SLA - estereolitografía

La estereolitografía es un proceso de impresión 3D por «polimerización en tanque»: se vierte una resina líquida y fotosensible en un contenedor (o tanque) y la luz UV interactúa con la resina para polimerizarla (endurecerla o solidificarla) de forma selectiva.

La luz UV endurece la resina, capa a capa, hasta que se termina el objeto final. El grosor de cada capa se denomina altura o espesor de capa. En la estereolitografía, la altura de la capa ronda los 50 µm (tan fino como un cabello humano), pero puede llegar a medir apenas 10 µm. En general, cuanto más finas sean las capas, mejor será la calidad y mayor el tiempo de impresión.

 

La impresión 3D de SLA es muy versátil, precisa y produce unas superficies lisas, lo que hace que sea ideal para la fabricación de joyería de precisión e implantes dentales, entre otras aplicaciones. Una de las desventajas del proceso es que las piezas se pueden deteriorar si se exponen a menudo a la luz del sol, debido a la naturaleza fotosensible de las resinas para la impresión 3D.

Otro aspecto que cabe destacar es que hay que añadir unas estructuras de soporte durante el proceso de construcción, de modo que los voladizos tengan algo a lo que sujetarse. La impresión 3D en resina también conlleva varios pasos de posprocesamiento:

• Lavado de la resina (lavar cualquier exceso de resina que gotee de la pieza)
• Extracción del soporte (romper las estructuras de soporte)
• Posendurecimiento (hay que exponer la pieza a más luz UV para una solidificación avanzada)

La impresión 3D de SLA se diseñó inicialmente como un método de impresión «de abajo arriba», donde la fuente de luz irradiara la resina desde la parte inferior del tanque. La primera capa está en la base del tanque, y la placa de construcción se desplaza hacia arriba a medida que se solidifican las capas. Los objetos emergen del tanque invertidos.

La mayoría de las impresoras 3D en resina funcionan así, pero también hay algunos sistemas de «arriba abajo». En una configuración de arriba abajo, la fuente de luz se coloca sobre el tanque de resina en una configuración de arriba abajo, por lo que se endurece la superficie, en lugar de la base. La placa de construcción se mueve hacia abajo para dejar espacio para construir nuevas capas sobre las anteriores hasta que el objeto está terminado y en vertical.

El término «SLA» suele referirse a la estereolitografía láser; en sus inicios, la fuente de luz utilizada en la impresión 3D en resina procedía de láseres reflejados en espejos. Las impresoras que usan láser son muy precisas, y también caras de adquirir y mantener. Actualmente, la estereolitografía incluye otras tecnologías, como el DLP (procesamiento digital de la luz) y la MSLA (estereolitografía enmascarada).

En el DLP, la fuente de luz es un proyector, no un láser. Las impresoras SLA láser van trazando las capas de impresión punto a punto, en tanto que las impresoras DLP endurecen cada capa inmediatamente, con un único flash de luz. Esto hace que sean bastante rápidas en relación con las impresoras 3D en resina tradicionales basadas en láser. Similar al DLP, el MSLA endurece capas completas de una sola vez. En lugar de un proyector, sin embargo, las impresoras de MSLA aprovecha un grupo de ledes como fuentes de luz. Las luces led brillan a través de una pantalla LCD que enmascara de forma selectiva la luz, encendiendo o apagando determinados píxeles. La resolución de una impresora MSLA depende, en consecuencia, de la resolución de la pantalla LCD.

Algunas empresas han diseñado impresoras 3D que usan una pantalla LCD de móvil como fuente de luz. Algunos diseños son innovadores y muestran hasta qué punto se está volviendo accesible la impresión 3D SLA.

 

Las impresoras SLA transforman la resina líquida (fotopolímero) en figuras de plástico sólido. Como norma general, las piezas impresas en 3D con resina presentan una alta resolución y nivel de detalle, pero tienen una vida útil limitada, debido a su sensibilidad a la luz. Dicho esto, existen distintos polímeros para la impresión 3D, cada uno con sus propiedades térmicas y mecánicas. 

Las resinas estándar producen piezas plásticas que pueden ser muy finas y detalladas, pero también muy frágiles. Los plásticos de tipo policarbonato, polipropileno y ABS son más duraderos, aunque pueden tener una precisión más baja.

Algunos materiales menos comunes son las resinas «rellenas», que son resinas cargadas de partículas metálicas o cerámicas. Las piezas resultantes son «verdes» y, como la cerámica, deben pasar un tratamiento después de ser pintadas. Los fotopolímeros pueden tener colores lisos o ser transparentes como el vidrio.

 

La impresión 3D SLA se puede utilizar en cualquier situación en la que se necesiten objetos con superficies lisas de alta precisión. Esto se puede referir desde maquetas de arquitectura hasta dispositivos de sonar sumergibles y material de marketing, aunque sus principales industrias han sido, hasta ahora, la odontología y la joyería. 

En la fabricación de joyas, la aplicación principal es la creación de moldes económicos y maleables para verter metal. Por ejemplo, los joyeros pueden fabricar rápidamente prototipos para probar las dimensiones de los encargos de anillos a medida.

La impresión 3D con resina es una forma fácil y rápida de fabricar modelos dentales, modelos de fundición, restauraciones y otros productos de odontología. Empresas como Formlabs, líder del mercado, han desarrollado incluso unas resinas especializadas para aplicaciones odontológicas, como las dentaduras digitales.

La estereolitografía lleva disponible varias decenas de año y aunque ya hay muchos usuarios satisfechos con las aplicaciones que ofrece, siempre hay un margen de mejora.

Como se ha mencionado anteriormente, las piezas de resina impresas en 3D tienen a ser frágiles y a romperse con el tiempo. Sin embargo, las empresas del sector están desarrollando materiales más duraderos y elásticos.

También está la cuestión de la sostenibilidad: La impresión 3D SLA genera una gran cantidad de plástico nuevo y buena parte acaba en vertederos, lo que está dando lugar a la realización de experimentos para fabricar resinas SLA a partir de materias primas renovables, o incluso a partir de aceite de cocina usado.

A media que la impresión 3D SLA se vuelva más accesible para los usuarios en una gran variedad de campos, irán surgiendo nuevas innovaciones. La impresión 3D por estereolitografía se usa desde hace casi 40 años, y ha venido para quedarse.