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

La impresión 3D por sinterizado selectivo por láser (SLS) es un proceso de fusión de lecho de polvo que emplea un láser para fusionar polvo de polímero y formar piezas sólidas y funcionales, capa a capa. La impresión 3D SLS funciona extendiendo finas capas de material, sinterizando selectivamente cada sección transversal con un láser de CO₂ y repitiendo el proceso hasta completar el objeto. Se utiliza ampliamente para fabricar piezas duraderas de polímero (habitualmente naylon) en aplicaciones aeroespaciales, de automoción y de prototipado, gracias a su capacidad para producir piezas complejas sin estructuras de soporte ni ensamblaje.

El desarrollo de las tecnologías de sinterizado selectivo por láser, o SLS, comenzó en la década de 1980. El doctor Carl Deckard y el doctor Joe Beaman, de la Universidad de Texas en Austin (EE. UU.), sentaron las bases de las tecnologías de fusión de lecho de polvo. Estas tecnologías permiten fabricar con múltiples materiales, desde polímeros hasta metales, gracias a la aplicación de un láser. Cuando hablamos específicamente de tecnologías SLS, nos referimos a polímeros plásticos, principalmente al naylon. No obstante, esto ha cambiado en cierta medida en los últimos años, como veremos más adelante.

De hecho, ambos doctores, Deckard y Beaman, patentaron el sinterizado selectivo por láser. Además, participaron en la creación de DTM Corporation, hoy integrada en 3D Systems (desde 2001). Desde entonces han surgido numerosas empresas especializadas en técnicas de fusión de polvo, entre ellas Farsoon Technologies, centrada específicamente en el SLS. Por último, cabe señalar que un proceso similar al SLS ya había sido inventado y patentado en 1979 por R.F. Housholder, aunque nunca llegó a comercializarse.

¿Cómo funciona el sinterizado selectivo por láser o SLS?

El sinterizado selectivo por láser permite imprimir objetos funcionales sin recurrir a un aglutinante intermedio ni pasar por una fase de ensamblaje. Antes de imprimir, el objeto se diseña con un software CAD (por ejemplo, CATIA, SolidWorks o PTC Creo). Ese modelo se envía después a una impresora 3D en formato numérico (archivo STL). A continuación, la impresión se realiza capa a capa, a partir de polvos fusionados, gracias a la temperatura que genera un láser de CO2.

Para iniciar el proceso y preparar la impresora 3D SLS, la tolva de polvo y la zona de construcción se calientan por debajo de la temperatura de fusión del polvo de polímero (1). La primera capa de polvo se deposita sobre la plataforma de construcción (2). Después, un láser de CO2 sinteriza selectivamente, es decir, fusiona, las partículas de polímero en polvo con la forma deseada. El láser recorre toda la sección transversal del componente, de modo que la pieza se construye de forma sólida (3). Cuando la capa está terminada, la plataforma de construcción desciende para permitir que se vuelva a recubrir la superficie de material. El proceso se repite hasta completar la pieza entera (4).

Una ventaja clave del SLS es que no requiere estructuras de soporte. El polvo no fusionado que rodea cada pieza la sostiene durante la impresión, lo que permite al SLS producir geometrías complejas, elementos interiores, contrasalidas y paredes finas que otros métodos de impresión 3D no pueden lograr sin añadir material de soporte. El espesor de capa en SLS suele oscilar entre 50 y 200 micras. Como resultado, las piezas SLS pueden alcanzar una resistencia mecánica comparable a la de las piezas moldeadas por inyección.

Tras la impresión, las piezas quedan completamente cubiertas por el polvo. Este contenedor de polvo debe enfriarse antes de pasar a las fases de limpieza y postprocesado. Esto puede llevar desde unas horas hasta más de un día, según el tamaño de la fabricación. Después, las piezas se limpian con aire comprimido u otro medio de limpieza y quedan listas para su uso o para un tratamiento posterior.

Materiales del sinterizado selectivo por láser

Las tecnologías de fusión de polvo permiten fabricar objetos con una amplia gama de materiales, aunque la técnica SLS se refiere a los polímeros plásticos. El más habitual es la poliamida PA 12, conocida comúnmente como naylon 12. La tecnología también puede fabricar con polipropileno, Alumide, Carbonmide, PEBA, PA 11 y PEEK. Asimismo, es posible añadir fibras u otros aditivos a los materiales, como fibra de carbono, vidrio o aluminio, lo que mejora el comportamiento mecánico de las piezas.

El naylon es el material preferido en SLS por su resistencia, su durabilidad y su comportamiento frente a la luz ultravioleta, el calor, la humedad y los disolventes, lo que lo hace adecuado para piezas funcionales de uso final y no solo para prototipos meramente visuales.

La mayoría de los usos iniciales de esta tecnología se relacionaban con el desarrollo de prototipos, pero eso está cambiando a medida que los materiales ganan resistencia y bajan los precios de las impresoras 3D SLS. De hecho, ya se habla del desarrollo de piezas finales dentro del sinterizado selectivo por láser.

Actores y avances

La tecnología SLS se emplea en múltiples ámbitos: diseño, automoción, sector aeroespacial e ingeniería, entre otros. Hasta hace unos años, los principales fabricantes de impresoras 3D de sinterizado selectivo por láser eran 3D Systems y EOS GmbH, centrados sobre todo en la industria profesional.

Créditos de la foto: Paragon Rapid Technologies Limited

Esta última era la única fabricante con máquinas SLS capaces de imprimir con termoplásticos de alto rendimiento como el PEEK. En 2014 se liberó la patente de esta tecnología, por lo que han surgido múltiples actores en el sector, desde nuevas incorporaciones como TPM3D, con su creciente gama de sistemas SLS compactos e industriales, hasta marcas de mayor tamaño como Formlabs, que ha ampliado su catálogo SLS con la Fuse 1+ 30W y la Fuse X1 de gran formato. Todo ello debería democratizar estas tecnologías y acercarlas a las empresas del sector.

Preguntas frecuentes sobre el sinterizado selectivo por láser (SLS)

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