Comparación de tecnologías de impresión 3D: FDM, SLA o SLS

La fabricación aditiva o impresión 3D reduce costes, ahorra tiempo y trasciende los límites de los procesos de fabricación en el desarrollo de productos. Desde modelos conceptuales y prototipos funcionales en la creación rápida de prototipos hasta guías, fijaciones o incluso piezas de uso final en la fabricación, las tecnologías de impresión 3D ofrecen soluciones versátiles en una gran variedad de aplicaciones.

En los últimos años, las impresoras 3D de alta resolución han pasado a ser más asequibles, fáciles de usar y fiables. Por consiguiente, la tecnología de impresión 3D es ahora más accesible para más empresas, pero a veces resulta difícil elegir entre las distintas soluciones de impresión 3D disponibles.

¿Qué tecnología es adecuada para la aplicación que deseas? ¿Con qué materiales se puede trabajar? ¿Qué equipo y qué formación necesitas para empezar? ¿Qué hay de los costes? ¿Será una inversión rentable?

En este artículo, examinaremos más de cerca las tres tecnologías más establecidas hoy en día para la impresión 3D de material plástico: el modelado por deposición fundida (FDM), la estereolitografía (SLA) y el sinterizado selectivo por láser (SLS).

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Introducción a la impresión 3D con la estereolitografía (SLA) de escritorio

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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, fomentada por la aparición de las impresoras 3D para aficionados. Las impresoras 3D FDM construyen piezas al derretir y extrudir un filamento termoplástico que un extrusor deposita capa por capa en el área de impresión.

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 rápidos y de bajo coste de piezas sencillas, como piezas que podrían acabar pasando por un proceso de mecanizado.

Las piezas realizadas mediante FDM suelen tener líneas de capa visibles y pueden mostrar imprecisiones en torno a formas complejas. Este ejemplo se ha imprimido en una impresora 3D FDM industrial Stratasys uPrint con soportes solubles (desde 15 900 $).

La impresión por FDM es la técnica que menor resolución y precisión ofrece en comparación con la SLA y el SLS. No es la mejor opción para imprimir diseños complejos o piezas con relieves complicados. Se puede obtener un acabado de mayor calidad mediante procesos de pulido químicos y mecánicos. Las impresoras 3D FDM industriales usan soportes solubles para mitigar algunos de estos inconvenientes y ofrecen una mayor variedad de termoplásticos para ingeniería, pero estos tienen un precio elevado.

Para las impresoras FDM, fabricar diseños complejos o piezas con detalles intrincados supone un esfuerzo (izquierda) en comparación con las impresoras SLA (derecha).

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. La impresión por SLA usa un láser para curar resina líquida y convertirla en plástico endurecido en un proceso llamado fotopolimerización.

Aprende cómo funciona la estereolitografía.

Las piezas realizadas mediante SLA ofrecen el mayor grado de resolución y precisión, los detalles más nítidos y el acabado de la superficie más liso de todas las tecnologías de impresión 3D, pero el principal beneficio de la SLA se encuentra en su versatilidad. Los fabricantes de materiales han creado innovadoras fórmulas de resina fotopolimerizable para SLA con una gran variedad de propiedades ópticas, materiales y térmicas capaces de igualar las de los termoplásticos estándar, industriales y para ingeniería.

Las piezas realizadas mediante SLA tienen bordes afilados, un acabado de la superficie liso y líneas de capa mínimamente visibles. Esta pieza de ejemplo se ha imprimido en una impresora 3D SLA de escritorio Form 3 de Formlabs (desde 3499 $).

La impresión por SLA es una excelente opción para prototipos con un alto nivel de detalle que requieren una escasa tolerancia y superficies lisas, como moldes, patrones y piezas funcionales. Es una técnica que se utiliza 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.


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Sinterizado selectivo por láser (SLS)

 

El sinterizado selectivo por láser es la tecnología de fabricación aditiva más común para aplicaciones industriales.

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 por SLS sea 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.

Las piezas realizadas mediante SLS tienen un acabado de la superficie ligeramente rugoso, pero casi no tienen líneas de capa visibles. Esta pieza de ejemplo se ha imprimido en una impresora 3D SLS de trabajo Fuse 1 de Formlabs (desde 9999 $).

El material más común para sinterizado selectivo por láser es el nailon, un popular termoplástico para ingeniería con excelentes propiedades mecánicas. El nailon 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).

