Lección 8.6Dar formaCapítulo 8 · Fabricación aditiva

Proyección de material (PolyJet)

Proyecta gotas de resina y las cura con luz UV (proyección de material)

La proyección de material funciona como una impresora de inyección de tinta, pero su «tinta» es un plástico líquido que se endurece con luz ultravioleta (UV). Miles de capas finas de gotas se apilan hasta formar un objeto sólido. PolyJet, la versión más conocida, hace prototipos que parecen y se sienten como productos reales: de colores, transparentes y de tacto suave en una sola impresión.

Foto: Varinex, CC BY-SA 4.0, vía Wikimedia Commons

Impresora PolyJet · vista lateral, 5 pasosEl bloque de impresión se muestra a mitad de pasada; los números en círculo corresponden a los pasos de abajo.

Cómo funciona

Proyecta las gotas. El bloque de impresión barre la bandeja de construcción. Sus cabezales (cabezales de inyección de tinta con cientos de boquillas) disparan gotas de fotopolímero (una resina que se endurece con la luz) donde la capa necesita material. Cabezales distintos pueden disparar resinas distintas en la misma pasada.
Nivela la capa. Un rodillo alisa las gotas húmedas, para que cada capa tenga exactamente el mismo espesor.
Cúrala con luz UV. Unas lámparas UV van en ambos extremos del bloque. Inundan la capa fresca de luz ultravioleta, que la endurece casi al instante.
Baja y repite. La bandeja baja una capa, unos 0,016–0,03 mm, y el bloque hace su siguiente pasada. Una pieza necesita miles de pasadas, así que incluso las piezas pequeñas llevan horas.
Lava el soporte. Bajo los voladizos, otras boquillas proyectaron un soporte de gel blando (material temporal que sostiene la pieza). Tras la impresión, lo eliminas con un chorro de agua o lo disuelves en remojo.

Datos clave

Materiales: Fotopolímeros de base acrílica: resinas rígidas, de tipo caucho, transparentes y a todo color, más un soporte de gel. Dos resinas se pueden mezclar gota a gota para lograr una rigidez intermedia
Piezas típicas: Prototipos de aspecto y tacto, mangos de agarre blando, carcasas transparentes, modelos anatómicos y dentales
Tamaño de pieza: Desde unos pocos milímetros hasta unos 0,5 m en la mayoría de las máquinas; las mayores llegan a aproximadamente 1 m
Precisión: Unos ±0,1 mm en detalles pequeños, hasta unos ±0,2 mm en una pieza grande
Acabado superficial: Muy lisa con capas apenas visibles; brillante o mate según dónde tocó el soporte
Tamaño de lote adecuado: Piezas únicas y lotes pequeños, aproximadamente de 1 a 100 piezas
Coste de utillaje y máquina: Sin utillaje. Las impresoras cuestan de decenas de miles a varios cientos de miles de dólares; la resina cuesta mucho más por kilogramo que el filamento FDM
Velocidad: Una pieza del tamaño de la palma de la mano lleva unas pocas horas; una bandeja llena suele funcionar toda la noche

Ventajas y límites

Ventajas

Materiales rígidos, de tipo caucho, transparentes y de colores en una sola impresión
Detalle muy fino y superficies lisas directamente de la impresora
Sin utillaje: un diseño cambiado es solo un archivo nuevo
Muchas piezas pequeñas pueden compartir una bandeja y una tirada

Límites

Las piezas son más débiles y frágiles que los plásticos moldeados
Las resinas amarillean y se vuelven frágiles con la luz del sol y con el tiempo
Las impresoras y las resinas son caras, y el gel de soporte es material desperdiciado
No es adecuado para piezas que soportan carga o calor

Dónde se usa

Productos de consumoPrototipos de aspecto y tacto de móviles, mandos a distancia y cepillos de dientes con agarres blandos
MedicinaModelos anatómicos para planificar cirugías, con tejidos blandos y duros en materiales distintos
DentalModelos dentales y guías quirúrgicas
AutomociónPrototipos de salpicadero e interior con colores y texturas reales
FabricaciónInsertos de molde de inyección de series cortas, plantillas y utillajes
Moda y diseñoPrototipos de gafas y calzado; impresiones directamente sobre tela

Cómo reconocerlo

Varios materiales en una sola pieza sin costuras: un cuerpo rígido se vuelve gomoso o transparente sin junta ni línea de pegamento.
Superficies muy lisas; las líneas de capa son difíciles de ver, incluso en las curvas.
Zonas brillantes y mates en la misma pieza: las zonas mates son donde tocó el soporte de gel.
Piezas a todo color con texturas, etiquetas o degradados de color impresos.

Compáralo con

Estereolitografía8.2también endurece resina líquida con luz, pero la cura en una cubeta; la proyección coloca cada gota, así que puede mezclar materiales y colores.Proyección de aglutinante (binder jetting)8.5también usa cabezales de inyección de tinta, pero proyectan pegamento sobre un lecho de polvo en lugar de proyectar el propio material de la pieza.FDM8.1mucho más barato y da piezas de plástico más tenaces, pero con capas gruesas visibles y normalmente uno o dos materiales.

Míralo

Stratasys · El fabricante de PolyJet explica las gotas, el curado UV y el soporte

Protolabs · Una animación de los cabezales de impresión, las lámparas UV y el soporte de gel trabajando

TriMech · Máquinas PolyJet reales y los tipos de piezas que hacen

Proto3000 · Primeros planos de piezas impresas transparentes, blandas y a todo color

Ver fotos reales

Wikipedia: Procesos de impresión 3D — visión general de todas las familias de impresión, incluida la proyección de material
Wikipedia: Objet Geometries — la empresa que inventó PolyJet y sus líneas de impresoras
Búsqueda de fotos en Wikimedia Commons

Recuerda

La proyección de material construye piezas con gotas de resina líquida, endurecidas capa a capa con luz UV.
Su superpoder es mezclar materiales rígidos, gomosos, transparentes y de colores en una sola impresión.
Úsala para prototipos y modelos realistas, no para piezas resistentes y duraderas.