Todos los procesos de fabricación tienen sus puntos fuertes y débiles. Existen muchos procesos de impresión 3D y, para elegir el proceso correcto para sus necesidades, es necesario comprenderlos. Para guiarlo a través de las opciones, primero hablaremos sobre los factores que debe tener en cuenta (como los materiales utilizados en ese proceso, el costo, la velocidad, las limitaciones de tamaño, etc.) y luego hablaremos sobre cómo se compara cada proceso de impresión 3D con esas características. Entonces, primero, estos son los factores que puede considerar al seleccionar un proceso de impresión 3D.

• Disponibilidad de material: considere las propiedades del material que necesita para su proyecto, como flexibilidad, resistencia, durabilidad y resistencia al calor. Los distintos procesos de impresión 3D utilizan materiales diferentes, por lo que debe elegir uno que pueda fabricar piezas con las propiedades que necesita. Por ejemplo, el modelado por deposición fundida (FDM, impresión 3D de plástico que se realiza habitualmente con impresoras 3D de escritorio para consumidores) es adecuado para termoplásticos, el SLA (también disponible habitualmente) para fotopolímeros y el SLS para diversos materiales a base de polvo que incluyen plásticos y metales. Si espera que su pieza se manipule de forma brusca o tenga pequeñas características que se puedan romper fácilmente, debe utilizar procesos que produzcan piezas más duraderas.
• Aspecto: Algunos procesos de impresión 3D (como FDM) producen líneas de capas o manchas y granitos que pueden resultar demasiado antiestéticos si se intenta fabricar piezas que deben tener un buen aspecto. Otros procesos no ofrecen muchas opciones de color.
• Requisitos de posprocesamiento: algunos procesos de impresión 3D requieren más posprocesamiento, como la eliminación del soporte o el acabado de la superficie, y otros requieren un posprocesamiento para cumplir con requisitos específicos de la pieza. Elegir el proceso de impresión 3D adecuado puede ahorrar tiempo y dinero en posprocesamiento.
• Limitaciones de tamaño: considere el tamaño del objeto que desea imprimir y asegúrese de que la tecnología que elija pueda imprimir en ese tamaño. Algunas impresoras 3D pueden producir artículos más grandes de manera económica, mientras que otros procesos de impresión 3D pueden requerir que corte la pieza en varias partes y luego las ensamble o que pague por el tiempo de impresión en máquinas mucho más grandes y costosas.
• Velocidad de producción: evalúa la rapidez con la que necesitas tu objeto impreso en 3D. Algunas tecnologías, como FDM, pueden ser lo suficientemente rápidas para pequeñas cantidades con un plazo de entrega de días, mientras que SLS o Multi Jet Fusion (MJF) serán más eficientes para lotes más grandes y plazos de entrega más cortos. Todos los tipos de impresión 3D pueden volverse "más rápidos" simplemente utilizando más máquinas para producir las piezas.
• Costo: El costo de la impresión 3D puede variar significativamente según la tecnología, los requisitos, los materiales y el equipo. Algunas tecnologías son simplemente 10 veces más caras desde el principio.
• Consideraciones medioambientales: algunos procesos de impresión 3D generan más residuos o requieren materiales peligrosos. El filamento de ácido poliláctico (PLA) es de origen biológico y se puede convertir en abono industrial, mientras que otras materias primas para impresión 3D son peligrosas para la salud y el medio ambiente. Es posible que desee considerar el impacto medioambiental del proceso de fabricación elegido y tomar una decisión informada en función de sus objetivos de sostenibilidad.

Hemos analizado los factores que puede considerar al seleccionar un proceso de impresión 3D adecuado para usted. También ofrecemos servicios de diseño y fabricación de impresión 3D en American Filament, así que no dude en comunicarse con nosotros a sales@americanfilament.us y lo ayudaremos a resolver todo esto. Ahora, analicemos algunos procesos de impresión 3D que debe tener en cuenta.

Modelado por deposición fundida (FDM):

Primero, vamos a dar un poco de contexto sobre la impresión FDM. La impresión FDM funciona calentando y empujando un filamento de plástico (normalmente filamento PLA, pero también hay una variedad de materiales de filamento disponibles) a través de un orificio para depositar plástico poco a poco, capa por capa, para construir la pieza desde la plataforma de impresión. Imagine una pistola de pegamento caliente en un brazo robótico que empuja el pegamento caliente hacia afuera en lugares específicos para hacer algo. La impresión 3D FDM es en realidad bastante similar. A menudo se requieren estructuras de soporte debajo de los voladizos (para evitar que la boquilla empuje el plástico hacia el aire) y se eliminan durante el posprocesamiento.

Ahora veremos cómo se compara FDM en términos de materiales, apariencia, posprocesamiento, límites de tamaño, velocidad de producción y costo.

