¿Cuáles son las tecnologías utilizadas en la impresión 3D fotopolimerizable y cuáles son sus ventajas y desventajas?
Existen muchas tecnologías para la impresión 3D, pero entre ellas, la impresión 3D fotopolimerizable es la más antigua y madura. Después de años de desarrollo, han surgido muchas tecnologías nuevas basadas en impresoras 3D fotopolimerizables, incluidas SLA, DLP, LCD, CLIP, MJP, impresión 3D de dos fotones, impresión 3D holográfica, etc. Hoy, Zongwei Cube Fang presenta cinco de las tecnologías de impresión 3D fotopolimerizables.
1. Impresión 3D fotopolimerizable SLA.
La tecnología SLA es la tecnología de impresión 3D más antigua y la tecnología de impresión 3D más madura ampliamente utilizada en la industria. La tecnología fue patentada en 1986 por Charles Hull, cofundador de 3D Systems, Inc., líder de la industria de la impresión 3D. En la actualidad, las impresoras 3D fotopolimerizables industriales a gran escala se basan principalmente en la tecnología SLA.
La longitud de onda de la lámpara generalmente utilizada en las máquinas SLA es un rayo láser de 355 nm. El rayo láser está en el tanque de resina, la dirección de exposición está en la parte superior y la resina líquida se endurece mientras escanea el rayo láser. Baje la plataforma para alcanzar el punto de equilibrio. Por tanto, la superficie de la plataforma es el espesor por debajo de la superficie de la resina. Luego, el rayo láser traza los límites, llenando la sección transversal bidimensional del modelo. Después de que la resina se cura una capa a la vez, la plataforma forma capas una por una controladas por el movimiento del rayo láser antes de crear un objeto tridimensional sólido. En teoría, un rayo láser puede atravesar un gran espacio. Por tanto, la tecnología de impresión SLA puede imprimir modelos de gran tamaño.
Ventajas y desventajas: SLA es la primera tecnología de creación rápida de prototipos con alta madurez, proceso de impresión estable y muchos proveedores de máquinas. Hasta ahora, SLA es la única tecnología de impresora 3D de estereolitografía capaz de imprimir modelos de gran tamaño. Además, existen restricciones sobre las resinas fotopolimerizables catiónicas. Debido al diferente tamaño del láser, la resolución de SLA es menor que la de otras tecnologías de fotocurado. No obstante, la tecnología SLA es lo suficientemente precisa como para imprimir objetos con estructuras complejas y dimensiones diminutas. Hasta ahora, SLA sigue siendo una importante tecnología de impresión disponible en muchos campos como la odontología, juguetes, moldes, automóviles, aeroespacial, etc.
2. Impresión 3D fotopolimerizable DLP.
La tecnología central de la impresión 3D DLP es la tecnología DLP que determina la formación de imágenes y la precisión de la impresión. La tecnología DLP existe desde hace 20 años. La parte central de la tecnología DLP es el semiconductor óptico o dispositivo de microscopio digital o chip DLP inventado por el Dr. Larry Hornback en 1977 y comercializado por Texas Instruments en 1996. Se puede decir que el chip DLP es el dispositivo de conmutación óptica más avanzado del mundo en la actualidad, incluido un microscopio en miniatura compuesto por 2 millones de ejes giratorios. Cada microscopio tiene aproximadamente una quinta parte del tamaño de un cabello humano. Por lo tanto, la impresión DLP 3D tiene una resolución de impresión más alta y el tamaño mínimo de impresión es de 50 m.
Ventajas y desventajas: La precisión es la mayor ventaja de la impresión 3D DLP. Sin embargo, para garantizar una alta precisión, el tamaño de la proyección es limitado. Por lo tanto, la impresión DLP 3D sólo puede imprimir objetos de pequeño tamaño. La tecnología de impresión 3D DLP solo puede imprimir modelos con alta precisión y tamaño pequeño, por lo que se utiliza principalmente en los campos de la fundición de gemas y la odontología.
3. Impresión 3D fotopolimerizable LCD
Desde el escaneo láser SLA hasta la proyección digital DLP y la última tecnología de impresión LCD, observe todas las tecnologías, iluminación e imágenes de impresoras 3D fotopolimerizables. sistemas Gran diferencia, pero casi ninguna diferencia en controles y sistemas paso a paso. La mayor diferencia entre la tecnología de impresión 3D DLP y LCD es el sistema de imágenes. La aplicación de un campo eléctrico a un cristal líquido cambia la disposición molecular, impidiendo el paso de la luz. Debido a la avanzada tecnología de visualización de pantalla LCD, la resolución de la pantalla LCD es muy alta. Sin embargo, durante el proceso de conversión del campo eléctrico, una pequeña cantidad de moléculas de LCD no pueden reorganizarse y la luz se vuelve más débil.
