SLA vs. SLS | ¿Qué debería elegir para su prototipo?

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Publicado el: 20 de julio de 2018 | Por Candy, Gerente de Marketing de Sendot Technology

Existen aproximadamente 10 tecnologías principales de prototipado rápido, dependiendo de cómo se agrupen. ¿Cuál debería elegir para el dispositivo médico que ha diseñado? O tal vez ha creado algo para automóviles, o aviones, o quizás un electrodoméstico de cocina. Cada una de las industrias y productos tiene sus propias necesidades en cuanto a prototipos. Y usted también tiene sus propias ideas al respecto, ¿verdad? ¿Solo debe verse bien para mostrarlo a los inversores? ¿O quiere comprobar si funciona, de modo que pueda prescindir del acabado superficial y conformarse con algo más económico? O, quizás, va a realizar pruebas. Golpeará y aplastará la cosa, o la calentará, o la sumergirá en agua.

Cada uno de esos productos y usos tiene una tecnología que se adaptará mejor a la creación de su prototipo. Ahora bien, si empezara a comparar todos los métodos en un artículo, el artículo se convertiría en una lectura de una hora. Y hoy en día nadie tiene tiempo para eso. Así que quedémonos con dos técnicas que cubren alrededor del 30 % del mercado de prototipado. El prototipado SLA y el prototipado SLS para plásticos. Así que, impresión 3D SLA vs impresión 3D SLS, allá vamos.

Desarrollo de la impresión SLA

SLA o estereolitografía es una de las tecnologías más antiguas en el mundo de la impresión 3D. Se descubrió a principios de la década de 1980 en Japón. El Dr. Kodama ideó un dispositivo que utilizaba un tanque de polímero líquido y un único láser UV.

El láser curaba la capa superficial del polímero haciéndola dura y sumergía la capa en el tanque un poco. De esa manera, el plástico endurecido serviría como base para la siguiente capa. Sin embargo, el Dr. Kodama no tenía suficiente financiación para su investigación, por lo que perdió su patente.

En 1884, un grupo de científicos franceses pensaba cómo crear una pieza fractal (una pieza de geometría muy compleja e intrincada) para su proyecto y pensaron en el láser que podía endurecer polímeros. Presentaron una solicitud de prototipo, pero no prestaron suficiente atención a la comercialización y su idea no fue tomada en serio.

Así que, también en 1884, Chuck Bell, un inventor estadounidense, el tercero en idear tal método, presentó la patente para el proceso de estereolitografía.  Lo pensó todo detenidamente y fundó una empresa llamada 3D Systems para vender su idea. En este momento, 3D Systems es una de las empresas más grandes que fabrican impresoras 3D.

Tecnología de impresión SLA

En realidad, existen dos métodos de impresión SLA. Llamémoslos SLA directo e inverso.

El proceso directo es la forma en que se inventó originalmente el SLA. La impresora tiene un tanque de polímero líquido y una placa base que está una capa de curado más abajo que la superficie del polímero. Un láser UV traza la sección transversal actual de la pieza (el programa está escrito de manera que la pieza se secciona en capas y la trayectoria del láser se genera para cada corte) y se obtiene la primera capa endurecida. Luego, la placa baja una altura de capa y una cuchilla especializada se mueve a través de la superficie del tanque para asegurar que el polímero llene completamente el área por encima de la placa. Luego, se cura la siguiente capa.

El método inverso es diferente en cuanto a la orientación y el movimiento de la pieza. Aquí, la placa base es transparente y está boca abajo en comparación con el método directo. El láser cura el polímero a través de la placa y luego la placa sube, en lugar de bajar. Por lo tanto, puede comparar este proceso con retirar lentamente un objeto del agua. La única diferencia es que, en este último proceso, el objeto estaba originalmente en el agua. Con la impresión SLA se crea a partir del líquido de su tanque.

Descripción e historia del SLS

El SLS es un proceso de impresión 3D similar. Fue desarrollado por un profesor de Texas, Carl Deckard. Era ingeniero y buscaba reducir la cantidad de fundición requerida para la producción en serie. Más tarde vendió su patente a 3D Systems. Posteriormente, 3D Systems logró utilizar el SLS también para polvos metálicos, lo que condujo a una revolución también en la producción de piezas metálicas. Ahora, esta tecnología es el método más extendido para imprimir piezas metálicas. En el transcurso de su desarrollo, resultó que el polvo es realmente peligroso. Es muy fino y fácil de inhalar. Por lo tanto, la tecnología SLS no es realmente buena para versiones de escritorio de aficionados, a diferencia del SLA.

