Resumen: La impresión 3D mediante procesamiento digital de luz (DLP) utiliza luz proyectada para curar la resina fotopolimérica, lo que permite producir piezas con una precisión excelente, un acabado superficial liso y propiedades funcionales del material. Al combinar velocidad, fiabilidad y una amplia compatibilidad con materiales, la tecnología DLP sirve de puente entre la creación de prototipos y la producción, ofreciendo piezas isotrópicas de alto rendimiento para aplicaciones en los sectores de la automoción, aeroespacial, industrial, médico y de consumo. La fotopolimerización programable P3™ de Stratasys mejora la tecnología DLP con un control de proceso de bucle cerrado y un sistema de separación neumático patentado que garantiza una precisión, repetibilidad y calidad de superficie excepcionales.
DLP® es una tecnología de proyección de luz. La impresión 3D DLP se utiliza para crear piezas de alta precisión con superficies lisas, utilizando materiales de alto rendimiento que aportan propiedades funcionales a las piezas producidas.
Esto hace que la tecnología sea muy adecuada para la producción de piezas, una buena alternativa al moldeo por inyección para la fabricación de bajos volúmenes.
La impresión DLP es una tecnología de impresión 3D basada en resina que utiliza un proyector de procesamiento digital de luz (DLP) para curar rápidamente la resina fotopolimérica líquida, solidificando capas enteras simultáneamente para construir objetos 3D.
El proyector de luz digital proyecta la imagen de una capa completa de forma simultánea, curando la resina fotopolimérica líquida en una sola exposición. La resina se solidifica rápidamente cuando se expone a longitudes de onda específicas de luz UV emitidas por el proyector. Una vez que cada capa se endurece, la plataforma de construcción se eleva con precisión, permitiendo que la resina fresca fluya por debajo para la siguiente sección transversal. Este método de proyección de capa completa permite velocidades de impresión más rápidas en comparación con otras tecnologías de impresión 3D basadas en resina.
El DLP es un método digital de proyección de luz, lo que significa que controla píxeles individuales en la pantalla: color, brillo y contraste. En esencia, el DLP utiliza un dispositivo de microespejos digitales (DMD) para reflejar la luz hacia los píxeles deseados.
Desarrollado por primera vez por Texas Instruments en 1987, un DMD está compuesto por miles de espejos microscópicos. Diez años más tarde, Digital Projection utilizó esta tecnología para crear el primer proyector DLP.
El proyector puede controlar cada espejo de forma individual para reflejar la luz hacia la pantalla o alejarla (hacia un disipador de haz). Además, los espejos pueden girarse rápidamente para «encender» y «apagar» la luz, con el fin de reducir el brillo efectivo del color (o de la escala de grises).
En lo que respecta a las impresoras DLP, el proyector DLP propiamente dicho es solo un componente (aunque fundamental) de una compleja máquina de impresión 3D. Las impresoras 3D DLP tienen cuatro componentes principales:
Así es como interactúan entre sí para imprimir una pieza 3D:
1. La cubeta contiene una resina fotopolimérica, es decir, un tipo de plástico que se endurece al exponerse a la luz.
2. Una membrana flexible situada en el fondo de la cubeta (debajo de la plataforma de construcción) se expande hacia abajo y entra una fina capa de resina. 
3. El proyector DLP endurece una capa completa de la pieza impresa en 3D de una sola vez, proyectando una imagen de esa capa sobre la superficie de la resina en la cubeta.
4. La membrana se contrae hacia arriba para conectarse con la plataforma de impresión y se cura una fina capa de resina entre la membrana y la plataforma de impresión.
5. La plataforma de impresión se eleva (muy ligeramente; esta es la resolución del eje Z) para permitir que fluya más resina por debajo.
