Cuándo elegir la impresión 3D SLA o la impresión 3D FLM

Una de las principales consideraciones a la hora de decidir entre la impresión 3D FDM y la impresión 3D SLA es el coste de los materiales. Los materiales para FDM, como el PLA o PETG, son bastante más asequibles que las resinas SLA y los precios de los filamentos suelen oscilar entre los 15 y los 45 euros por kilogramo. En cambio, los costes de la resina para estereolitografía pueden partir de los 45 € por kilogramo y llegar a ser muy superiores, en función del tipo y la calidad de la resina. En los proyectos que requieren mucho material, el menor coste por kilogramo del FDM puede convertirlo en una opción más ajustada al presupuesto.

Además, en las impresiones FDM, el ahorro en costes de material puede crecer al ajustar el relleno de las impresiones FDM, ya que estas rara vez se imprimen 100 % macizas. Esto significa que se pueden crear piezas parcialmente huecas, ahorrando en material y reduciendo el peso, pero sacrificando parte de la integridad estructural. La estereolitografía, por otra parte, suele producir piezas totalmente macizas, lo que la hace menos eficiente en cuanto al consumo de material en aplicaciones en las que la resistencia no es una gran prioridad.

Ten en cuenta que algunos programas de software de preparación de impresiones SLA, como PreForm, llevan incorporada una herramienta de ahuecado de piezas que consigue la misma reducción de costes de material que hacer que el relleno de la pieza sea más escaso.

El FDM ofrece mucha más flexibilidad que la SLA en cuanto a variedad de colores. Los filamentos de PLA, en particular, están disponibles en una amplia gama de colores, que incluyen filamento multicolor y acabados especiales como seda, mate e incluso brillante en la oscuridad. Esta variedad elimina la necesidad de pintar las piezas en muchos casos.

Las resinas para SLA están disponibles en un conjunto de colores más limitado que el del PLA, en parte porque los componentes fotorreactivos de las resinas de impresión 3D pueden ser sensibles a la concentración de pigmentos. Las impresiones 3D SLA pueden pintarse o revestirse, y existen algunos productos especializados para mezclar tu propia resina coloreada, pero en general, el FDM ofrece más opciones de color que la SLA.

Otra ventaja del FDM es la sencillez del posacabado. Con el FDM, las piezas salen de la impresora listas para usar: no es necesario lavarlas ni curarlas, como se requiere en el caso de las impresiones SLA.

Las impresiones SLA se deben lavar con alcohol isopropílico (2-propanol) u otras soluciones de limpieza especializadas, como la Resin Washing Solution de Formlabs. El alcohol isopropílico es muy eficaz para limpiar las piezas cubiertas de resina, pero tiene olor y los gases son inflamables, lo que puede hacer que sea una opción inadecuada para algunos entornos, como los hogares o las escuelas con presencia de niños pequeños. La Resin Washing Solution de Formlabs es una alternativa no inflamable al alcohol isopropílico que puede utilizarse con impresiones 3D de resina para el paso de lavado requerido.

Las piezas impresas mediante SLA también pueden requerir un curado con luz UV y calor para alcanzar su resistencia final o, de ser necesario, su biocompatibilidad. Infórmate acerca del posacabado de impresiones 3D de resina.

Sin embargo, es importante reconocer que el posacabado para FDM no siempre es más rápido. Retirar los soportes de las impresiones FDM puede ser complicado, y conseguir que las superficies queden lisas puede requerir un largo lijado manual, sobre todo si las geometrías son complejas. Pero para quien valore la comodidad de sacar una pieza directamente de la impresora y saltarse un proceso de trabajo que requiere un uso intensivo de productos químicos, el FDM suele ser la mejor opción.

Para proyectos que exijan detalles precisos, superficies lisas y una precisión excepcional, la estereolitografía es a menudo la mejor opción, aunque hagan falta un mayor coste de material y pasos adicionales de posacabado. Su capacidad para ofrecer resultados de nivel profesional la convierte en una valiosa herramienta para aplicaciones especializadas en las que el FDM podría no estar a la altura.

