Hoy vamos a repasar los conceptos básicos de la Impresión 3D en Resina, un sistema de creación de diseños que va ganando adeptos por sus grandes capacidades.
La tecnología en torno a la impresión 3D ha avanzado en los últimos años con rapidez, haciéndola muy asequible al usuario doméstico y a pequeñas empresas. Son máquinas muy interesantes para todos los aficionados a la impresión de modelos detallados y complejos con una precisión milimétrica, bastante mejor que las impresoras 3D de filamentos que se centran en otros usos. Este sistema tiene sus ventajas e inconvenientes como veremos a continuación.
Si quieres cualquier duda, deja tu comentario e intentaremos ayudarte.
Funcionamiento básico de impresora 3D de resina
El funcionamiento básico de una impresora 3D de resina es la de proyectar luz UV sobre una capa de resina líquida. En la parte inferior por lo general tenemos un emisor de luces led o láser y para gestionar el punto de curado tenemos o un sistema de espejos o un obturador de la luz UV por medio de pantallas LCD.
La resina líquida se solidifica por fotopolimerización, esta es una reacción química donde un material líquido que cambia sus propiedades cuando se somete a la luz (UV, láser, etc.). El término científico para este tipo de líquidos es fotopolímeros o resinas activadas por la luz, y en impresión 3D se denominan simplemente resinas.
Cuando la luz alcanza la resina líquida dentro del tanque, toda la zona se convierte en una capa sólida. A continuación, la base de impresión se eleva fuera de la resina y un eje Z de alta precisión separa la capa del fondo del tanque de resina. Así poco a poco la pieza se va formando normalmente boca abajo.
Tipos de impresora 3D de resina
Las impresoras 3D de resina implican principalmente varios tipos de tecnologías de impresión como son SLA, DLP, LCD y MSLA. Estas comparten un proceso de trabajo similar, usos similares y pueden combinar procesos.
El sistema de estereolitografía (SLA) es un tipo de tecnología de impresión 3D que utiliza un láser de alta potencia como fuente de luz para solidificar el líquido fotosensible capa a capa en un proceso fotoquímico en el que los modelos 3D se forman y crean gradualmente a lo largo de un área determinada.
La tecnología Digital Light Processing (DLP) en lugar de utilizar un láser adopta un proyector de luz digital para curar todas las áreas de resina simultáneamente. En comparación con SLA, las impresoras 3D DLP pueden crear un modelo 3D a mayor velocidad, ya que tardan menos tiempo en solidificar cada capa.
En cuanto a las impresoras 3D de pantalla de cristal líquido (LCD), estas emiten luz directamente desde un conjunto de paneles LCD UV (Ultra Violeta) planos a la plataforma de construcción. La densidad de la luz LCD es el factor esencial de la calidad de las impresiones. Una mayor resolución de la luz LCD produce impresiones finales de mejor calidad.
El sistema más popular hoy en día es el denominado Masked Stereolithography Apparatus (MSLA) que usan un proyector de luz perpendicular a una pantalla LCD de alta resolución 4K, 8K, 9K o 12K (como las de los móviles) que bloquea la luz UV. Con este sistema es posible conseguir unos resultados impresionantes en mucho menos tiempo.
Proceso de trabajo en impresiones 3D de resina
El ciclo de trabajo con una impresora 3D de resina es algo laborioso, al contrario de las impresoras de filamento, requerimos de más control en su diseño, realizar limpieza, curado con UV y un postprocesado. Los resultados obtenidos al final, por otro lado, son excelente y con un grado de detalle muy elevado.
1. Diseño 3D previo
Para empezar necesitamos un modelo 3D que podemos descargar de sitios como Cult3D o Myminifactory, realizar nosotros con cualquier software de diseño asistido por ordenador (CAD) o escanear en 3D si tenemos los medios. Este modelo 3D se importa al software de preparación de impresiones de resina como ChituBOX o Lychee Slider, este software pasa a dividir el modelo digital en capas para imprimirlo, también creará soportes y orientaciones de impresión de forma automatizada.
El diseño de piezas para impresoras 3D en resina tiene varias peculiaridades. No podemos dejar cavidades internas donde la resina líquida quede atrapada, hay que prever agujeros de desagüe. Además, la pieza se tiene que colgar en unos soportes que el software ya nos coloca al laminal. La posición también depende del centro de gravedad del modelo respecto a su volumen, normalmente giran unos 45º sobre su eje para evitar deformaciones.
2. Impresión 3D
Para iniciar la impresión 3D necesitamos nivelar el cabezal de impresión si nuestra impresora no lo hace automáticamente. Solo tenemos que colocar la base de impresión y bajarla que quede plano contra la superficie de impresión colocando un folio en medio, luego apretar el cabezal.