6. Los pasos 2 a 5 se repiten para cada capa hasta que la pieza está completa.
La fabricación aditiva (AM) se puede clasificar de varias maneras, pero quizás la más sencilla sea partir del material utilizado. Para simplificarlo en exceso, estas son las categorías de materiales:
Todos los tipos de plástico pasan de un estado más fluido o moldeable a su estado «final». La principal diferencia entre los termoplásticos y los termoestables es la reversibilidad de este cambio. Los termoplásticos pasan por un proceso totalmente bidireccional cuando se endurecen o se fijan en un estado «permanente».
Este proceso puede revertirse para recuperar la materia prima original. Por el contrario, los termoestables —como su nombre indica— quedan fijados en su estado. Una vez que el plástico se ha curado, no puede volver a su estado original.
Otra forma de verlo es lo que ocurre cuando se aplica calor al plástico endurecido:
Cualquier tecnología de fabricación aditiva (por lo general) funciona con un solo tipo de categoría de material.
La ISO reconoce siete grupos principales de tecnologías de fabricación aditiva:
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Término ISO |
Variaciones |
Categoría de material utilizada |
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Inyección de aglutinante |
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Metal (y otros materiales no plásticos) |
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Deposición de energía dirigida |
LDW, EBAM, LENS |
Metal |
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Extrusión de material |
FDM |
Termoplásticos |
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Inyección de material |
PolyJet |
Termoestables |
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Fusión en lecho de polvo |
SAF |
Termoplásticos |
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Laminado de láminas |
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Metal |
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Fotopolimerización en cubeta |
SLA, DLP, LCD |
Termoestables |
De este resumen
se desprende claramente que la tecnología DLP es la más parecida a otras formas de fotopolimerización en cubeta. Dicho esto, resulta útil comparar todas las formas de impresión 3D con polímeros para ver cuándo es mejor utilizar la tecnología DLP y cuándo son preferibles otros métodos.
Analicemos más detenidamente la fotopolimerización en cubeta y sus diversas variantes.
La SLA comparte muchas características con la DLP:
Las principales diferencias están relacionadas con el tipo de fuente de UV y la dirección de impresión:
La tecnología LCD está aún más relacionada con la impresión 3D DLP. En este caso, ambas tecnologías utilizan una imagen proyectada para curar cada capa de una sola vez, y ambas exponen la resina fotopolimérica desde la parte inferior. Estas son las diferencias entre ambas:
Mientras que el DLP utiliza un proyector con DMD (espejos microscópicos) para reflejar la luz UV sobre la resina fotopolimérica, el LCD utiliza una matriz de LED UV que quedan parcialmente enmascarados por una pantalla LCD para determinar qué puntos deben curarse. Por esta razón, la impresión 3D LCD se denomina a veces impresión 3D SLA enmascarada (mSLA). La DLP es una tecnología de fabricación aditiva más madura y se basa en componentes más fiables y duraderos, aunque más caros. También proporciona una mayor irradiancia que la LCD, lo que significa que puede trabajar con una mayor variedad de materiales. La LCD es susceptible al sangrado de píxeles y a la degradación desigual de la fuente de luz, por lo que suele verse más en impresoras 3D para aficionados, ya que pueden sacrificar cierto nivel de repetibilidad y precisión a cambio de un menor coste.
