Comparación de tecnologías de impresión 3D: SLA vs DLP vs PµSL

22 mayo 2023

Prototype Projects Ltd escribe... a diferencia de la mayoría de las oficinas de creación rápida de prototipos, tenemos cinco tecnologías de impresión 3D diferentes. Puede pensar que esto es excesivo, pero la lógica detrás de esto es que ninguna tecnología por sí sola puede cumplir con los requisitos de todas las partes. Tres de las tecnologías que tenemos, a saber, SLA, DLP y PµSL, usan luz para curar resinas de fotopolímero líquido, lo que se conoce como fotopolimerización. Aunque las tres tecnologías tienen esto en común, difieren significativamente. En este artículo, analizaremos SLA, DLP y PµSL para ver cómo se comparan y cuándo puede elegir cada uno para prototipos o piezas de uso final.

El término estereolitografía se acuñó en la década de 1980 y lo utiliza 3D Systems para su equipo SLA que utiliza un haz de luz láser UV para curar una resina de fotopolímero. A medida que la resina cura, se solidifica para crear una "rebanada" delgada de la pieza en la superficie de la resina. Una vez que se completa la capa, la cama de la máquina desciende dentro de la tina para que se pueda curar la siguiente capa. Cuando cada nueva capa se cura, se fusiona con la que está debajo, creando así una pieza sólida tridimensional.

Si la geometría de la pieza incluye características sobresalientes, estas se pueden construir mediante estructuras de soporte impresas en 3D que evitan que los voladizos se desvíen bajo la influencia de la gravedad. Se pueden construir piezas huecas, pero se deben incorporar orificios de drenaje para que la resina sin curar se pueda quitar después. Además, si no es necesario que una pieza sea completamente maciza, el interior se puede rellenar con una celosía tridimensional para ahorrar peso y costes de material.

Una vez que se ha construido la pieza, se retira de la tina, se enjuaga cualquier exceso de resina y luego se coloca en un horno UV para el curado final. Los acabados secundarios se pueden aplicar después si es necesario.

SLA es rápido, construye piezas con buena precisión y acabado superficial, y puede operar con una variedad de materiales. Sin embargo, las propiedades del material de las piezas terminadas no son perfectamente isotrópicas, siendo ligeramente más débiles en el eje Z, por lo que se debe tener cuidado al elegir la orientación de construcción. Además, aunque el acabado de la superficie suele ser lo suficientemente bueno para las piezas funcionales, el chorreado ligero o el acabado manual mejorarán la estética.

Al igual que SLA, DLP construye piezas capa por capa a partir de fotopolímeros. La principal diferencia, sin embargo, es que una capa completa se cura con un solo destello de luz, que es mucho más rápido que usar un punto de luz láser para trazar toda el área que se va a curar. El enmascaramiento de la exposición se logra mediante una pantalla LCD a través de la cual se proyecta la luz sobre la superficie del fotopolímero.

Al igual que SLA, DLP puede construir características sobresalientes por medio de estructuras de soporte impresas en 3D, y son posibles partes huecas o partes "sólidas" rellenas de celosía. Las piezas DLP también deben limpiarse y curarse con UV, al igual que las piezas SLA.

Gracias a que cada rebanada se cura con un solo destello de luz, DLP es más rápido que SLA a pesar de producir piezas con resolución, precisión y acabado superficial similares. Además, mientras que ofrecemos una selección de tres materiales para SLA, disponemos de seis materiales para DLP y podemos pedir otros 11 grados especiales si es necesario. En consecuencia, el rango de propiedades de los materiales para las piezas DLP es mucho mayor que para las piezas SLA, por lo que DLP se usa más a menudo para piezas de uso final, mientras que SLA se suele elegir (aunque no siempre) para piezas prototipo.

Esta tecnología de impresión 3D es similar a DLP porque usa enmascaramiento para curar áreas de resina con un solo destello de luz. Sin embargo, es diferente porque la óptica proporciona una resolución mucho mejor, por lo que las piezas son extremadamente precisas. El grosor de la capa también es más pequeño, lo que significa que, junto con la resolución más alta, la superficie de la pieza es mucho más suave.

Cada exposición cura un área relativamente pequeña, pero las partes más grandes se pueden imprimir en 3D mediante un movimiento de paso y repetición en la base de la máquina. La alta precisión de los movimientos asegura que cada área enmascarada esté alineada con sus vecinas. Alternativamente, el movimiento de la cama permite que se construyan múltiples partes al mismo tiempo.

