Hay muchos procesos de impresión 3D en el mercado. Informarte sobre los matices de cada uno te ayudará a saber qué resultado esperar de las impresiones finales, de forma que puedas decidir qué tecnología es la adecuada para tu aplicación en particular.
El PolyJet y la estereolitografía (SLA) son dos procesos comunes para la impresión 3D de resina. Ambas tecnologías son populares porque producen prototipos y piezas de alta precisión, isotrópicos y herméticos de calidad industrial con un catálogo de materiales avanzados que permiten obtener detalles precisos y un acabado de la superficie liso.
En esta guía exhaustiva, examinamos de cerca las impresoras 3D PolyJet y SLA, para ver qué diferencias hay entre ellas en cuestión de calidad de impresión, materiales, aplicaciones, proceso de trabajo, costes y más factores. Esto te ayudará a decidir cuál de las técnicas es la ideal para tu negocio.
¿Qué es la impresión 3D PolyJet?
El PolyJet pertenece a la familia de los procesos de fabricación aditiva por inyección de material. Es una tecnología que desarrolló la empresa Objet, que fue adquirida más tarde por Stratasys. Hay otras impresoras de inyección de material en el mercado, pero solo Stratasys vende las que tienen PolyJet como marca.
Las impresoras 3D PolyJet funcionan de forma similar a las impresoras tradicionales de chorro de tinta, pero curan gotas de plástico fotopolimerizable en vez de inyectar gotas de tinta. Durante la impresión, un cabezal se mueve por la base de impresión a lo largo de los ejes X e Y, propulsando gotas de resina contra la base de impresión. En ese mismo movimiento, la luz ultravioleta procedente del cabezal de impresión cura las gotas que hay sobre la base de impresión. Una vez que la capa queda completada, la base de impresión desciende para que el cabezal de impresión puede distribuir una segunda capa. Acto seguido el objeto impreso seguirá creciendo hasta que el proceso acabe.
Para geometrías complejas como proyecciones, la impresora 3D inyecta un material de soporte extraíble con propiedades similares a las de un gel. Los cabezales de impresión también pueden mezclar múltiples materiales a la vez para obtener propiedades y colores únicos para los materiales.
¿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.
Las impresoras 3D SLA de escritorio contienen un tanque de resina con una base transparente y una superficie antiadherente, que sirve como sustrato sobre el que se cura la resina líquida. Esto permite que las capas recién formadas se separen con facilidad.
El proceso de impresión comienza al descender la base de impresión hasta un tanque de resina. Se deja un espacio equivalente a la altura de capa entre la base de impresión (o la última capa completada) y el fondo del tanque. Un láser apunta a dos galvanómetros que dirigen la luz hacia las coordenadas correctas mediante una serie de espejos, con lo que la luz se enfoca hacia arriba a través del fondo del tanque y cura una capa de resina. A continuación, la capa curada se separa del fondo del tanque y la base de impresión asciende para dejar que fluya resina limpia por debajo. El proceso se repite hasta que termina la impresión.
La Form 3+ y la Form 3L usan tecnología Low Force Stereolithography (LFS), la última generación de la impresión 3D SLA. En las impresoras 3D con LFS, el sistema óptico está alojado en una Light Processing Unit (LPU). Dentro de la LPU, un galvanómetro posiciona el rayo láser de alta densidad en la dirección del eje Y, hace que atraviese un filtro espacial y la dirige a un espejo plegable y a uno parabólico para ofrecer una trayectoria en perpendicular al plano de impresión de forma constante. De este modo, se garantizan impresiones precisas y repetibles.
A medida que la LPU se mueve en la dirección del eje X, la pieza impresa se separa con suavidad del fondo flexible del tanque, lo que reduce drásticamente las fuerzas que soportan las piezas durante el proceso de impresión.
Esta forma avanzada de estereolitografía produce una calidad de la superficie y una precisión de la impresión muy superiores. La reducción de las fuerzas de impresión también permite el uso de estructuras de soporte despegables con un toque ligero, un proceso que abre un amplio abanico de posibilidades de desarrollo futuro de materiales avanzados y listos para la producción.
Introducción a la impresión 3D con la estereolitografía (SLA) de escritorio
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PolyJet vs. SLA: Comparación detallada
Aunque las impresoras 3D PolyJet y SLS tienen en común que crean piezas de resina de alta resolución, ofrecen diversas ventajas y desventajas para aplicaciones específicas. Por lo tanto, conviene evaluar y comparar sus distintos puntos fuertes y débiles en varias categorías clave.