A riesgo de generalizar en exceso, resumamos las diferencias fundamentales entre las impresoras DLP, LCD y SLA. La mayoría de los valores de la tabla siguiente varían considerablemente en función del precio, el material y otros factores. No obstante, debería ofrecer una idea general de las ventajas, los inconvenientes y cuándo utilizar cada una de estas tecnologías de impresión 3D basadas en resina:
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SLA |
LCD |
DLP |
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Longitud de onda de la fuente de luz |
355 nm |
405 nm |
385 nm |
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Materiales de alto rendimiento |
Amplia gama |
Limitada |
Amplia gama |
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Velocidad de impresión |
Media/rápida |
Muy rápida |
Rápida |
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Tamaño de impresión |
Pequeño a grande |
De pequeño a mediano |
Pequeño |
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Precio (hardware) |
De medio a alto |
Bajo |
De medio a alto |
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Exactitud y precisión |
Excelente |
Media |
Excelente |
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Aplicaciones típicas |
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Cada método de fabricación aditiva tiene sus ventajas y sus inconvenientes, y la tecnología DLP no es una excepción. Dicho esto, la tecnología DLP podría ser la mejor opción en términos generales. En la mayoría de las tecnologías de fabricación aditiva, existe una clara disyuntiva entre la estética y el rendimiento. El modelado por deposición fundida (FDM), por ejemplo, destaca en cuanto a resistencia, rendimiento y durabilidad. Sin embargo, su precisión y acabado superficial no son suficientes para determinadas piezas destinadas al uso final. Por otro lado, PolyJet ofrece un acabado superficial, una textura y un color que son, sin duda, los mejores de su clase.
Sin embargo, la mayoría de los materiales PolyJet no resisten el paso del tiempo. Cada una de estas (y otras) tecnologías de fabricación aditiva son excepcionales para determinadas aplicaciones y, por supuesto, deben utilizarse en esos casos.
El DLP, por su parte, combina una calidad de pieza muy buena con materiales funcionales y un bajo coste por pieza.
Otras ventajas incluyen:
La tecnología DLP permite la impresión 3D utilizando materiales con una gran variedad de propiedades. Su fuente de luz UV de 385 nm es ideal para polimerizar una amplia gama de resinas. El denominador común de todos los materiales compatibles es que deben ser fotopolímeros. (Recuerde que todo el proceso de impresión DLP se basa en la polimerización de la resina mediante luz).
Los fotopolímeros DLP se pueden agrupar en las siguientes categorías funcionales:
Los materiales resistentes a altas temperaturas tienden a ser más frágiles, mientras que los materiales más elásticos o resistentes suelen tener una menor resistencia a la temperatura. Esto debe tenerse en cuenta a la hora de determinar el material más adecuado para su aplicación.
Estos materiales son los más versátiles en lo que respecta a la impresión 3D con DLP. Presentan las siguientes ventajas:
Los materiales resistentes pueden soportar impactos o movimientos repetitivos. Aunque su elasticidad puede variar, suelen compartir una alta resistencia al impacto. Los materiales DLP resistentes se pueden clasificar según el tipo de termoplástico que imitan, por ejemplo:
Estos materiales imitan al caucho en diversas formas, para aplicaciones tales como:
Los fotopolímeros elastoméricos se cuantifican mediante:
En términos generales, los materiales con valores Shore más bajos pueden estirarse más (mayor alargamiento a la rotura). Los elastómeros más duros pueden utilizarse para prototipos de forma, ajuste y funcionales, mientras que los elastómeros más blandos suelen emplearse con mayor frecuencia en juntas y sellos.
Se trata de materiales DLP que pueden soportar una exposición prolongada al calor, lo que suele cuantificarse mediante la medición de su temperatura de deflexión térmica (HDT). También pueden estar certificados para resistir el fuego, el humo y la toxicidad (FST). Los materiales resistentes al calor también suelen resistir bien la humedad, lo que se traduce en una mejor estabilidad dimensional a largo plazo. Tenga en cuenta que los materiales para altas temperaturas suelen ser más frágiles que otras categorías de materiales. En aplicaciones que impliquen tensiones repetidas, impactos o riesgo de caídas, se debe evitar el uso de estos materiales.
Su alta precisión y su acabado superficial liso hacen que el DLP sea adecuado para la impresión de dispositivos médicos, utilizando materiales especiales de grado médico que han sido certificados de acuerdo con los requisitos normativos y las normas pertinentes.
