Clase práctica: Impresoras y resinas para joyería

Clase de taller para conocer cómo funcionan las impresoras 3D en joyería, qué tipos son los que existen y cuáles las resinas más útiles
Un anillo realizado en resina con la impresora Asiga
viernes, 21 de octubre de 2022 Actualizado a las 16:22

Por Chesco Díaz | En los últimos cuatro años ha habido una auténtica revolución en el campo de la impresión 3D en general y, en particular, en la joyería. La aparición de impresoras con tecnología LCD súper económicas ha hecho que cualquier profesional o amateur del Sector pueda adquirir una. Voy a explicaros, de forma resumida, cuál es el funcionamiento de una impresora de resina, qué tipos de impresoras existen, y cuáles son los mejores materiales que podemos utilizar.

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El fundamento de una impresora de resina es el siguiente: La resina para impresión es un material fotosensible en estado líquido que se solidifica al entrar en contacto con la luz ultravioleta. La resina se coloca en una bandeja y las piezas, se realizarán en una plataforma que sube y baja.

El objetivo es obtener una pieza física a partir del archivo elaborado en un programa de diseño 3D, no importa cuál.

En la parte inferior hay un elemento que proyecta la silueta de la capa de nuestra pieza, este puede ser un láser SLA, un proyector DLP o una pantalla LCD. Cada uno de ellos tiene sus ventajas e inconvenientes. La fuente de luz, para poder proyectar esa silueta, está debajo del elemento que proyecta y suelen ser bombillas LED.

Debido a que las piezas se realizarán en la plataforma será necesario conectar esas piezas con la base. A esas conexiones, las llamamos soportes. Se pueden realizar desde el programa de diseño, pero lo más habitual es hacerlo desde el programa que realiza el laminado. Será necesario realizar una base que se pegue a la plataforma, y a partir de ahí conectar los puntos mínimos de la pieza con esa base. Un punto mínimo es aquel que no está conectado con la pieza. Cuando esta se construye, el material no se pega.

Desde nuestro programa de diseño deberemos exportar ese archivo en formato STL, que es el tipo de archivo que pueden leer los programas que controlan las impresoras 3D. Ese archivo debe ser un objeto cerrado, y tener la resolución y el tamaño correcto para la impresión. A partir de ahí necesitaremos abrir nuestro archivo en el programa en el que prepararemos la impresión 3D y realizaremos lo que se llama laminado de la pieza para su posterior impresión. La pieza se divide longitudinalmente por capas, que se imprimirán.

Si el grosor de capa es grueso veremos escalones en nuestras impresiones, pero la impresión se realizará de manera más rápida. Si son finas tendremos una superficie más suavizada, y veremos mejor el detalle de nuestra pieza, pero nuestra impresora tardará más tiempo como podemos ver en la ilustración de las pirámides:

El grosor de las capas, estará intrínsecamente relacionado con la resolución de la pieza.

El rango de grosor con el que debemos trabajar en nuestras impresiones está entre 0.05mm y 0.015mm para joyería. Dependerá del detalle que tengamos en nuestra pieza, las cualidades de la impresora, y si estamos dispuestos a repasar más o menos la pieza, en relación al tiempo de impresión.

Para equilibrar un tamaño de capa que permita una impresión rápida pero al mismo tiempo tener una superficie suavizada, impresoras como Asiga incorporan el sistema antialiasing, del que hablaremos más adelante.

Precisión en XY

Este factor suele confundir mucho, pues se confunde con la altura de capa, que hemos hablado anteriormente. Cuando se habla de esta precisión, debemos tener en cuenta que lo que la impresora hace y repite es proyectar las siluetas de nuestras capas.

Del laminado de la pieza que se ha realizado. Esa proyección puede estar realizada por un proyector DLP o una pantalla LCD. En el caso de impresoras SLA, es un láser el que solidificará la capa y no hablaremos de este valor, sino de diámetro del laser.

