¿Qué Es La Sinterización Selectiva Por Láser?

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Sls es un método de impresión 3d en el que pequeñas partículas de plástico, cerámica o vidrio se fusionan mediante el calor de un láser de alta potencia para formar un objeto sólido tridimensional.

Este esquema muestra el sistema de sinterización por láser selectivo.

Este esquema muestra el sistema de sinterización por láser selectivo.

Crédito: Materialgeeza / Creative Commons

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 y productos terminados, haciéndolo popular entre empresas, aficionados e inventores.

Una de las tecnologías utilizadas por las impresoras 3D de hoy en día se llama sinterización selectiva por láser (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 tridimensional.

El proceso SLS fue desarrollado y patentado en la década de 1980 por Carl Deckard, entonces estudiante universitario 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 se vendió a 3D Systems, una compañía que anteriormente había desarrollado la suya propia, aunque mucho más. Diferente, método de impresión 3D conocido como estereolitografía.

Cómo funciona: SLS

Mientras que Deckard y Beaman patentaron el proceso de sinterización por láser selectivo, estuvieron lejos de ser los primeros en usar la sinterización, el proceso de crear objetos a partir de polvos que usan 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 al formato.STL, que puede ser comprendido por un aparato de impresión 3D.

Los objetos impresos con SLS están hechos con materiales en polvo, generalmente plásticos, como el nylon, que se dispersan en una capa delgada en la parte superior de la plataforma de construcción dentro de una máquina SLS.

Un láser, controlado por una computadora que le dice qué objeto "imprimir", pulsa hacia abajo en la plataforma, trazando una sección transversal del objeto sobre 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), que fusiona las partículas del polvo en 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, lo que expone una nueva capa de polvo para que el láser pueda rastrearse y fusionarse. Este proceso continúa una y otra vez hasta que se imprime todo el objeto.

Cuando el objeto está completamente formado, se deja enfriar en la máquina antes de retirarlo.

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 generalmente no es necesario lijar o alterar los objetos una vez que salen de la máquina SLS.

SLS no requiere el uso de soportes adicionales para mantener un objeto unido mientras se está imprimiendo. Tales soportes son a menudo necesarios con otros métodos de impresión 3D, como la estereolitografía o el modelado por deposición fundida, lo que hace que estos métodos requieran más tiempo que el SLS.

[Vea también: Impresión 3D: Qué es una impresora 3D y cómo funciona]

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 directa por láser 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 necesitan solo una pequeña cantidad de objetos impresos en materiales de alta calidad. Un ejemplo de esto es la industria aeroespacial, en la cual se usa SLS para construir prototipos para partes de aviones.

Debido a que los aviones se construyen en pequeñas cantidades y permanecen en servicio durante muchos años, no es rentable para las compañías producir moldes físicos para las partes de los aviones. Estos moldes serían demasiado costosos de fabricar y, por lo tanto, tendrían que almacenarse durante largos períodos de tiempo sin sufrir daños ni corroerse.

Usando SLS, las compañías 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 calidad alimentaria, SLS también es un método popular para la impresión 3D de productos personalizados, como audífonos, retenedores dentales y prótesis.

Y como 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 asociada más frecuentemente con la impresión SLS en los Estados Unidos. La compañía imprime piezas de fabricación a pedido para los clientes, pero también vende sus máquinas SLS para uso en negocios y fabricación.

También hay muchas empresas en los Estados Unidos que utilizan máquinas SLS para proporcionar a sus clientes prototipos de alta calidad y piezas terminadas.

SLS en casa

Si bien hay muchas impresoras 3D de escritorio en el mercado, la mayoría de estas impresoras utilizan un método de impresión hacia abajo como modelado por deposición fundida (FDM), no SLS.

Debido a que 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 inventores intrépidos por ahí que están trabajando en sus propias versiones de impresoras SLS de escritorio.

Andreas Bastian, un estudiante de ingeniería en 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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Suplemento De Vídeo: Máquina de sinterizado láser.




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