Materiales: FDM ofrece una amplia gama de materiales plásticos que van desde PLA hasta compuestos de fibra de carbono. Estos materiales pueden ser fuertes, rígidos, resistentes e incluso conductores de electricidad. FDM ofrece materiales que abarcan aproximadamente lo que está disponible en piezas moldeadas por inyección.

Aspecto: Las piezas FDM se pueden imprimir en una amplia gama de colores similar a la de las piezas moldeadas por inyección. También es posible realizar impresiones 3D multicolor, una capacidad que no es común entre los procesos de impresión 3D. Las impresiones FDM de bajo coste pueden presentar líneas de capa visibles o manchas y granitos, pero las impresoras 3D de alta calidad pueden imprimir piezas que son prácticamente sin costuras. Muchos de los problemas de aspecto se pueden solucionar en el posprocesamiento, pero eso te costará tiempo o dinero.

Posprocesamiento: las piezas FDM están hechas de plástico, por lo que todo lo que pueda hacer con un plástico lo puede hacer con las piezas FDM, como lijar, pintar, alisar con vapor químico o derretir y fusionar las piezas.

Límites de tamaño: De todas las opciones de impresión 3D, las impresoras 3D FDM son las que pueden producir piezas grandes de forma más económica. Muchas impresoras FDM económicas tienen un tamaño de 12” x 12” x 12” (300 x 300 x 300 mm), numerosas impresoras FDM industriales llegan a medir hasta 40” x 40” x 40” (1000 mm x 1000 mm x 1000 mm) y es muy posible encontrar máquinas que sean incluso más grandes. Si desea imprimir objetos grandes en 3D, la impresión 3D FDM sin duda merece la pena.

Velocidad de producción: una sola impresora 3D FDM es relativamente lenta. Las piezas pequeñas se pueden imprimir en 30 minutos, mientras que las piezas más grandes y con mucho detalle pueden tardar varios días. La impresión FDM puede ser rápida para la producción de lotes grandes si su proveedor utiliza muchas impresoras 3D simultáneamente. Es posible que las granjas de impresión 3D contengan cientos o incluso miles de impresoras 3D, lo que hace que la impresión 3D FDM sea capaz de producir miles de piezas en una sola semana.

Costo: La impresión 3D FDM ofrece el costo más bajo en el extremo inferior, pero algunos procesos de alta gama dentro de FDM (como la impresión en materiales de grado de ingeniería) pueden costar tanto como los procesos de impresión 3D alternativos.

Consideraciones medioambientales: La impresión 3D FDM utiliza plástico y, por lo tanto, produce residuos plásticos. Algunos plásticos se pueden reciclar, mientras que otros no.

La impresión FDM es el tipo de impresión 3D más popular entre los aficionados a la impresión 3D, debido a su asequibilidad y accesibilidad. La FDM también tiene muchos usos en aplicaciones industriales por las mismas razones y porque es muy buena para producir piezas grandes, estructurales o funcionales. Probablemente quieras considerar la impresión 3D FDM como el proceso adecuado para ti y solo descartarla como el proceso adecuado si sus deficiencias (las piezas están hechas con plástico y pueden tener imperfecciones en la superficie como líneas de capas o manchas y granitos) la descalifican en función de tus necesidades.

Estereolitografía (SLA)

La impresión 3D por SLA utiliza una resina de fotopolímero que se solidifica cuando se expone a la luz ultravioleta (UV). Se sumerge una plataforma de construcción en el tanque de resina y un láser o proyector cura selectivamente la resina capa por capa para crear la forma deseada. Después de la impresión, se limpia la pieza, se eliminan las estructuras de soporte y se poscura con luz ultravioleta para solidificarla aún más y mejorar las propiedades mecánicas. La impresión 3D por SLA es conocida por su acabado superficial suave y su capacidad para producir piezas con detalles muy pequeños. Ahora hablemos de las ventajas y desventajas de la impresión 3D por SLA.

Materiales: La SLA ofrece relativamente pocos materiales (todos ellos plásticos termoendurecibles), porque el proceso mediante el cual se polimeriza la resina no funciona con cualquier material. Sin embargo, dentro de los plásticos disponibles, existe una gama decente de propiedades de los materiales, por lo que puede seleccionar distintos rangos de dureza, resistencia y resistencia al calor.

Aspecto: Las piezas SLA son conocidas por su acabado suave y estéticamente agradable. El proceso SLA es ideal para miniaturas de juegos de mesa o piezas artísticas. Las piezas SLA son generalmente grises, pero puedes agregar pigmentos a la pieza para que tenga un color diferente. Debido al proceso que se utiliza para hacer impresiones SLA, no podrás tener múltiples colores en una sola capa de la impresión SLA.