El proceso utiliza polvo plástico como material principal. Este polvo se extiende sobre la placa base con una cuchilla especial. Después de eso, como en el SLA, el láser traza la sección transversal de la pieza. Después de eso, la placa base se baja una capa y el polvo se extiende de nuevo. Bastante similar al SLA, ¿no está de acuerdo?

Materiales

SLA. Este proceso utiliza polímeros que se endurecen con la luz UV, o fotopolímeros, como se les llama. Hay muchas composiciones de resina diferentes, por lo que se separan principalmente por su uso:

• Resinas estándar. Estas son las más económicas y tienen las peores propiedades mecánicas; sin embargo, su calidad es realmente buena, se puede comparar incluso con el moldeo por inyección. Entre estas, algunas son transparentes, por lo que se pueden hacer prototipos transparentes, para luces de automóvil, por ejemplo.
• Resinas de ingeniería. Estas se pueden utilizar para prototipos reales y pueden venir en forma tipo ABS, resistente al calor, rígida o flexible. Aún conservan un buen acabado superficial y su resistencia es algo mejor.
• Resinas médicas. Entre los fotopolímeros descubiertos para la impresión SLA, se pueden encontrar algunos biocompatibles de clase I y II. Significa que se pueden mantener en contacto con el tejido humano durante mucho tiempo. Es una gran ventaja.

 SLS. Esta tecnología se utilizó inicialmente con nailon. Con el paso de los años, se adaptaron algunos otros materiales a la tecnología.

• Nailon. Este es, con diferencia, el plástico más extendido en SLS. Es mucho más duradero, resistente al calor y tenaz que todos los materiales SLA.
• Uretano. Es un plástico flexible simple que es bueno para fundir piezas poliméricas simples.
• Cera. La cera que se utiliza es ideal para hacer modelos de fundición. Solo hay que cubrir el modelo con la mezcla de conformado y calentarlo hasta que se derrita.

Posprocesamiento

SLA. La principal desventaja de la impresión SLA es que tiene muchos soportes, que están hechos del mismo material.  Esto hace necesario realizar operaciones de corte para eliminar los soportes. También debe limpiar la región cortada de cualquier rastro del soporte. Todo el proceso consume bastante tiempo.

Además, la pieza curada no está en realidad completamente curada. Algunas áreas entre capas han reaccionado solo hasta la mitad. Por eso, utilizar algunas cámaras de luz UV para curar las piezas impresas aumentará su resistencia. Sin embargo, esto no es absolutamente necesario.

SLS. La pieza suele tener un peor acabado superficial después del SLS que después del SLA. Por eso las piezas SLS se lijan y se posprocesan mecánicamente si se requiere un buen acabado superficial. Esto lleva mucho tiempo.

En conclusión: ¿cuándo usar cada uno?

En general, este proceso produce piezas de gran calidad, pero es mucho más costoso que el SLS (en el caso del SLA directo, no se puede reutilizar el plástico líquido sobrante del tanque, no se puede conservar durante mucho tiempo, por lo que es mejor mantener la impresora cargada) y requiere el proceso de eliminación de los soportes. Su ventaja es una abundancia de materiales que se pueden implementar.

Utilice SLA para equipos médicos, piezas transparentes con un buen acabado superficial y para algunos modelos de moldeo por inyección o fundición. Utilícelo  para lucir su producto, las piezas son muy buenas.

El SLS produce mucha mejor resistencia y otras propiedades que el SLA. Sin embargo, su acabado superficial es mucho peor (unas 2-3 clases más bajo). El proceso es mucho más económico que el SLA. No necesita estructuras de soporte en absoluto (las capas de polvo anteriores sostienen las capas superiores) y puede reutilizar el polvo que quedó de usos anteriores.

Utilice SLS en casos en los que la pieza deba soportar mayores cargas, corrosión o vibración. Utilice SLS cuando el acabado superficial no sea un problema y el presupuesto sea bajo. Utilícelo para usted o para pruebas.