De lo que hablamos entonces es del tamaño del pixel con el que vamos a proyectar. En una impresora DLP viene determinado por la calidad del proyector, pero también por la distancia del proyector hacia el punto de proyección

Si el proyector está más cerca, tendremos un tamaño de pixel más pequeño, que se traduce en un mayor detalle en la pieza pero, por el contrario, tendremos un menor campo de trabajo. Si el proyector está más lejos tendremos un pixel más grande, lo cual nos dará un menor detalle en la capa, pero en este caso, ampliaremos nuestra área de trabajo.

En una impresora LCD la pantalla siempre está en el mismo lugar y lo que dictaminará la resolución en XY será la calidad de esta. Siendo muy populares ahora las pantallas 4K y 8K.

Traducido a lenguaje humano, la relación entre esta resolución y el acabado de la pieza seria el siguiente: Si realizamos una microescultura o granos para microengaste, necesitaremos una resolución XY más alta, pero si vamos a realizar una superficie lisa, como una garra, o un solitario, la resolución XY puede ser superior, sin alterar el acabado.

En impresoras DLP quiere decir que obtendremos una mayor área de trabajo sin alterar el acabado. Es aquí, donde el antialiasing de Asiga juega un papel primordial, permitiendo a partir de un tamaño de pixel más grande, una superficie suavizada. En la actualidad, muchas impresoras LCD cuentan también con el sistema antialiasing.

Los valores entre los que podemos movernos en joyería son entre XY 50 y 40 micras para DLP. Pudiendo llegar a XY 62 en Asiga, con unos resultados muy buenos en superficies sin gran detalle. Si vamos a realizar la microfusion de la pieza, debemos tener en cuenta que el grosor del yeso de revestimiento es de 40 micras, por lo que no tendrá sentido utilizar resoluciones superiores, ya que las perderemos en el proceso.

Diferencias entre impresoras LCD, DLP Y SLA

Este es el punto que genera más confusión de todos, gracias a la cantidad emergente de impresoras LCD de bajo coste de calidad aceptable que han aparecido desde los últimos tres años.

Cronológicamente hablando, el sistema SLA fue el primero en aparecer. Un láser realiza un barrido por toda la silueta de la capa y por cada una de las piezas que tengamos en la plataforma. Es un sistema más lento que los otros dos, pues en DLP y LCD, la proyección de la capa con todas las piezas se realiza de manera conjunta, una sola vez.

La diferencia entre el DLP Y LCD es el sistema de proyección. Un proyector DLP es más fiable y duradero que una pantalla LCD. La pantalla LCD tiene una duración estimada de hasta dos años y, además sus pixels mueren, por lo que tendremos zonas en nuestra área de impresión que no imprimirán y darán error cuando vayan muriendo estos pixels.

El proyector DLP no presenta ese problema y, si es de calidad, puede durar muchos años sin pérdida de resolución. Asiga monta proyectores TEXAS instruments en sus impresoras que han demostrado durante años su fiabilidad y estabilidad.

En cuanto a la fuente de luz, el Led se ha convertido en un standard y no es necesario cambiar las bombillas en 50.000 horas de trabajo. El problema del LED es la pérdida de intensidad. A medida que vayamos usando nuestra impresora los Led irán perdiendo intensidad de luz y esto afectará a los tiempos de curado de la capa, que deberán ser superiores, conforme la impresora sea más vieja.

Plataforma para piezas realizadas en impresora Asiga.

En una impresora normal esto deberá ser compensado de manera manual pero Asiga incorpora un aparato que mide la intensidad de la luz; un radiómetro interno que enviará el dato de la medición al programa de control de la impresora y que regulará por nosotros el tiempo de exposición de la capa.

Soportes

Debido a que las piezas se realizarán en la plataforma será necesario conectar esas piezas con la base. A esas conexiones las llamamos soportes. Se pueden realizar desde el programa de diseño, pero lo más habitual es hacerlo desde el programa que realiza el laminado. Será necesario realizar una base que se pegue a la plataforma, y a partir de ahí conectar los puntos mínimos de la pieza con esa base, como comentábamos antes.