Las categorías generales anteriores pueden utilizarse para muchas aplicaciones. Para casos de uso que requieran propiedades especializadas (por ejemplo, protección ESD, retardancia de llama), pueden utilizarse otros materiales para fines especiales. Estos materiales 3D pueden definirse por el material termoplástico tradicional al que sustituyen, por ejemplo:
El diseño para la fabricación aditiva (DfAM) se basa en la idea de que la impresión 3D no empieza solo con la impresora en sí, sino con el diseño de la pieza. El diseño actual se realiza teniendo en cuenta las limitaciones de los métodos de producción tradicionales. Dado que nos enfrentamos a un método de producción fundamentalmente diferente, el diseño de las piezas no debería verse limitado por restricciones irrelevantes. El DfAM le permite aprovechar todo el potencial de la fabricación aditiva.
Al utilizar la fabricación aditiva para piezas de producción, el diseño para esta tecnología es fundamental para aprovechar las verdaderas ventajas de la AM. Un buen DfAM puede ayudarle a mejorar la calidad, la funcionalidad y el rendimiento, lo que se traduce en menores costes generales y un mayor número de aplicaciones viables para la producción aditiva. Además, si diseña para la fabricación aditiva, a menudo puede consolidar varias piezas en una sola pieza integrada, reduciendo así el trabajo de montaje y los retos de calidad que suelen estar asociados a los procesos de montaje manual de precisión.
Paso 1: tenga en cuenta la pieza y la aplicación:
Paso 2: Elige un material de fabricación aditiva:
Paso 3: Ten en cuenta la orientación de la pieza de impresión:
La orientación de la pieza también puede afectar a la calidad de la superficie:
Paso 4: Ten en cuenta los requisitos de soporte:
Paso 5 - Limpieza y poscurado:
Por ejemplo, la válvula Venturi que se muestra a continuación (en sección transversal) es totalmente autoportante, siempre que se imprima en la orientación que se muestra a la izquierda (tres puertos orientados hacia abajo y uno hacia arriba). Si se imprimiera en la otra orientación, la salida de fluido interna central (marcada en rojo) necesitaría soporte.
Sin embargo, para imprimir esta pieza en serie, la densidad de anidamiento juega un papel fundamental. Si todas las piezas tuvieran la misma orientación, cabrían menos en una sola impresión, lo que reduciría el rendimiento. Por lo tanto, era necesario utilizar ambas orientaciones, lo que requería un soporte para una de ellas.
El uso de material de soporte en DLP no es un problema en sí mismo, pero en este caso sí planteaba un reto. La forma lógica de añadir soporte sería así (líneas verdes):
Sin embargo, colocar estructuras de soporte dentro de un tubo cerrado haría que fuera casi imposible retirarlas limpiamente. En su lugar, modificando ligeramente el diseño, la válvula Venturi es totalmente autoportante en ambas orientaciones:
Esta solución añade contrafuertes autoportantes (resaltados en azul) que conectan la pared lateral y la salida central interna de fluido para sostener el puerto sin soporte, al tiempo que permite un flujo de aire sin obstáculos.
La tecnología de impresión 3D DLP ya se utiliza para imprimir piezas de alta calidad, repetibles y totalmente funcionales. Y está llamada a mejorar aún más:
Este método presenta varias ventajas:
La tecnología DLP se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones de fabricación aditiva. El denominador común es cualquier caso en el que se requiera tanto una alta precisión y exactitud de las piezas, o un acabado superficial fino, como un material de alto rendimiento (como materiales resistentes, rígidos, elásticos o resistentes a altas temperaturas). A continuación se presentan algunos ejemplos de casos de uso en los que destaca la impresión 3D DLP:
TryTec quería entrar en el sector de los dispositivos médicos. Tras reunirse con algunos profesionales del sector, comprendieron claramente la necesidad: encontrar una forma de limpiar los dispositivos endoscópicos rápidamente. Tenían una idea, pero la geometría era muy complicada. No parecía adecuada para el moldeo por inyección.
La impresión 3D DLP combinaba dos atributos esenciales necesarios para que este producto despegara:
