Lección 8.10Dar formaCapítulo 8 · Fabricación aditiva

Impresión volumétrica (CAL)

La luz desde todos los ángulos cura de una vez un vial giratorio de resina (impresión volumétrica)

La impresión volumétrica fabrica un objeto entero de una vez dentro de un vial de resina líquida, sin ninguna capa. En la litografía axial computarizada (CAL), el vial gira mientras un proyector lo atraviesa con patrones de luz cambiantes, como un TAC en sentido inverso. Un objeto pequeño puede aparecer en uno o dos minutos.

litografía axial computarizada · vistas lateral y superior, 5 pasosIzquierda: el montaje visto de lado. Derecha: el vial visto desde arriba, con tres de las muchas direcciones de luz. Los números en círculo coinciden con los pasos de abajo.

Cómo funciona

Calcula los patrones. El software convierte el modelo 3D en cientos de imágenes de luz 2D, una por cada ángulo de visión, de forma muy parecida a un escáner TAC a la inversa.
Haz girar el vial. Un vial transparente de resina espesa y sensible a la luz gira de forma constante sobre una plataforma rotatoria.
Proyecta. Un proyector muestra la imagen que corresponde al ángulo actual del vial, así que cada ángulo tiene su propio patrón.
Deja que se acumule la dosis. Cada punto de la resina recibe luz desde todos los ángulos. Solo los puntos del interior del objeto superan el umbral (la dosis mínima de luz que hace gelificar la resina) y se vuelven sólidos.
Drena, aclara y cura. Tras aproximadamente 30 segundos o unos pocos minutos, se vierte la resina líquida. El objeto se aclara y recibe un curado final con UV.

Datos clave

Materiales: Resinas fotopoliméricas transparentes y espesas (acrilatos), hidrogeles que pueden llevar células vivas y resinas cargadas con partículas de vidrio que luego se cuecen hasta formar vidrio
Piezas típicas: Pequeñas piezas de investigación: lentes y óptica, chips microfluídicos de vidrio, andamios de tejido blando, objetos impresos alrededor de un inserto ya existente
Tamaño de pieza: De unos pocos milímetros a unos pocos centímetros, limitados por el vial
Precisión: Detalles de hasta unos 0,3 mm en las primeras impresoras; los sistemas de investigación alcanzan decenas de micrómetros
Acabado superficial: Muy lisa, sin líneas de capa
Tamaño de lote adecuado: Piezas únicas y muestras de investigación
Coste de utillaje y máquina: Sin utillaje. Sobre todo montajes de laboratorio construidos en torno a un proyector y una plataforma de rotación; todavía existen pocas máquinas comerciales
Velocidad: De segundos a unos pocos minutos para un objeto del tamaño de un centímetro

Ventajas y límites

Ventajas

Sin capas: superficies lisas y sin límites de capa débiles
Muy rápido para piezas pequeñas
Sin soportes, ya que la resina espesa mantiene la pieza en su sitio
Puede imprimir alrededor de un objeto existente, como una varilla metálica

Límites

Solo objetos pequeños, como mucho unos pocos centímetros
La resina debe ser transparente y espesa, así que funcionan pocos materiales
La dispersión de la luz y los errores de dosis difuminan los detalles finos
Sigue siendo sobre todo una técnica de investigación

Dónde se usa

Laboratorios de investigaciónPrueba de nuevas resinas, ópticas y métodos de impresión
BiomédicaAndamios blandos de hidrogel con células vivas para investigación de tejidos
ÓpticaPequeñas lentes y guías de luz
MicrofluídicaChips de vidrio con diminutos canales internos

Cómo reconocerlo

Pequeños objetos de resina perfectamente lisos, sin escalones en las curvas.
Sin marcas de soportes en ninguna parte, ni siquiera bajo voladizos.
A veces un objeto fusionado alrededor de un inserto, como un mango impreso sobre un eje metálico.

Compáralo con

Estereolitografía8.2también endurece resina con luz, pero una capa fina cada vez; la CAL cura todo el volumen de una vez.Polimerización de dos fotones13.8también cura dentro de un volumen, pero punto a punto con un láser enfocado, a escala micrométrica.

Míralo

Seeker · Una explicación para principiantes de la impresora volumétrica de Berkeley

The Action Lab · Una demostración práctica de un objeto que aparece dentro de la resina

KPIX | CBS NEWS BAY AREA · Imágenes reales del laboratorio con los investigadores que la construyeron

Berkeley Sensor & Actuator Center · Una charla de investigación sobre cómo funciona la CAL, incluida la impresión en microgravedad

Ver fotos reales

Wikipedia: Litografía axial computarizada — el principio y su historia; pocas imágenes
Búsqueda de fotos en Wikimedia Commons

Recuerda

La impresión volumétrica endurece un objeto entero de una vez, sin capas.
La CAL hace girar la resina y la ilumina desde todos los ángulos; solo donde se suma suficiente luz se vuelve sólida.
Es rápida y lisa, pero sigue siendo de pequeña escala y sobre todo de laboratorios de investigación.