Operamos nuestro PµSL con una selección de tres materiales. Todos estos son materiales relativamente rígidos y fuertes con buena estabilidad dimensional, lo que permite reproducir con precisión los detalles finos. Además, las piezas terminadas no son porosas y tienen propiedades materiales que son esencialmente isotrópicas gracias a la buena fusión entre capas.

Si se imprimieran piezas idénticas con impresoras 3D DLP y PµSL, la pieza DLP se construiría más rápidamente debido al área expuesta más grande y las capas más gruesas. Sin embargo, las capacidades de la tecnología PµSL significan que se utiliza para piezas más pequeñas y aplicaciones diferentes a las de DLP, por lo que la diferencia de velocidad es irrelevante. PµSL se usa a menudo para construir piezas que no se pueden fabricar de otra manera, incluidas las tecnologías de impresión 3D alternativas y el mecanizado CNC.

Las piezas PµSL, al igual que las piezas SLA y DLP, deben limpiarse y endurecerse con UV después de retirarlas de la impresora 3D. Sin embargo, las piezas de PµSL rara vez necesitan estructuras de soporte para las características sobresalientes debido a la escala de las características y la flotabilidad de la resina.

Las impresoras 3D SLA pueden operar en modo UHD o XHD, pero nosotros operamos en UHD (ultra alta definición) como estándar, con una resolución máxima de 4000 ppp. El grosor de la capa es de 0,1 mm como estándar, aunque las impresoras 3D son capaces de construir capas de 0,05 mm si es necesario. Citamos una tolerancia general de ±0,5 mm, pero a menudo logramos tolerancias más estrictas, según el modo de funcionamiento, la orientación de la construcción, el material y la geometría de la pieza.

Nuestra impresora 3D Figure 4 DLP tiene una resolución horizontal de 65 micras y el grosor de la capa es de 10 a 100 micras, según los requisitos de la pieza y el material. Al igual que con SLA, cotizamos una tolerancia general de ±0,5 mm, pero varios factores afectan la precisión lograda y, a menudo, logramos tolerancias más estrictas.

La cuestión de la resolución de la impresión 3D puede ser engañosa. Recomendamos enfáticamente que los diseñadores hablen con nuestros especialistas en impresión 3D sobre los requisitos de su pieza para que podamos ayudarlos a decidir sobre la tecnología de impresión 3D óptima, el material, la orientación de construcción, etc., ya que esa será la mejor manera de garantizar que la pieza sea adecuada para su propósito previsto.

PµSL está en una liga propia en términos de resolución y precisión de piezas. Citamos una tolerancia general de ±25 µm debido al pequeño grosor de capa de la impresora 3D (5-40 µm) y la resolución fina de 10 µm, sujeto a la geometría de la pieza y la orientación de la construcción. Las piezas también se benefician de superficies excepcionalmente lisas, normalmente de 0,4 a 0,8 µm Ra en la parte superior y de 1,5 a 2,5 µm Ra en los lados, por lo que no se necesitan operaciones de acabado secundarias. Por lo tanto, PµSL puede construir piezas con detalles muy finos, paredes delgadas y bordes afilados, todo a una escala que es inalcanzable con otras tecnologías de impresión 3D.

Tenemos un total de nueve impresoras 3D SLA, con sobres de construcción (XYZ) desde 250 x 250 x 250 mm hasta 508 x 508 x 534 mm.

Nuestra impresora 3D DLP Figure 4 tiene una envolvente de construcción de 124 x 70 x 196 mm.

Finalmente, la impresora 3D microArch S240 PµSL de Boston Micro Fabrication (BMF) tiene una envolvente de construcción de 100 x 100 x 75 mm, aunque es poco probable que construyamos una sola pieza que llene esa envolvente.

Los tres materiales que utilizamos en nuestras impresoras 3D SLA tienen propiedades similares al policarbonato, polipropileno y ABS, y el primero de ellos se beneficia de la capacidad USP Clase VI para aplicaciones de contacto con el paciente.

Disponemos de una selección más amplia de materiales para la impresión 3D DLP, incluidos los siguientes: uno con alta resistencia, rigidez y resistencia a la temperatura (>300 °C); otro que es ignífugo UL94 V0; un elastómero de grado de producción con una dureza Shore A de 65 y un alto alargamiento a la rotura; un plástico blanco para piezas de uso a largo plazo que requieren resistencia al impacto, elongación y resistencia a la tracción; y un material transparente de grado de producción que es estable en presencia de UV y humedad, compatible con una gama de productos químicos y tiene propiedades mecánicas similares a las de los termoplásticos.

