Guía completa: Sinterizado selectivo por láser o SLS, ¡te explicamos todo!

El sinterizado selectivo por láser (SLS) es una tecnología de impresión 3D basada en la fusión de una capa de polvo de polímero para crear objetos tridimensionales. Es uno de los métodos industriales de fabricación aditiva más extendidos. En este artículo, veremos en detalle cómo funciona este proceso.

Historia y desarrollo del sinterizado selectivo por láser

La historia del SLS se remonta a la década de 1980, cuando Carl Deckard y Joseph Beaman empezaron a trabajar en esta tecnología en la Universidad de Texas en Austin (EE.UU.). El nacimiento de esta técnica está estrechamente ligado a la empresa DTM Corporation, que obtuvo la patente en 2001, antes de ser adquirida por 3D Systems. Otros actores, como Farsoon Technologies, fundada en 2009 en China, también han contribuido al desarrollo de este método de impresión 3D. Es interesante señalar que un proceso similar al SLS fue inventado y patentado en 1979 por R.F Housholder, pero nunca llegó a comercializarse.

Funcionamiento de la impresión 3D SLS

La fabricación SLS se basa en el principio de fusión por lecho de polvo. Las etapas y componentes clave del proceso son los siguientes:

• Almacenamiento del material en polvo. La materia prima utilizada es un plástico en forma de polvo fino. Este polvo se almacena en un contenedor.
• Precalentamiento. El polvo se precalienta en la impresora 3D a una temperatura ligeramente inferior a su temperatura de sinterización (que a su vez es inferior a su temperatura de fusión).
• Aplicación con rodillo. Para cada capa de la impresión, se aplica una fina película de polvo sobre la bandeja de impresión mediante un rodillo.
• Sinterización por láser. Un láser de CO2 escanea la superficie del polvo. El rayo láser calienta el material con gran precisión, proporcionando la energía necesaria para sinterizar la pieza. Bajo el efecto del calor, las partículas de plástico se unen para formar el objeto sólido.

Principales ventajas de la tecnología

• Libertad de diseño. Una de las ventajas más notables del SLS es la libertad de diseño que ofrece. Esta tecnología permite crear piezas con formas y geometrías complejas difíciles de conseguir con otros métodos de impresión 3D. La clave de esta libertad reside en que no se requieren soportes. A diferencia de otros procesos, como el modelado por deposición fundida (FDM), la impresión 3D SLS no utiliza soportes temporales para mantener las piezas en voladizo del objeto durante la fabricación. En su lugar, están rodeadas de polvo sin fundir que actúa como soporte natural. Esto significa que los diseños complejos con salientes, esquinas afiladas y detalles internos pueden crearse sin problema.
• Reciclaje del material. El reciclaje del polvo sin fundir es un aspecto económico y medioambiental importante de la tecnología SLS. Después de cada ciclo de impresión, el polvo no utilizado se recupera y se mezcla con polvo virgen para el próximo proceso.
• Precisión. El método SLS es famoso por su precisión en la creación de piezas. El proceso de fusión láser en un lecho de polvo permite obtener detalles finos y tolerancias ajustadas. Este alto nivel de precisión es ideal en aplicaciones en las que son esenciales piezas de alta calidad y acabados impecables. Las piezas producidas por SLS suelen ser lisas y uniformes, con pocas o ninguna marca de capa visible.

Materiales compatibles

El sinterizado selectivo por láser es compatible con una amplia variedad de materiales. Aunque la tecnología SLS se asocia principalmente a los polímeros plásticos, es extremadamente versátil. El nylon, más conocido como poliamida, es el material más comúnmente utilizado. La tecnología también es compatible con TPU, polipropileno, alumide, carbonmide, PEBA y potencialmente incluso PEEK. Además, es posible incorporar refuerzos como carbono, vidrio o aluminio, mejorando así las propiedades mecánicas de las piezas.

Postratamiento

Tras la impresión, las piezas fabricadas por SLS quedan encapsuladas en un bloque de polvo denominado «cake» y requieren limpieza o desempolvado. Para ello, el depósito de polvo debe enfriarse, lo que puede llevar varias horas. A continuación, las piezas se desempolvan con aire comprimido o chorro de arena, un método que consiste en proyectar un chorro de material abrasivo, como partículas de arena, a alta presión sobre las piezas. Las partículas abrasivas desprenden eficazmente el polvo no fundido, dejando las piezas con un acabado limpio. Este método garantiza que los detalles finos y las geometrías complejas no queden obstruidos por los residuos de polvo. Una vez limpia, la pieza puede utilizarse tal cual, o bien pintarse o barnizarse. El barnizado puede mejorar aún más el aspecto y la durabilidad de las piezas SLS. Consiste en aplicar una capa de revestimiento protector a la superficie de las piezas para mejorar su aspecto y tacto, protegerlas contra el desgaste y garantizar su estanqueidad.

Tras la impresión, en la tecnología SLS hace falta una limpieza o post-procesamiento de las piezas.

Mercado del sinterizado selectivo por láser

La tecnología SLS tiene aplicaciones en diversos campos, desde el diseño industrial hasta la automoción, la industria aeroespacial y la ingeniería. Históricamente, los principales actores del mercado eran 3D Systems y EOS GmbH, especializados en sistemas SLS profesionales. Sin embargo, con la expiración de la patente de esta tecnología en 2014, han surgido nuevos actores, como Formlabs y su Fuse 1, o Sinterit con su Lisa. Esta democratización de la tecnología está abriendo nuevas perspectivas a la impresión 3D SLS, acercándola a un público más amplio.

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*Créditos foto de portada: EOS