La SLA suele ser la opción preferida cuando la precisión es fundamental. Las impresoras SLA utilizan una fuente de luz como un láser o leds para curar la resina líquida capa a capa, lo que produce impresiones muy precisas y resultados fiables. Este proceso produce piezas con tolerancias ajustadas, por lo que es ideal para aplicaciones como modelos dentales, prototipos de joyería y piezas de ingeniería que requieren medidas exactas. Por su parte, la impresión FDM extruye filamento fundido, lo que puede dar lugar a ligeras incoherencias debidas al movimiento de la boquilla, la adherencia de las capas y la contracción del material. Cuando la precisión es fundamental, los resultados de la estereolitografía son mejores que los del FDM.

El proveedor del mercado de posventa del automóvil Dorman Products utiliza impresoras 3D SLA de Formlabs para el prototipado y el control de calidad por la precisión que ofrecen. Antes de que sus productos lleguen a los estantes y se instalen en los coches de los clientes, el equipo de Dorman necesita saber exactamente qué clase de variación pueden tolerar estas piezas en sus medidas, así que realiza un análisis dimensional para determinar si una pieza "pasa" o "no pasa". Esto podría requerir tolerancias ajustadas en algunos casos, y no estaban seguros de si podrían mantenerlas en un calibre impreso en 3D hasta que adquirieron sus impresoras Form 3+ y Form 3L. Ahora, pueden conseguir unas tolerancias impresionantes de 0,025 mm en piezas impresas en 3D.

Con las impresoras Form 4 y Form 4L, esta tolerancia es aún más ajustada, con tolerancias dimensionales de ±0,15 % en detalles de 1-30 mm (límite inferior: ±0,02 mm) y ±0,3 % en detalles de 81-150 mm (límite inferior: ±0,15 mm). 

Otra ventaja significativa de la estereolitografía es la calidad de su acabado de la superficie. Las piezas impresas mediante SLA tienen un acabado liso y semimate nada más salir de la impresora. Esta lisura es especialmente ventajosa para piezas estéticas, como prototipos de productos, y para aplicaciones como productos sanitarios, donde la calidad de la superficie puede afectar a la funcionalidad. En cambio, las impresiones FDM tienden a mostrar líneas de capa visibles, especialmente en superficies curvas, y a menudo requieren un lijado o posacabado exhaustivo para conseguir resultados comparables.

Las superficies lisas pueden ser esenciales para algunas aplicaciones, como el moldeo con silicona y pruebas en túnel de viento. También puede ser un elemento útil del proceso de trabajo de la impresión 3D, como ocurre en Archer Aviation. Como dice el director de diseño, Julien Thiebaud: "Me encanta que podamos retirar todas las piezas de soporte solo con un dedo, sin necesidad de utilizar ninguna herramienta. Lavamos las piezas, las curamos y después las añadimos al prototipo. Hay que hacer muy poco acabado a mano, por no decir ninguno. En general, la calidad es increíble".

La estereolitografía es excelente para producir elementos pequeños y complejos. La resolución XY de las impresoras SLA permite crear detalles extremadamente finos, como paredes delgadas, bordes afilados y geometrías complejas. Aunque el FDM puede imprimir detalles pequeños, está limitado por el tamaño de su boquilla y el comportamiento del filamento fundido, lo que puede dar lugar a impresiones no resueltas o detalles difuminados.

El Centro de Prototipado Avanzado de Microsoft utiliza muchas impresoras 3D, como las impresoras SLA y SLS de Formlabs, para producir tanto prototipos de diseño iterativos como pruebas de concepto de remesas cortas de producción. Sus piezas pueden ser grandes, como las carcasas de los portátiles Surface, o pequeñas, como los conectores eléctricos que se muestran abajo. Aunque en teoría el FDM podría ser adecuado para las piezas de gran tamaño, incluso las impresoras FDM más sofisticadas tendrían dificultades para resolver los diminutos detalles rebajados y alzados de una pieza como un conector.

La estereolitografía crea piezas totalmente macizas, que es algo que el FDM no puede hacer. Incluso con un relleno del 100 % o con ajustes de impresión configurados para sobreextruir el material, las piezas impresas mediante FDM tienen pequeños vacíos en los que el plástico extruido no fluye. Por lo tanto, la FDM no puede crear piezas estancas, isotrópicas o totalmente transparentes, pero la SLA sí.

Muchas piezas que manipulan líquidos y gases, desde los colectores de los motores hasta los robots submarinos, deben poder soportar la presión sin fugas. Las piezas totalmente macizas creadas con la impresión 3D SLA pueden ser estancas, a diferencia de las piezas impresas mediante FDM, que tienen espacios de aire que habría que rellenar o sellar de otro modo para evitar fugas.

