series cortas y lanzamiento rápido de productos. |
| Desventajas | Tiene la menor resolución y precisión. No es ideal para imprimir diseños complejos o piezas con relieves complicados. La modalidad más lenta de impresión 3D de gran formato. | Las piezas requieren un posacabado después de la impresión. | Material selection is limited; parts require media blasting for a smooth surface finish. |
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.
Impresión 3D de gran formato: ¿Externalización o producción in situ?
Una impresora 3D de gran formato supone una inversión inicial considerable, pero con frecuencia esa inversión se recupera incluso más rápido que con máquinas más pequeñas.
Externalizar la producción a proveedores de servicios es recomendable cuando tu negocio requiere imprimir en 3D solo ocasionalmente. Los proveedores de servicios suelen contar con varios procesos de impresión 3D en sus talleres, como impresoras 3D SLA, SLS, FDM y de metal. También pueden aconsejar sobre el uso de diversos materiales y ofrecer servicios de valor añadido como el diseño o el acabado avanzado.
Las principales desventajas de la externalización son el coste y los plazos de producción. Una de las mayores ventajas de la impresión 3D es su velocidad, en comparación con los métodos de fabricación tradicionales. Esa velocidad disminuye rápidamente cuando una pieza externalizada tarda una o varias semanas en llegar.
Externalizar la impresión 3D de piezas de gran tamaño también suele resultar muy caro. En función del número de piezas y del volumen de impresión, invertir en una impresora 3D de gran formato puede amortizarse incluso en meses.
Por ejemplo, el fabricante de equipo de escalada y de esquí Black Diamond incorporó una impresora SLA de gran formato Form 3L para crear prototipos a escala real en la misma empresa.
"Hemos reducido nuestros costes en los prototipos a tamaño real de 425 $ por impresión a 70 $ por impresión. Con ese ahorro, la Form 3L se puede amortizar en solo tres meses, según nos contó el técnico de I+D Matt Tetzl.
| Externalización | In situ | |
|---|---|---|
| Tiempo | 7 días | 3 Days |
| Coste | ~$425 | ~$70 |
Al imprimir in situ los prototipos a escala real con una Form 3L, Black Diamond redujo sus costes de creación de prototipos en un 80-90 %.
Calcula el tiempo y el dinero que ahorras
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Cómo aprovechar el poder de la impresión 3D de gran formato
La última generación de las impresoras 3D de gran formato ha hecho que fabricar prototipos y piezas de gran tamaño sea rápido y mucho más asequible, por lo que se ha abierto la puerta para que casi cualquier empresa utilice la impresión 3D para mejorar el desarrollo de productos y la fabricación.
Con la Form 3L y la Fuse 1, las primeras impresoras 3D SLA y SLS de gran formato, Formlabs pretende revolucionar la impresión 3D profesional. Si estás preparado para aprovechar la impresión 3D en tu negocio, encuentra hoy la impresora 3D adecuada para tus necesidades.