Además de los materiales en stock, podemos obtener una amplia gama de grados especializados para la impresión 3D DLP. Estos incluyen materiales con propiedades similares al polipropileno, ABS, elastómeros, cauchos duros y cera de inversión. También hay materiales adecuados para aplicaciones que requieren biocompatibilidad.

Ofrecemos tres materiales para la impresión 3D PµSL. One es un material de ingeniería de alto rendimiento con excelente resistencia, rigidez y resistencia al calor (hasta 114 °C). Otro es biocompatible y esterilizable para aplicaciones médicas no implantables. El tercero es un material de ingeniería duradero adecuado para pruebas funcionales y piezas de uso final. Este material no absorbe la humedad y es biocompatible.

Para obtener más información, visite nuestra página dedicada a los materiales para impresión 3D.

Cuando se trata de opciones de acabado para piezas impresas en 3D con SLA, DLP y PµSL, lo primero que hay que decir es que las piezas PµSL rara vez requieren un acabado secundario. Suelen ser piezas muy detalladas, precisas y funcionales con superficies extremadamente lisas. En consecuencia, no se requieren acabados y, si se aplicaran, podrían tener un impacto adverso en los detalles y tolerancias de las características.

Para las piezas SLA y DLP, la elección del acabado depende de los requisitos de la aplicación y del material. Dado que existe una selección más amplia de materiales para DLP, puede suponer que hay más opciones de acabado. Sin embargo, muchos de los materiales DLP están destinados a prototipos funcionales o piezas de uso final, para las cuales se especifican acabados secundarios con menos frecuencia.

Los acabados típicos para piezas SLA transparentes incluyen el pulido y el lacado para producir una pieza con alta claridad, o también se pueden aplicar acabados tintados para piezas como prototipos de lentes de luz para automóviles. Además, la metalización al vacío sobre una superficie pulida proporciona una alta reflectividad, como en el interior de las unidades de iluminación.

Las piezas SLA y DLP también se pueden lijar, imprimar y pintar si se requiere una buena estética, y se puede aplicar un revestimiento de goma suave al tacto.

Un acabado más rápido y económico para piezas funcionales es el granallado ligero, que mejora la apariencia en comparación con el acabado original.

Otra opción popular entre las piezas funcionales es un revestimiento opaco/RFI/EMC en las superficies internas 'B'.

Para satisfacer las necesidades de los clientes cuyos requisitos están dictados por presiones de tiempo o presupuestos, ofrecemos una selección de niveles de servicio. Las piezas SLA y DLP están disponibles con entrega urgente (piezas enviadas el siguiente día laborable), entrega estándar (piezas enviadas en tres días laborables) y entrega económica (ocho días laborables). PµSL es una tecnología de impresión 3D más especializada, por lo que se analizan los requisitos de entrega con el cliente cuando preparamos la cotización.

SLA, DLP y PµSL son adecuados tanto para la creación de prototipos como para la fabricación de bajo volumen (Prototipos Aditivos y Fabricación Aditiva).

Por supuesto, la idoneidad dependerá del material y del uso previsto de la pieza, incluido el entorno operativo. Sin embargo, aunque SLA y DLP a menudo se consideran tecnologías de impresión 3D para la creación de prototipos, también pueden ser adecuadas para la fabricación de bajo volumen.

PµSL es adecuado para la creación de prototipos y la fabricación de bajo volumen. De hecho, la tecnología se puede utilizar para fabricar piezas de uso final que simplemente no se pueden fabricar de otra manera, como para aplicaciones de microfluidos.

Para algunas piezas, particularmente aquellas con detalles muy finos o que requieren tolerancias estrechas, PµSL es la única opción factible.

Las piezas más grandes tienden a construirse con SLA en comparación con DLP simplemente por el tamaño del entorno de construcción. Sin embargo, las piezas DLP se pueden construir a partir de una gama más amplia de materiales.

Si no está seguro de qué tecnología de impresión 3D es mejor para su aplicación, hable con nuestro equipo, que puede brindarle consejos imparciales basados ​​en muchos años de experiencia con la impresión 3D.

Si necesita prototipos o piezas de uso final impresas en 3D con SLA, DLP o PµSL, hable con nuestros expertos llamando al 01763 249760.