Explicación de la impresión 3D de resina volumétrica

Hay varias técnicas de impresión 3D que son adecuadas para la fabricación en masa. Una de estas técnicas es la impresión 3D de resina continua, cubierta esta página. Otro método, que es bastante nuevo, es la impresión 3D volumétrica. En este artículo nos centramos en la tecnología detrás de la impresión 3D de resina volumétrica, sus ventajas y desventajas, las resinas compatibles y las empresas activas en este campo.

¿Qué es la impresión 3D de resina volumétrica?

3DAdept publicado un artículo interesante y lo explicó de la siguiente manera: “La impresión 3D volumétrica es bastante compleja de definir. En este proceso, se proyecta un patrón en un recipiente de líquido de fotopolímero transparente repetidamente desde todos los ángulos. Esta tecnología basada en resina a menudo se compara con la impresión SLA. Sin embargo, lo que lo hace excepcional es el hecho de que, en lugar de curar la resina proyectando una imagen 2D de la capa actual en el contenedor, la impresión 3D volumétrica utiliza varias fuentes de luz para crear puntos de intersección dentro del líquido. Además, mientras que las impresoras 3D a base de resina no pueden soportar el oxígeno, este último se puede utilizar como aditivo en la impresión 3D volumétrica, ya que el operador debe ralentizar la solidificación, ya que los patrones de luz deben atravesar la resina libremente durante cierta distancia”.

En resumen, un tanque lleno de resina de fotopolímero se expone a una fuente de luz y el objeto se imprimirá de una vez, en lugar de capa por capa. El método de cómo exponer la resina a la luz, está patentado por diferentes empresas utilizando diferentes técnicas.

Impresión 3D de resina volumétrica por Ready3D.

Investigadores de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne y fundadores de Fácilmente3D explique cómo comenzó el proyecto: “Durante nuestro Ph.D. estudios, discutimos en múltiples ocasiones nuevos conceptos para la fotopolimerización que implicaban dar forma a los haces en 3D para crear la pieza deseada. El proyecto despegó cuando, en 2017, decidimos probar experimentalmente si podíamos hacer un objeto 3D iluminando una resina fotosensible desde múltiples ángulos. Esta fue la base para la impresión tomográfica. Estos experimentos iniciales fueron sorprendentemente exitosos y nos dimos cuenta de que estábamos en algo.

Imagen de Ready3D: vista esquemática de su impresora 3D volumétrica.

Según la Fácilmente3D, la impresión 3D tomográfica solidifica rápidamente las resinas fotosensibles en tres dimensiones. Mediante el uso de haces de luz con forma desde múltiples ángulos. Como todo el volumen de construcción se ilumina simultáneamente, las piezas a escala de centímetros se producen en solo unos segundos. Después de la impresión, el objeto se separa de la tinta sin curar y se recoge.

Video de Ready3D: impresión 3D volumétrica en vivo registrada en 2018.

Impresión 3D de resina volumétrica por Xolo.

La tecnología detrás xolo3d es diferente en comparación con Ready3D. Su tecnología se explica en publicaciones en Naturaleza: “Xolografía para impresión 3D volumétrica lineal – Nature 588 (2020) 620, DOI: 10.1038/s41586-020-3029-7”.

Imagen de Xolo: La tecnología detrás de la impresora 3D de resina volumétrica Xolography.

su invención se basa en moléculas fotoconmutables. Estas moléculas cambian solo en la intersección (xolografía) de los rayos de luz de dos colores diferentes, lo que permite un curado preciso del material de partida en todo el volumen. En combinación con un nuevo proceso de impresión basado en una hoja de luz generada por láser e imágenes transversales proyectadas, los objetos deseados se generan a partir de modelos 3D virtuales.

Vídeo de Xolo3D: Exposición de un cubo de resina fotosensible con dos fuentes de luz diferentes para curar la pieza final a la vez.

Ventajas potenciales de la impresión 3D de resina volumétrica.

Según las teorías y fuentes, existen diferentes ventajas en la impresión 3D de resina volumétrica. La principal ventaja es la alta velocidad de impresión. Lo cual es más alto porque una impresora 3D volumétrica expone la pieza completa de una vez en lugar de capas de 0,1 mm. Además, no se requieren soportes ya que las piezas impresas “flotan” en la resina. Una tercera ventaja es la ausencia de fuerzas mecánicas entre la pieza y el hardware. En las impresoras 3D normales, la pieza se despega del fondo del tanque de resina, que no está presente en las impresoras 3D volumétricas.

Desventajas potenciales de la impresión 3D de resina volumétrica.

Como la impresión 3D volumétrica aún no está muy extendida, es difícil identificar las desventajas reales de esta técnica. Los puntos de enfoque podrían ser la precisión de las piezas, la disponibilidad de materiales y la transparencia requerida de la resina de fotopolímero. Se espera que algunas de estas posibles desventajas se resuelvan cuando esta tecnología despegue.

Resina compatible con impresión 3D volumétrica.

Al leer la documentación, las publicaciones y las patentes de las empresas que trabajan en la impresión 3D volumétrica, la química basada en acrilato es bien aceptada para estas impresoras. Pero la mayoría de los materiales requieren un compuesto fotosensible específico para reaccionar con dos fuentes de luz diferentes (Xolo3D) o fuentes de luz desde diferentes ángulos (Readily3D). Adicionalmente en ambos casos se informa que las resinas tienen que ser transparentes. Especialmente los requisitos de reactividad específicos hacen que sea difícil simplemente tomar cualquier resina y usarla. Se espera que haya más opciones materiales en los próximos años cuando la tecnología se convierta en la corriente principal.