Investigadores de la Universidad de Rhode Island probaron recipientes a presión impresos con distintos materiales y descubrieron que las piezas impresas mediante SLA resistían más de 1500 psi, o 100 bares de presión. El material reforzado con vidrio Rigid 10 Resin resistió más de 5500 psi, o 379 bares, antes de implosionar. Para conocer todos los detalles sobre el experimento y sus resultados, lee el libro blanco.

El Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico (AOML) de la Oficina Nacional de Administración Oceánica y Atmosférica (NOAA) de EE. UU. quería utilizar la impresión 3D para fabricar de forma rápida y económica herramientas de investigación hechas a medida. Algunas piezas, como las carcasas de los componentes electrónicos, debían mantener el agua fuera, mientras que otras, como un sistema de toma de muestras de agua, debían mantener el agua dentro. Comenzaron utilizando una impresora 3D FDM, pero pronto descubrieron que el líquido podía filtrarse hacia el interior o el exterior de sus piezas impresas. Cambiaron a las impresoras 3D SLA de Formlabs y desde entonces han podido utilizar piezas impresas en 3D con componentes disponibles en el mercado, como tubos de PVC, para crear sistemas de toma de muestras impermeables, personalizados y de bajo coste.

Además de no ser totalmente macizas, las impresiones FDM son considerablemente más débiles en el eje Z que en los ejes X e Y. Por el contrario, las impresiones SLA son isotrópicas, lo que significa que son igual de resistentes en todas las direcciones.

La empresa australiana Foil Drive, que fabrica equipos de surf foil eléctricos de recreo para uso marino, somete sus hélices de uso final impresas en 3D a fuerzas extremas. Sus hélices giran a 3000 rpm, soportando fuerzas adicionales mientras se sumergen y salen del agua. "Que las palas de una hélice que sean capaces de soportar esas fuerzas es una expectativa muy grande", dice Paul Martin, el fundador y CEO de la empresa.

Tras probar con impresoras FDM, en las que las piezas se rompían por las fuertes fuerzas de cizallamiento, y con impresoras SLA de bajo coste, en las que un lote de material defectuoso provocó que las piezas fallaran, Martin empezó a utilizar una impresora SLA de gran formato de Formlabs y una resina de alto rendimiento reforzada con vidrio para fabricar las hélices. "Para que funcionara todo, tuvimos que probar la Rigid 4000 Resin", afirma Martin. "El material nos permitió hacer miles de unidades de las piezas y enviarlas a lugares de todo el mundo para que los clientes las usaran como palas de hélice de uso final".

Existen filamentos transparentes para impresoras FDM, pero los pequeños vacíos que quedan entre el filamento extruido en las piezas impresas hacen que tengan un aspecto brumoso o escarchado. Los usuarios han descubierto que un enfriamiento reducido y una extrusión más lenta pueden aumentar la translucidez, pero seguirá habiendo aire atrapado entre las capas que limita la transparencia de la pieza.

La translucidez de la pieza tiene aplicaciones prácticas que permiten a los usuarios de las piezas observar zonas que quedarían ocultas en una pieza opaca. El fabricante de drones Skydio utiliza la Clear Resin para fabricar prototipos translúcidos que permiten a los ingenieros pasar cables eléctricos por geometrías complejas, y la empresa de neurotecnología OpenBCI utiliza la Clear Resin para crear prototipos de herramientas que permiten a los diseñadores observar el flujo del material durante el moldeo para optimizar las ubicaciones de los respiraderos.

Tras la impresión, las piezas translúcidas se pueden pulir, revestir o tratar de otras formas para aumentar su transparencia y protegerlas contra el amarilleamiento por la exposición a los rayos UV. Lee nuestra guía sobre impresión 3D transparente para ver buenas prácticas y ejemplos.

Todas las impresiones FDM, incluso las realizadas con filamento especial de alta temperatura, se funden con una temperatura lo suficientemente alta. La mayoría de los materiales para FDM son termoplásticos amorfos, lo que significa que se deforman gradualmente a medida que la viscosidad disminuye más allá de su temperatura de transición vítrea (a menudo abreviada como Tg). Algunos materiales para FDM, como el nylon y el TPU, son termoplásticos semicristalinos, lo que significa que mantienen su forma hasta una temperatura cercana a su punto de fusión y después se deforman significativamente con rapidez. En cualquier caso, las piezas impresas mediante FDM siempre se acaban fundiendo.