Una vez nivelado es necesario cargar el tanque de resina líquida hasta la marca indicada, siempre podemos recargar si vemos que nos quedamos con poco material. Después necesitamos tapar la impresora 3D con la carcasa para bloquear los rayos UV del sol. Cargamos el modelo 3D laminado y procesado a la impresora para empezar el proceso de impresión.
3. Limpieza y curado
Una vez terminada la impresión 3D es necesario despegar la pieza de la placa base siempre usando guantes y protecciones como hemos indicado. Se recomienda eliminar los soportes con las manos o alicates pequeños, hay que tener cuidado para no dejar marcas. Con la pieza sin soporte la introduciremos en un baño de alcohol isopropílico o agua, dependiendo de la resina que estemos usando en nuestra impresión. Después de limpiar la pieza la secamos para intentar evitar que quede cualquier líquido interno o en la superficie.
Pasamos al proceso de curado con luces UV para mejorar la superficie externa en forma y propiedades mecánicas. Exsiten hoy en dia uns buenos combos de limpieza y curado que nos facilitan este proceso de forma bastante elegantte, además no ocupan mucho. El tiempo de curado es relativo, dependerá de la máquina y tamaño de la pieza.
4. Postprocesado
Una vez limpiada y curada la pieza, normalmente se requieren eliminar protuberancias de los soportes o suavizar el producto en general. Hay múltiples procesos disponibles que tendrán un efecto diferente.
- Lijado en seco. Si lo que necesita es un acabado más liso una vez retirados los soportes, puede lijar suavemente la pieza para aplanar las protuberancias. Se recomienda añadir al menos una capa adicional de 0,1 mm al producto para tener en cuenta el lijado.
- Lijado en húmedo. El lijado en húmedo consigue el mejor aspecto de lijado en cualquier producto impreso, y puede conseguir mejores efectos con cada nivel de lijado que complete.
- Acabado con aceite mineral. El aceite mineral igualará el color de la pieza y ayudará a ocultar las zonas blanqueadas por el lijado. El aceite mineral ayudará a lubricar y mejorar resinas transparentes.
- Spray o pintura acrílica. Con ellas podemos pintar de colores o sellar mejor las resinas. Algunas resinas no permiten que el spray o pinturas acrílicas se adhieran a la superficie.
5. Limpieza y Reciclaje residuos de resina
Después de terminar el proceso de impresión, limpieza y curado debemos procesador los residuos de la resina y llevarlos a un punto verde, nunca tirarlos a la basura convencional o por el desagüe. Para extraer los elementos sólidos de la resina de la impresora es recomendable hacer una capa de curado final y sacarla. En el depósito de limpieza es recomendable o dejarlo expuesto a la luz solar o pasarlo por el curado, de ese modo las partículas de resina se solidificarán en el fondo para poder recogerlos.
- Curar capa extra de resina para solidificar partículas del fondo de la cubeta en la lámina FEP.
- Retirar resina del depósito a la botella con cuidado usando embudo.
- Limpiar película transparente del fondo de la cubeta con alcohol o líquidos no agresivos.
Tipos de resinas
Encontramos en tiendas como Amazon una gran cantidad de resinas 3D con diferentes caracteristicas y colores. Dependiendo de nuestras necesidades requeriremos usar un tip u otro.
- Resina Standard: Para realizar figuras de todo tipo sin que requieran de resistencia.
- Resina para agua: este tipo de resinas se puede lavar con agua en vez de alcohol.
- ABS-LIKE: Es recomendable para piezas que requieran resistencia mecánica y flexibilidad.
- Rápida: Este tipo de resinas nos permite ajustar la impresión 3D con velocidades más elevadas.
- Profesionales: Existen también otras resinas para joyería, ortodoncias y todo tipo de especialidades.
Historia de la impresora 3D de resina
La impresora 3D SLA se desarrolló en la década de 1970 en Japón. El Dr. Hideo Kodama fue el primero en intentar imprimir por capas utilizando un polímero líquido y curado ultravioleta. Resurgió en el mercado en 1986, cuando fue patentada por Charles W. Hull en Estados Unidos.
La impresora 3D de resina no se popularizó muy rápidamente debido al elevado coste del equipo y materiales. A medida que las patentes comenzaron a caducar, la impresora 3D UV recuperó popularidad. En 2011 ya estaba disponible la primera impresora 3D de resina de tamaño sobremesa y esta tecnología sigue desarrollándose hasta nuestros días optimizando sus procesos y bajando precios.