Costes y rentabilidad de la inversión
Una de las principales diferencias entre las impresoras PolyJet y SLA tiene que ver con sus costes. A medida que las patentes de la tecnología SLA empezaron a caducar a finales de la década de los 2000 y impresoras 3D SLA de escritorio de un formato más pequeño entraron en el mercado, el coste de las impresoras SLA pasó a ser 100 veces menor. Hoy en día, los precios para las impresoras SLA profesionales parten de unos 3750 $, mientras que las impresoras de sobremesa de gran formato parten de los 11 000 $.
En comparación, las impresoras PolyJet son considerablemente más caras, con precios que oscilan entre 30 000 $ y más de 500 000 $. Y esto es solo el coste de la máquina; los planes de asistencia obligatorios pueden costar hasta el 20 % del precio anual de una impresora PolyJet, lo que es suficiente para comprar un parque de impresoras SLA cada año.
Además, los materiales para PolyJet suelen ser entre dos y tres veces más caros que las resinas para SLA. Por consiguiente, el coste general por pieza de las impresiones por PolyJet es muchas veces superior al de una impresión de SLA. Las impresoras PolyJet también requieren más mantenimiento, lo que aumenta la cantidad de trabajo manual necesario para utilizarlas.
Es por eso que aunque necesites específicamente el PolyJet para una aplicación determinada, como modelos a todo color o piezas de múltiples materiales, es más probable que tu inversión te resulte más rentable con una impresora SLA.
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Calidad de la impresión y fiabilidad
Dado que la impresión 3D es un proceso aditivo, cada capa introduce una oportunidad de crear una imprecisión, y el proceso mediante el que se forman las capas afecta a la fiabilidad, que se define como la repetibilidad de la precisión de cada capa. Las tolerancias, la precisión y la fiabilidad de la impresión 3D dependen de muchos factores diferentes: el proceso de impresión, los materiales, los ajustes del software, el posacabado, etc.
El PolyJet y la SLA son unos de los procesos de impresión 3D más precisos y fiables, con tolerancias de alrededor de ±0,2 % (límite inferior ±0,1 mm). Gracias a las fuentes de luz de gran precisión, estos procesos pueden obtener detalles precisos y producir de forma repetible resultados de alta calidad.
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.
En función de la geometría del modelo, las piezas impresas en 3D mediante PolyJet o SLA requieren estructuras de soporte, que pueden ser esenciales para conseguir la precisión dimensional, especialmente en casos con geometrías complejas o paredes grandes y delgadas.
Con la SLA, los soportes se retiran manualmente durante el posacabado. Las impresoras LFS de Formlabs ofrecen estructuras de soporte de punta fina mejoradas que separan los soportes de las piezas en cuestión de segundos, ahorrando tiempo de posacabado. Las piezas impresas mediante SLA también son conocidas por el acabado liso de superficie, que puede ser mate o brillante, en función del material.
Con las impresoras PolyJet, las estructuras de soporte se eliminan con un lavado en el posacabado, mediante un chorro de agua. Este proceso de trabajo somete a las piezas a ciertas fuerzas y puede romper detalles complejos o doblar paredes delgadas. Las impresoras PolyJet pueden imprimir con una superficie mate y brillante. Sin embargo, el acabado brillante queda limitado a las zonas del modelo en las que no se utiliza material de soporte.
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Materiales y aplicaciones
Una de las mayores diferencias entre el PolyJet y la SLA es la disponibilidad de los materiales, que también define las posibles aplicaciones para estas impresoras.
Dependiendo del modelo de impresora, la mayoría de las impresoras 3D PolyJet admiten entre cinco y diez materiales diferentes. Estos materiales pueden ser materiales de prototipado estándar, materiales con colores diferentes, materiales transparentes y materiales biocompatibles. Más impresoras 3D PolyJet de alta gama también pueden imprimir con más de un material a la vez, con lo que es posible llevar a cabo aplicaciones innovadoras como la impresión de prototipos multicolores y de varios materiales.
Sin embargo, las impresoras PolyJet solo pueden imprimir con materiales de baja viscosidad, lo que limita considerablemente las propiedades disponibles. Los materiales de PolyJet también tienen una temperatura de flexión bajo carga baja, generalmente de unos 45-50 °C, lo que significa que pueden empezar a mostrar fluencia y perder su forma bajo una luz intensa. Por ello, la impresión PolyJet solo es ideal para el modelado de conceptos y aplicaciones de prototipado no funcionales, así como algunas aplicaciones dentales y médicas que requieran biocompatibilidad.
Las impresoras 3D SLA admiten una gama mucho más amplia de materiales que una impresora PolyJet típica, con más de 30 materiales para las impresoras 3D de Formlabs. Las resinas para SLA pueden ser flexibles o rígidas, transparentes u opacas; contener un gran porcentaje de materiales secundarios como el vidrio, la cera o la cerámica o poseer propiedades mecánicas como una alta temperatura de flexión bajo carga o resistencia al impacto.