Posprocesamiento: El proceso SLA en sí tiene más pasos que podrían llamarse posprocesamiento, y estos pasos agregan tiempo para cada impresión que se realiza en SLA, pero debido a que SLA tiene capacidades multicolor limitadas, necesitará tener una pieza pintada si desea que tenga múltiples colores.

Límites de tamaño: En términos generales, las impresoras 3D SLA tienen un volumen de construcción pequeño, por lo que es más costoso producir impresiones 3D SLA de gran tamaño. Una impresora 3D SLA de escritorio típica para el consumidor tiene un volumen de construcción de solo 5 x 3 x 6 pulgadas (130 x 82 x 160 mm), pero es posible encontrar impresoras 3D de resina industriales de gran tamaño que miden 60 x 30 x 22 pulgadas (1500 x 750 x 550 mm) o incluso más grandes.

Velocidad de producción: las impresoras 3D SLA son relativamente rápidas, ya que pueden solidificar varios puntos de una capa al mismo tiempo. El tiempo que lleva producir una pieza es aproximadamente 2 o 3 veces más rápido que la impresión 3D FDM, y se pueden utilizar muchas impresoras 3D en paralelo para producir muchas piezas rápidamente.

Costo: La impresión 3D SLA es el segundo proceso de impresión 3D más barato (en términos generales) detrás de la impresión 3D FDM.

Consideraciones medioambientales: La impresión 3D SLA utiliza algunos productos químicos contaminantes que son peligrosos para la salud y el medio ambiente. Se pueden manipular de forma segura, pero, en definitiva, la impresión 3D SLA no es una opción muy respetuosa con el medio ambiente.

La impresión 3D SLA es el método más popular para imprimir piezas pequeñas y muy detalladas que deben tener un buen aspecto. Sus principales desventajas son que requiere un paso de pintura si desea obtener piezas multicolor y el proceso en sí es relativamente sucio en comparación con la impresión 3D FDM. ¡Es un proceso relativamente barato y sin duda vale la pena considerarlo para sus impresiones artísticas o estéticamente agradables!

Procesamiento digital de luz (DLP)

La DLP es similar a la SLA, pero utiliza un proyector de luz digital en lugar de un láser para curar la resina de fotopolímero. Se expone toda la capa a la vez, lo que la hace más rápida que la SLA, pero el tamaño de construcción suele ser menor. La DLP produce piezas con alta resolución y superficies lisas, comparables a la SLA. En general, la DLP es muy similar a la SLA (desde la perspectiva de alguien que busca el proceso adecuado para fabricar una pieza), así que consulte la SLA para tener una idea de si la DLP se adapta a sus necesidades.

Fusión de chorro múltiple (MJF)

La MJF es una tecnología de impresión 3D basada en polvo que utiliza un material de grano fino y un agente de fusión. Una matriz de inyección de tinta aplica selectivamente el agente de fusión sobre una capa de polvo y un elemento calefactor fusiona el material. Este proceso se repite capa por capa de manera similar a otros procesos de impresión 3D. La MJF produce piezas con gran detalle, buenas propiedades mecánicas y tiempos de producción relativamente rápidos. No se necesitan estructuras de soporte porque simplemente se sostiene con el polvo que está debajo y cualquier polvo restante se elimina y se puede reutilizar después de la impresión.

Materiales: MJF ofrece una amplia gama de opciones de materiales similares a los materiales disponibles en la impresión 3D FDM. El proceso MJF en sí mismo produce piezas relativamente homogéneas e isotrópicas que pueden alcanzar su máxima resistencia y durabilidad.

Aspecto: Las piezas MJF pueden tener detalles finos, pero tienen una rugosidad superficial similar a la del papel de lija o a una pieza fundida, lo que les da un aspecto mate. Algunas máquinas MJF pueden imprimir piezas en varios colores.

Posprocesamiento: las piezas MJF se pueden alisar mediante lijado, pulido químico y pulido a máquina. Se les puede dar un acabado adicional con recubrimientos como tintes o pinturas.

Límites de tamaño: las impresoras MJF existen en una amplia gama de tamaños. No existen impresoras MJF de escritorio para el consumidor, y una impresora MJF industrial típica mediría alrededor de 11 x 15 x 15 pulgadas (284 x 380 x 380 mm), pero debe comunicarse con un proveedor para ver qué capacidades tiene.

Velocidad de producción: las impresoras 3D MJF son muy rápidas, ya que cada capa se funde rápidamente en cuestión de segundos. El tiempo que se tarda en producir una pieza suele ser entre 100 y 1000 veces más rápido que la impresión 3D FDM, y se pueden utilizar muchas impresoras 3D en paralelo para producir muchas piezas rápidamente.

