La fabricación aditiva, o impresión 3D, es el proceso de convertir diseños digitales en objetos tridimensionales. Es una forma conveniente y asequible de hacer prototipos, así como productos terminados, lo que lo hace popular entre las empresas, los aficionados y los inventores.
Una de las tecnologías utilizadas por las impresoras 3D de hoy en día se llama sinterización láser selectiva (SLS). Durante el SLS, pequeñas partículas de plástico, cerámica o vidrio se fusionan mediante el calor de un láser de alta potencia para formar un objeto sólido y tridimensional.
El proceso SLS fue desarrollado y patentado en la década de 1980 por Carl Deckard, entonces estudiante de pregrado en la Universidad de Texas, y su profesor de ingeniería mecánica, Joe Beaman.
Deckard y Beaman participaron en la fundación de una de las primeras empresas de impresión 3D, Desk Top Manufacturing (DTM) Corp., en 1989. En 2001, DTM fue vendido a 3D Systems, una compañía que había desarrollado previamente su propio método de impresión 3D, aunque muy diferente, conocido como estereolitografía.
Cómo funciona: SLS
Mientras que Deckard y Beaman patentaron el proceso de sinterización láser selectiva, distaron mucho de ser los primeros en utilizar la sinterización, el proceso de creación de objetos a partir de polvos mediante difusión atómica, para crear un objeto tridimensional. La sinterización se ha utilizado durante miles de años para crear objetos cotidianos como ladrillos, porcelana y joyas.
Como todos los métodos de impresión 3D, un objeto impreso con una máquina SLS comienza como un archivo de diseño asistido por computadora (CAD). Los archivos CAD se convierten a .Formato STL, que puede ser entendido por un aparato de impresión 3D.
Los objetos impresos con SLS están hechos con materiales en polvo, más comúnmente plásticos, como nylon, que se dispersan en una capa delgada en la parte superior de la plataforma de construcción dentro de una máquina SLS.
Un láser, que es controlado por una computadora que le dice qué objeto «imprimir», pulsa hacia abajo en la plataforma, trazando una sección transversal del objeto en el polvo.
El láser calienta el polvo justo por debajo de su punto de ebullición (sinterización) o por encima de su punto de ebullición (fusión), lo que fusiona las partículas del polvo para formar una forma sólida.
Una vez que se forma la capa inicial, la plataforma de la máquina SLS cae, generalmente en menos de 0,1 mm, exponiendo una nueva capa de polvo para que el láser rastree y fusione. Este proceso continúa una y otra vez hasta que se ha impreso todo el objeto.
Cuando el objeto está completamente formado, se deja enfriar en la máquina antes de ser retirado.
A diferencia de otros métodos de impresión 3D, SLS requiere muy pocas herramientas adicionales una vez que se imprime un objeto, lo que significa que los objetos generalmente no tienen que ser lijados o alterados una vez que salen de la máquina SLS.
SLS no requiere el uso de soportes adicionales para mantener un objeto unido mientras se imprime. Estos soportes a menudo son necesarios con otros métodos de impresión 3D, como la estereolitografía o el modelado de deposición fusionada, lo que hace que estos métodos consuman más tiempo que los SLS.
Lo que se hace
Las máquinas SLS pueden imprimir objetos en una variedad de materiales, como plásticos, vidrio, cerámica e incluso metal (que es un proceso relacionado conocido como sinterización láser directa de metal). Esto lo convierte en un proceso popular para crear tanto prototipos como productos finales.
SLS ha demostrado ser particularmente útil para industrias que solo necesitan una pequeña cantidad de objetos impresos en materiales de alta calidad. Un ejemplo de esto es la industria aeroespacial, en la que el SLS se utiliza para construir prototipos de piezas de aviones.
Debido a que los aviones se construyen en pequeñas cantidades y permanecen en servicio durante muchos años, no es rentable para las empresas producir moldes físicos para piezas de aviones. Estos moldes serían demasiado caros de fabricar y luego tendrían que almacenarse durante largos períodos de tiempo sin dañarse ni corroerse.
Con SLS, las empresas pueden crear prototipos que se almacenan digitalmente como .Archivos STL, que pueden rediseñar o reimprimir según sea necesario.
Debido a que las máquinas SLS pueden imprimir en una gama de materiales de alta calidad, desde plástico flexible hasta cerámica de grado alimenticio, SLS también es un método popular para imprimir productos personalizados en 3D, como audífonos, retenedores dentales y prótesis.
Y debido a que los objetos impresos con SLS no dependen de moldes ni requieren herramientas adicionales, este método de fabricación también es útil para cualquier persona que desee imprimir un objeto altamente complejo o particularmente delicado.
Empresas que utilizan SLS
3D Systems Inc. es la compañía más a menudo asociada con la impresión SLS en los Estados Unidos. La compañía imprime piezas de construcción a pedido para los clientes, pero también vende sus máquinas SLS para su uso en negocios y fabricación.
También hay muchas empresas en los Estados Unidos que utilizan máquinas SLS para proporcionar a sus clientes prototipos y piezas terminadas de alta calidad.
SLS en casa
Aunque hay muchas impresoras 3D de escritorio en el mercado, la mayoría de estas impresoras utilizan un método de impresión descendente como modelado por deposición fundida (FDM), no SLS.
Debido a que el SLS requiere el uso de láseres de alta potencia, a menudo es más caro (y potencialmente más peligroso) para su uso en el hogar. Sin embargo, hay varios intrépidos inventores que están trabajando en sus propias versiones de impresoras SLS de escritorio.
Andreas Bastian, estudiante de ingeniería de Swarthmore College, desarrolló recientemente una impresora SLS de bajo costo que crea objetos de cera y carbono.
Y la impresora Focus SLS es otra máquina SLS «casera» que podría llevar esta tecnología a los hogares de los consumidores. Las instrucciones para construir su propia impresora Focus SLS están disponibles en Thingiverse.
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