Por otra parte, los materiales para SLA son plásticos termoendurecibles, que nunca se funden a altas temperaturas. Pueden deformarse bajo carga a temperaturas altas, pero esto es un proceso distinto de la fusión. Esto hace que las piezas impresas mediante SLA sean especialmente adecuadas, más que las impresas mediante FDM o incluso SLS, para aplicaciones de alta temperatura. Lee nuestra guía sobre la impresión 3D a alta temperatura para obtener más información.

La estabilidad a alta temperatura, aunque sea por poco tiempo, puede permitir a los ingenieros probar las reacciones de combustión de los componentes de motores y cohetes en prototipos de plástico impresos en 3D, lo que ahorra mucho tiempo y dinero en comparación con las piezas metálicas.

El ingeniero aeroespacial Sam Rogers utilizó la impresión 3D SLA para crear un prototipo del diseño del encendedor de un motor de cohete refrigerado por vórtice. Incluso con el enfriamiento por vórtice, las piezas impresas mediante FDM se habrían deformado demasiado para que el ensayo fuera útil. Con la Clear Resin, no solo pudo observar el patrón de ignición, sino que pudo ver que la geometría era lo bastante estable como para aguantar al menos unos segundos en cada ignición de prueba.

Ve el vídeo de abajo para ver los detalles del trabajo de Rogers con el prototipo de Clear Resin.

La resistencia térmica también permite esterilizar las piezas impresas mediante SLA para su uso en tratamientos médicos y odontológicos. Las piezas impresas mediante SLA pueden soportar tanto la esterilización por rayos gamma como la esterilización por vapor utilizando un autoclave.

El fabricante de productos sanitarios restor3d utiliza impresoras 3D SLA de Formlabs para fabricar herramientas quirúrgicas de uso final. Los plásticos no suelen utilizarse como material para herramientas quirúrgicas porque se fundirían con el calor y la presión del autoclave. Las herramientas fabricadas por restor3d combinan piezas metálicas y de polímeros, lo que las hace menos caras que las herramientas típicas que están hechas completamente de metal, pero siguen siendo capaces de resistir el autoclave.

Ten en cuenta que la capacidad de soportar las condiciones de esterilización es solo uno de los requisitos para poder usar un material en situaciones médicas. La biocompatibilidad es un tema complejo; lee la guía de Formlabs sobre resinas de impresión 3D biocompatibles para obtener una explicación exhaustiva.

Muchos procesos de moldeo, como el moldeo por inyección, el moldeo por soplado y el termoformado, tienen lugar a altas temperaturas. El utillaje para estas operaciones suele fabricarse con metales como el aluminio por su gran resistencia mecánica y térmica, pero los moldes y troqueles mecanizados en metal pueden resultar prohibitivamente caros. La impresión 3D puede reducir los tiempos de espera y los costes asociados a las herramientas, especialmente para utillaje de prototipado o remesas cortas de producción, siempre que los materiales puedan soportar las condiciones del proceso en cuestión.

Los accesorios para la fabricación como las sujeciones con guía y fijaciones son fundamentales en la metalurgia para garantizar la precisión, la repetibilidad y la eficiencia del trabajo. Sin embargo, fabricar sujeciones con guía y fijaciones con métodos tradicionales puede llevar un par de semanas, costar más de 1000 € y limitar las geometrías del diseño. Red Oak Fabrication es un taller de mecanizado del suroeste de Iowa que utiliza la impresión 3D SLA para fabricar sujeciones personalizadas en horas, por una décima parte del precio del mecanizado CNC y usando geometrías complejas y formas orgánicas.

Las operaciones de soldadura suelen alcanzar temperaturas de algunos miles de grados centígrados, pero las sujeciones con guía no están directamente en contacto con la soldadura, y el tiempo de procesamiento es de solo unos 10 segundos. El equipo de Red Oak imprime sus sujeciones con guía con la Rigid 10K Resin, un material reforzado con vidrio que ofrece una temperatura de flexión bajo carga de 238 °C a 0,45 MPa. Se produce cierto ennegrecimiento en el material blanco, pero no afecta al rendimiento.