Las impresoras 3D SLA ofrecen la gama más amplia de materiales para ingeniería, fabricación y aplicaciones sanitarias.
Los materiales para SLA pueden ofrecer resultados muy similares a los de los materiales termoplásticos de uso final para prototipado rápido, con materiales específicos formulados para ser de tacto blando, resistentes a la temperatura y a los productos químicos, muy duraderos, o capaces de mantener su estabilidad dimensional bajo carga. La impresión 3D SLA también ofrece la gama más amplia de materiales biocompatibles para aplicaciones médicas y odontológicas.
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Proceso de trabajo y facilidad de uso
El proceso de trabajo para la impresión 3D tanto por PolyJet como SLA incluye tres pasos: diseño, impresión 3D y posacabado.
Aquí podrás ver cómo pasar del diseño a la impresión 3D con la impresora 3D SLA Form 3+.
En primer lugar, usa cualquier software de diseño asistido por ordenador (CAD) o datos de escaneo 3D para diseñar tu 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 PolyJet y SLA 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, las impresoras 3D pueden funcionar sin vigilancia, incluso por la noche, hasta que la impresión termine. Las impresoras 3D PolyJet y SLA avanzadas como la Form 3+ y la Form 3L ofrecen un sistema de cartuchos que repone el material automáticamente.
Para posacabar las piezas, tendrás que retirar manualmente material de soporte de una pieza impresa mediante PolyJet, utilizando un chorro de agua o una combinación de baños químicos y despegado para los soportes gruesos. Esto puede doblar las piezas con paredes delgadas y también romper fácilmente los detalles delicados. Las piezas de PolyJet no requieren poscurado, ya que los modelos salen de la impresora completamente curados
El posacabado de PolyJet incluye una combinación de baños químicos, despegado y chorros de agua, que pueden dañar los detalles complejos.
Las impresoras PolyJet a menudo requieren más mantenimiento que una impresora SLA típica. Tendrás que limpiar el cabezal de impresión, la bandeja de impresión y el rodillo después de cada uso. Además, deberás limpiar las lámparas UV y el limpiador a diario, así como realizar pruebas regulares para asegurarte de que tu impresora siga funcionando correctamente.
Las impresoras PolyJet también requieren una configuración y formación específica, con una instalación presencial en el lugar de uso. Su proceso de trabajo más complejo y la mayor curva de aprendizaje hacen que este sistema necesite un técnico experto in situ que se ocupe del uso y el mantenimiento de la máquina.
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 estándar, 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.
El posacabado de SLA se puede automatizar en su mayoría con soluciones de lavado y curado.
Las soluciones profesionales como la Form Wash y la Form Wash L automatizan este proceso. Las piezas pueden trasladarse directamente desde la impresora hasta la Form Wash o la Form Wash L, 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 para SLA requieren un poscurado, un proceso que ayuda a las piezas a alcanzar su máxima resistencia y estabilidad posibles. Esto también se puede automatizar con soluciones de curado como la Form Cure y la Form Cure L.
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.
Además de mantener la impresora y el área de trabajo ordenadas, las impresoras 3D SLA profesionales no suelen requerir mantenimiento regular. La sencillez de su proceso de trabajo también da a cualquier miembro de una empresa la capacidad de utilizar una impresora SLA de forma independiente tras menos de una hora de formación.
Si es necesario un posacabado posterior, las piezas impresas mediante PolyJet y SLA se pueden mecanizar, imprimar, pintar y ensamblar para aplicaciones o acabados concretos.
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Volumen de impresión
Las impresoras PolyJet están disponibles en varios tamaños, desde modelos de sobremesa pequeños hasta grandes máquinas industriales de varias toneladas. A causa de las diferencias entre tecnologías, desarrollar impresoras PolyJet de mayor tamaño es menos complicado.
Las primeras impresoras 3D SLA eran principalmente grandes máquinas industriales que ofrecían grandes volúmenes de impresión, pero a menudo con un coste incluso mayor que el del PolyJet y con un proceso de trabajo mucho más complejo. Sin embargo, gracias al rápido desarrollo de la tecnología de impresión SLA, las impresoras SLA ya están disponibles tanto en formato compacto de escritorio como en gran formato para sobremesa.
El proceso de SLA invertida que hay detrás de las impresoras SLA de escritorio y de sobremesa más accesibles 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. La Form 3L 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 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.
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Velocidad de la impresión
El PolyJet y la SLA se consideran unas de las tecnologías de impresión 3D más rápidas.