Ventajas y desventajas: Las máquinas LCD son baratas y tienen buena resolución. Sin embargo, las pantallas LCD tienen una vida útil corta y deben reemplazarse periódicamente. El brillo de la impresión 3D LCD es muy débil, solo el 10% de la luz penetra en la pantalla LCD y la pantalla LCD absorbe el 90% de la luz. Además, como se mencionó anteriormente, las fugas parciales pueden exponer la conversión de resina fotosensible del piso, por lo que el fregadero debe limpiarse con regularidad. Actualmente, las impresoras 3D fotopolimerizables LCD se utilizan en odontología, joyería, juguetes y otros campos.
4. Impresión 3D por estereolitografía con clip
El 20 de marzo de 2015, la tecnología CLIP desarrollada por Carbon3DCorp apareció en la portada de Science. El núcleo de esta tecnología es la invención de una membrana permeable al oxígeno, que facilita la impresión continua de la permeabilidad al oxígeno y, por lo tanto, inhibe la polimerización de radicales libres. La tecnología CLIP es la tecnología de vanguardia de DLP. Los principios básicos de la tecnología CLIP no son complicados. La proyección UV en el fondo endurece la resina fotosensible y la resina líquida en el fondo del tanque mantiene un valor superficial estable debido al bloqueo de oxígeno, asegurando así la continuidad del endurecimiento. Las ventanas especiales situadas debajo dejan pasar la luz y el oxígeno. La ventaja más importante de esta tecnología es que puede producir objetos de forma disruptiva entre 25 y 100 veces más rápido que las impresoras 3D fotopolimerizables DLP: la velocidad de impresión potencial teórica puede alcanzar 1.000 veces la de la tecnología DLP, y las capas pueden ser infinitamente mejores. Actualmente, la impresión 3D requiere cortar el modelo 3D en múltiples capas, similar a una superposición de diapositivas, para que no se elimine la rugosidad. Las proyecciones de imágenes de la tecnología CLIP pueden cambiar continuamente, del mismo modo que una presentación de diapositivas evoluciona hasta convertirse en un vídeo superpuesto. Esta es una mejora importante en la tecnología de proyección DLP.
Ventajas y desventajas: La tecnología CLIP es auténtica impresión 3D. Actualmente se trata de una tecnología disruptiva para la tecnología de impresión 3D. No hay duda de que la mayor ventaja de la tecnología CLIP es la rapidez de impresión. Aún así, hay algunas cuestiones técnicas que deben abordarse. Hasta ahora, con la tecnología CLIP se necesitaban resinas de baja viscosidad y modelos en blanco para una impresión rápida. Los dos primeros métodos pueden reponer rápidamente resina en el área de impresión y el último puede reducir la cantidad de cada capa. Por lo tanto, el proceso CLIP no funciona bien con resinas de alta viscosidad y modelos sólidos.
5. Impresión 3D fotopolimerizable MJP
La tecnología MJP también se llama PolyJet. En el año 2000, la empresa israelí Objet solicitó una patente. La impresión 3D MJP puede imprimir modelos de manera eficiente, con múltiples conjuntos de boquillas trabajando juntas. Según los datos del corte del modelo, cientos de boquillas rocían resina fotosensible líquida en capas sobre la plataforma durante la operación, y las boquillas de impresión se mueven a lo largo del plano XY. Después de rociar la resina fotosensible sobre el banco de trabajo, el rodillo alisará la superficie de la resina rociada y la lámpara UVD curará la resina fotosensible. Después de completar la impresión y el endurecimiento de una capa, el banco de trabajo incorporado del equipo reduce el espesor de la capa con mucha precisión y la boquilla continúa rociando resina fotosensible para imprimir y endurecer la siguiente capa. Repita esta operación hasta que se imprima toda la pieza de trabajo.
Ventajas y desventajas: Para la impresión 3D MJP, existen muchas boquillas que pueden rociar una variedad de materiales. Esto le permite imprimir múltiples materiales, múltiples colores al mismo tiempo para cumplir con los requisitos de material, color, rigidez, etc. Hasta el momento, la impresión 3D MJP es la única tecnología capaz de imprimir modelos multicolores. La impresión 3D MJP tiene una precisión de procesamiento extremadamente alta y puede imprimir espesores de capa tan bajos como 16 micrones. El material de soporte se funde o disuelve fácilmente, por lo que el proceso de retirada del soporte es sencillo y no destructivo. Por tanto, la superficie del modelo impreso es lisa. Por último, los tamaños de impresión son teóricamente ilimitados. Pero las impresoras MJP son caras. Estos materiales también son más caros y tienen baja viscosidad. La tecnología MJP se puede aplicar a áreas que requieren una alta precisión de mecanizado. Ahora se utiliza a menudo en fundición de gemas, medicina de precisión, etc.