Fotopolimerización

¿Qué es la fotopolimerización?

La tecnología de impresión 3D por fotopolimerización engloba varios procesos que se basan en la misma estrategia básica: un fotopolímero líquido contenido en una cuba (o tanque) se cura selectivamente mediante una fuente de calor. Capa a capa, se construye un objeto físico en 3D hasta completarlo.

Los láseres son la base de múltiples tipos de dispositivos de curado, además de la técnica más antigua. Los proyectores de procesamiento digital de la luz e incluso las pantallas LCD son ahora una forma popular de fotopolimerizar materiales, dado su bajo coste y su altísima resolución. Una de las ventajas de estas dos técnicas en comparación con el láser es su capacidad para curar una capa completa de resina simultáneamente. En cambio, el láser necesita iluminar toda la superficie dibujándola progresivamente.

Las tecnologías de impresión 3D de fotopolimerización en cuba más populares son las siguientes

• StereoLithogrAphy (SLA) SLA, también conocida como SL, fabricación óptica, fotosolidificación o impresión con resina. Durante el proceso de fabricación de SL, un haz concentrado de luz ultravioleta o un láser se enfoca sobre la superficie de una cuba llena de un fotopolímero líquido, creando cada capa del objeto 3D deseado mediante la reticulación o degradación de un polímero.
• Procesamiento digital de la luz (DLP) Para el proceso de impresión 3D DLP, una pantalla de proyector digital proyecta una sola imagen de cada capa en toda la plataforma a la vez. Como el proyector es una pantalla digital, la imagen de cada capa se compone de píxeles cuadrados, lo que da lugar a una capa formada por pequeños ladrillos rectangulares llamados voxels. La tecnología DLP puede lograr tiempos de impresión más rápidos para algunas piezas, ya que cada capa se expone simultáneamente en lugar de ser extraída con un láser.
• Producción de interfaz líquida continua (CLIP) por carbono La técnica de fotopolimerización en cuba CLIP utiliza un tanque de resina como material base. Una parte del fondo de la cuba es transparente a la luz ultravioleta, por lo que se denomina ventana. Un haz de luz ultravioleta brilla a través de la ventana, iluminando la sección transversal precisa del objeto. La luz hace que la resina se solidifique (fotopolimerice). El objeto se eleva con la suficiente lentitud como para que la resina fluya por debajo y mantenga el contacto con el fondo del objeto. Debajo de la resina hay una membrana permeable al oxígeno que crea una zona muerta. Esta interfaz líquida persistente impide que la resina se adhiera a la ventana, lo que significa que la fotopolimerización se inhibe entre la ventana y el polimerizador. A diferencia de la SLA estándar, el proceso de impresión 3D es continuo y afirma ser hasta 100 veces más rápido que los métodos de impresión 3D comerciales.
• Impresión de polímeros con luz diurna (DPP) de Photocentric En lugar de utilizar un láser o un proyector para curar el polímero, el proceso de fabricación DPP utiliza una pantalla de cristal líquido (LCD). Esta técnica, también llamada impresión 3D en LCD, utiliza pantallas LCD no modificadas y un polímero Daylight especialmente formulado. La empresa Photocentric lo ha conseguido desarrollando una de las resinas de luz diurna más sensibles del mundo.

Dos procesos diferentes de fotopolimerización

Dentro de la técnica de impresión 3D por fotopolimerización también compiten dos enfoques diferentes. Ambos construyen la pieza en la interfaz entre la última capa y la superficie del depósito de resina. El enfoque descendente consiste en colocar la fuente de calor debajo de la cuba. A continuación, la plataforma de impresión 3D se eleva progresivamente en el aire y la pieza final se construye boca abajo. La segunda técnica, denominada bottom-up, consiste en colocar la fuente de calor por encima de la cuba. Así, la impresora sumerge la plataforma de impresión 3D progresivamente en la cuba.

Descubierta por investigadores japoneses y franceses a principios de los años 80, esta invención fue industrializada y patentada por primera vez en 1984 por Chuck Hull, cofundador de la primera empresa de impresión 3D del mundo, 3D Systems Inc.

La fotopolimerización se aplica con éxito al modelado médico, que permite crear modelos 3D precisos de diversas regiones anatómicas de un paciente a partir de datos de escáneres informáticos. La alta resolución de esta técnica también la hace ideal para todo tipo de prototipos, así como para la producción en masa. Los procesos de polimerización en cuba son excelentes para producir piezas con detalles finos y un acabado superficial suave. Esto los hace ideales para la joyería, la fundición a la cera perdida y muchas aplicaciones dentales y médicas. El desarrollo de los materiales también ha permitido la impresión de moldes de inyección de baja tirada. Las principales limitaciones de la polimerización en cuba son el tamaño de construcción y la resistencia de la pieza.

Las resinas de fotopolímeros están disponibles en diferentes colores y presentan distintas propiedades físicas, cada una de las cuales corresponde a un uso específico. La gama de resinas incluye resina resistente, resina de bajo residuo (para la fundición a presión), resina transparente y resina de poliuretano flexible.