Las impresoras 3D PolyJet ofrecen velocidades de impresión muy rápidas en un espacio cúbico de 13 centímetros de lado, pero para modelos e impresiones mayores, la velocidad de impresión disminuye considerablemente al tener que desplazarse más lejos el cabezal de impresión, lo que provoca que las capas requieran una mayor cantidad de tiempo para completarse. Los láseres y los galvanómetros de las impresoras SLA son igual de rápidos para las impresiones de gran tamaño como para las impresiones pequeñas.
Las impresoras PolyJet también tienen un abanico limitado de soluciones de posacabado automatizadas, por lo que aunque el proceso de impresión puede ser más rápido, el posacabado es con frecuencia más lento y laborioso con una impresora PolyJet.
La velocidad también puede depender del material que uses. La Draft Resin imprime hasta cuatro veces más rápido que los materiales estándar para SLA de Formlabs, lo que la hace ideal para prototipos iniciales e iteraciones rápidas, así como para modelos dentales y de ortodoncia. La Draft Resin cuenta con un proceso de trabajo optimizado para maximizar su eficiencia, desde velocidades de inicio de impresión rápidas a requisitos de tiempo muy bajos para la eliminación de soportes, lavado y curado.
| Grey Resin 100 micras | Draft Resin 200 micras |
|---|---|
| 71 min | 18 min |
100 micras | 200 micras |
|---|---|
100 micras | 200 micras |
|---|---|
PolyJet vs. 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 a la hora de comparar las impresoras 3D PolyJet y las impresoras 3D SLA.
| PolyJet | Estereolitografía (SLA) | |
|---|---|---|
| Resolución | ★★★★★ | ★★★★★ |
| Precisión | ★★★★★ | ★★★★★ |
| Acabado de la superficie | ★★★★★ | ★★★★★ |
| Rendimiento | ★★★★☆ | ★★★★☆ |
| Diseños complejos | ★★★★☆ | ★★★★☆ |
| Facilidad de uso | ★★★★☆ | ★★★★★ |
| Ventajas | Gran precisión Acabado de la superficie liso Impresión 3D con color Propiedades de múltiples materiales Velocidades de impresión rápidas (para piezas pequeñas) | Excelente relación calidad-precio Gran precisión Acabado de la superficie liso Velocidades de impresión rápidas Amplio abanico de aplicaciones funcionales |
| Inconvenientes | Maquinaria y materiales caros Opciones de materiales limitadas Las piezas son sensibles al calor y a exposiciones prolongadas a la luz UV. Requiere mantenimiento y operarios específicos | Las piezas son sensibles a una exposición prolongada a la luz UV |
| Aplicaciones | Modelado de conceptos Prototipos estéticos (no funcionales) Aplicaciones odontológicas y médicas | Prototipado estético y funcional Patrones, moldes y utillaje Aplicaciones odontológicas y médicas Prototipado y fundición para joyería Fabricación de modelos |
| Volumen de impresión | 294 x 192 x 148,6 mm para impresoras de sobremesa, hasta 1000 x 800 x 500 mm en las impresoras de gran escala | 145 × 145 × 185 mm para las impresoras 3D de escritorio, hasta 300 x 335 x 200 mm para las impresoras 3D de sobremesa |
| Precio | El precio de las impresoras de sobremesa parte de en torno a los 30 000 $, mientras que las máquinas industriales de gran tamaño pueden costar más de 500 000 $. | Las impresoras de escritorio profesionales pueden adquirirse desde 3750 $ y las impresoras de trabajo de gran formato a partir de 11 000 $, mientras que las máquinas industriales de gran tamaño tradicionales están disponibles desde 80 000 $. |
| Materiales | Variedades de resina (plásticos termoendurecibles). Resinas estándar (opacas, transparentes, de colores), para ingeniería, odontología y medicina (biocompatibles) | Variedades de resina (plásticos termoendurecibles). Resinas estándar (opacas, transparentes), para ingeniería (similares al ABS y al polipropileno, flexibles, resistentes a la temperatura, tenaces y más), para aplicaciones de fundición, odontológicas y médicas (biocompatibles). |
Cómo elegir la impresora 3D adecuada para tus necesidades
Las tecnologías de impresión 3D PolyJet y SLA tienen ventajas únicas. Desde un gran precisión y fiabilidad hasta un acabado liso, velocidades de impresión rápidas y materiales de alto rendimiento. Sin embargo, la tecnología SLA ha evolucionado más rápido y ofrece ventajas únicas, especialmente si se tienen en cuenta el coste, la facilidad de uso y el abanico de posibles aplicaciones.
Formlabs ofrece dos sistemas de impresión 3D por SLA, un catálogo creciente de materiales especializados, un software intuitivo de preparación y gestión de impresiones y servicios profesionales. Todo en un mismo paquete. ¿Quieres comprobar su calidad de primera mano? Solicita el envío de una muestra gratuita a tus instalaciones.