Coste: La impresión 3D con MJF es un proceso relativamente caro. Las patentes de MJF siguen vigentes, por lo que actualmente no existen impresoras MJF de nivel de aficionado en el mercado. Una impresora MJF de “nivel de entrada” cuesta más de 100.000 dólares, y la empresa de impresión 3D debe recuperar ese dinero. Como las impresoras MJF son tan rápidas, la amortización del coste de impresión de cada pieza producida es menor de lo que sería de otro modo, pero las piezas MJF de nivel de entrada son en la mayoría de los casos más caras que las piezas FDM o SLA de nivel de entrada.

Consideraciones ambientales: La impresión 3D con MJF utiliza plásticos. Algunos plásticos se pueden reciclar y otros no. Debido a que MJF utiliza polvo y no requiere soportes, MJF utiliza los materiales de manera eficiente y el proceso de producción en sí mismo produce relativamente pocos desechos.

La MJF es el primer proceso puramente industrial del que hemos hablado hasta ahora. Tanto la FDM como la SLA tienen opciones de grado industrial, pero también tienen alternativas de grado de consumo de menor costo. Las impresoras MJF son increíblemente rápidas, por lo que se puede enviar una pieza individual a su domicilio más rápido de lo que podría lograr incluso una granja de impresión con impresoras FDM. Las piezas MJF son relativamente resistentes porque el proceso se presta a piezas finales más isotrópicas y homogéneas.

Sinterización selectiva por láser (SLS)

El SLS utiliza un láser de alta potencia para sinterizar material en polvo (como nailon, poliamida o metales) capa por capa. Dado que el polvo no sinterizado proporciona soporte, no se necesitan estructuras de soporte adicionales. Una vez finalizado el proceso, la pieza se retira del lecho de polvo y cualquier exceso de material se cepilla o se sopla. El SLS es conocido por su capacidad para producir piezas complejas y funcionales con buenas propiedades mecánicas.

Materiales: SLS ofrece la más amplia gama de materiales, incluidos plásticos y metales. Las propiedades de los materiales obtenidos con la impresión SLS pueden ser muy buenas si la pieza se procesa correctamente. Se han fabricado y probado con éxito motores de cohetes con este proceso.

Aspecto: Las piezas SLS generalmente tienen una superficie ligeramente rugosa. Las piezas SLS suelen ser monocromáticas (de un solo color), pero las investigaciones y los desarrollos recientes han producido piezas SLS multicolores, por lo que existe la posibilidad de que en el futuro se fabriquen piezas SLS multicolores.

Posprocesamiento: las piezas SLS se pueden alisar mediante lijado, pulido químico y pulido a máquina. Se les puede dar un acabado adicional con recubrimientos como tintes o pinturas. Además, las piezas SLS de metal suelen ser posprocesadas mediante máquinas, anodización u otros procesos de acabado de metales.

Límites de tamaño: las impresoras SLS existen en una amplia variedad de tamaños. Algunas impresoras SLS tienen el tamaño de un automóvil pequeño, pero a menudo el volumen de construcción de estas impresoras es de aproximadamente 12 x 12 x 12 pulgadas (300 x 300 x 300 mm).

Velocidad de producción: las impresoras SLS pueden ser muy rápidas, pero su velocidad depende del material con el que se imprima. Las piezas de metal requieren más energía para fundirse y, por lo tanto, es más difícil imprimirlas rápidamente.

Costo: la impresión SLS en metal es el tipo de impresión 3D más costoso que hemos analizado. Por otro lado, la impresión SLS en plástico es bastante competitiva con algunas de las otras opciones de impresión 3D en plástico que ya hemos analizado.

Consideraciones medioambientales: Las impresoras SLS requieren mucha energía y espacio. Algunas impresoras SLS requieren edificios enteros para satisfacer las necesidades de energía y ventilación. El impacto medioambiental también depende en cierta medida del material que se utilice.

La impresión 3D SLS es la opción de impresión 3D más versátil y de más alto nivel que hemos analizado hasta ahora. Si desea imprimir metal en una forma compleja que es difícil de crear mediante máquinas tradicionales, fundición u otros procesos de metalistería, esta es la opción adecuada. Si desea imprimir una pieza de plástico, probablemente desee considerar primero una de las otras opciones anteriores.

En conclusión

Cada uno de estos procesos de impresión 3D tiene sus ventajas y desventajas. El mejor proceso para sus necesidades depende de varios factores y de los requisitos de sus piezas, incluidos los materiales, la apariencia, el posprocesamiento, los límites de tamaño, la velocidad de producción y el costo. Si necesita ayuda para decidir, envíenos un correo electrónico a sales@americanfilament.us y lo guiaremos a través del proceso de fabricación de sus piezas, ya sea que necesite 1 de ellas o 100 000.