La base es la rejilla inferior. Los soportes conectan esta base con la pieza. Si esto no fuese así, la pieza se caería en la bandeja donde está la resina en estado líquido. Los soportes deben soportar el peso de la pieza, así como las partes que queden al aire, y no estén conectadas con la pieza cuando se construye. Estas partes son denominadas islas.

La colocación de lo soportes es algo que el usuario debe aprender puesto que de ello va a depender lo que se llama postprocesado de la pieza; es decir, su eliminación. Obviamente los soportes no forman parte de la pieza y si hay que quitarlos, su tamaño, grosor, y su posición, nos darán un trabajo extra en la elaboración de la pieza.

Conviene realizar un estudio de la posición en la que vamos a colocar la pieza para imprimirla para que partes que puedan tener mucho detalle, no tengan soportes. Tendremos que pensar también en el tiempo de impresión. Si colocamos una medalla de forma horizontal, por ejemplo, esta se imprimirá en menor tiempo, pero tendrá un mayor número de soportes.

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Si la colocamos de manera vertical tendremos menos soportes pero la impresión nos llevará mas tiempo. En las impresoras Asiga los soportes reciben una exposición de luz superior al resto de la pieza, con lo que pueden ser más finos y más fuertes que en otras impresoras. Además, su sistema SPS reduce la succión del material, que es la fuerza que ejerce la resina en estado liquido hacia la plataforma, y que puede hacer caer nuestras piezas.

Tipos de Resinas

Como hemos comentado anteriormente la impresión con resina se produce a partir de la solidificación de la resina gracias a la luz. Dependiendo del tipo de resina a utilizar, ese tiempo de exposición variará y será diferente en cada impresora, pues cada fabricante monta diferentes tipos de Led. Ciertas impresoras serán más potentes que otras y, por tanto, más rápidas.

¿Quién nos dará los tiempos de impresión para nuestra impresora? Depende. En las resinas Powercast o Easycast el fabricante se preocupa de buscar estos parámetros pero es muy probable que, en impresoras LCD, tengamos que acabar buscando en foros de Facebook y realizando pruebas en nuestra impresora de ensayo/error.

Asiga, por ejemplo, se preocupa de proporcionar a sus usuarios los archivos de compatibilidad con las diferentes resinas y tiene en su web más de 300 resinas compatibles

Básicamente podemos hablar de dos tipos de resina: Fundibles y Vulcanizables. Las vulcanizables son las que nos permiten obtener un molde en silicona RTV de nuestra pieza, muy útil cuando queremos realizar un serie corta en microfusion de nuestro modelo y no queremos fundir el original, para acortar tiempos de producción.

En resinas fundibles hay un abanico muy extenso. La resina, por norma, necesita un postprocesado y unos parámetros para su fundición diferentes a los de la cera. Superwax, de Asiga, es un material que se comporta prácticamente igual a la cera de microfusion, pero lo habitual es que tengamos que hacer un proceso para poder fundir correctamente. Este material admite la fundición de grabados, un problema importante en la fundición con resina por la expansión del material en el horno.

Además podemos hablar también de otros dos tipos de resina fundible: Aquellas que por su composición necesitan que, después de haber realizado el proceso de impresión y haber limpiado la pieza, deben contar todavía con un proceso de curación con luz ultravioleta para poder acabar de curar y endurecer nuestra pieza; y aquellas que no necesitan ese proceso. Normalmente las resinas que no se curan funden muy bien, pero reducen. Un buen material de este tipo y que no tiene reducción sería la resina Powercast Opaque.

Varios ejemplos de impresión con resina Superwax.

Los materiales que se curan no suelen reducir pero añaden postprocesado, siendo más engorrosos y lentos. Entre estos materiales son muy interesantes los de la marca Easycast que incorporan cera en su composición, un hecho que mejora considerablemente su fundición y hace también que mejore la fundición de grabados en las piezas.


Chesco Díaz lleva más de 25 años como joyero y es distribuidor y formador de los programas de diseño 3D MatrixGold y Countersketch, además de distribuidor oficial de las impresoras Asiga 3D.

www.chescodiaz.com

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