 

Compara las tecnologías de impresión 3D FDM, SLA y SLS

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)Sinterizado selectivo por láser (SLS)
Resolución★★☆☆☆★★★★★★★★★☆
Precisión★★★★☆★★★★★★★★★★
Acabado de la superficie★★☆☆☆★★★★★★★★★☆
Rendimiento★★★★☆★★★★☆★★★★★
Diseños complejos★★★☆☆★★★★☆★★★★★
Facilidad de uso★★★★★★★★★★★★★★☆
VentajasRapidez
Máquinas y materiales de consumo de bajo coste
Excelente relación calidad-precio
Alta precisión
Acabado de la superficie liso
Variedad de aplicaciones funcionales
Piezas resistentes y funcionales
Libertad de diseño
No es necesario usar estructuras de soporte
InconvenientesBaja precisión
Bajo nivel de detalle
Compatibilidad de diseño limitada
Sensibilidad a una exposición prolongada a la luz UVAcabado de la superficie rugoso
Opciones limitadas de materiales
AplicacionesCreación 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
Creación de prototipos funcionales
Fabricación limitada, personalizada o rápida de productos
Volumen de impresiónHasta ~200 x 200 x 300 mm (impresoras 3D de escritorio)Hasta 300 x 335 x 200 mm (impresoras 3D de escritorio y de trabajo)Hasta 165 x 165 x 320 mm (impresoras 3D de trabajo)
MaterialesTermoplásticos 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).Termoplásticos para ingeniería. Nailon 11, Nailon 12 y sus compuestos.
FormaciónFormación 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.Formación media sobre la configuración de impresiones, el mantenimiento, el uso de la máquina y el acabado.
Requisitos de las instalacionesEntorno con aire acondicionado o preferiblemente ventilación a medida para máquinas de escritorio.Las máquinas de escritorio son adecuadas para un entorno de oficina.Un entorno de taller con requisitos de espacio medios para sistemas de trabajo.
Equipo auxiliarSistema 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.Estación de posacabado para la limpieza de las piezas y la recuperación de materiales.

 


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*En inglés.


Costes y rentabilidad de la impresión 3D con las tecnologías FDM, SLA y SLS

Al final, deberías elegir la tecnología que más se ajuste a tu negocio. Los precios han bajado considerablemente en los últimos años y hoy en día las tres tecnologías están disponibles en sistemas compactos y asequibles.

El cálculo de los costes de la impresión 3D no acaba con los costes iniciales de equipo. Los costes de material y de personal tienen una influencia considerable sobre el coste por pieza, según la aplicación y tus necesidades de producción.

He aquí un desglose detallado por tecnología:

Modelado por deposición fundida (FDM)Estereolitografía (SLA)Sinterizado selectivo por láser (SLS)
Costes de equipoLas impresoras más asequibles y los equipos de impresión 3D tienen un precio inicial de unos cuantos cientos de dólares. Las impresoras de escritorio de gama media y de mayor calidad pueden adquirirse desde 2000 $ y los sistemas industriales están disponibles desde 15 000 $.Las impresoras profesionales pueden adquirirse desde 3500 $ y las impresoras de trabajo de gran formato a partir de 10 000 $, mientras que las máquinas industriales a gran escala están disponibles desde 80 000 $.Los sistemas de trabajo pueden adquirirse desde 10 000 $ y las impresoras industriales están disponibles desde 100 000 $.
Costes de materialEntre 50 $/kg y 150 $/kg por la mayoría de los filamentos estándar y para ingeniería, y entre 100 $/kg y 200 $/kg por los materiales de los soportes.Entre 149 $/l y 200 $/l por la mayoría de las resinas estándar y para ingeniería.100 $/kg de nailon. La impresión por SLS no requiere estructuras de soporte y el polvo sin fundir se puede reutilizar, lo que reduce los costes de material.
Necesidades de personalEliminación manual de soportes (la mayoría del proceso se puede automatizar en el caso de sistemas industriales con soportes solubles). Se requiere un largo proceso de posacabado para obtener un acabado de alta calidad.Lavado y poscurado (la mayor parte de ambos procesos se puede automatizar). Posacabado sencillo para eliminar las marcas de los soportes.Limpieza sencilla para retirar el polvo sobrante.


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Prototipos para una montura de gafas de esquí impresos con tecnologías FDM, SLA y SLS (de izquierda a derecha).

Esperamos que esta publicación te haya ayudado a orientar tu búsqueda de la mejor tecnología de impresión 3D para tu aplicación.

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