Escolhendo Entre SLA e SLS para Prototipagem Rápida: Qual é Ideal para Seu Projeto?

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Publicado em: 20 de julho de 2018, | Por Candy, Gerente de Marketing da WayKen

Existem aproximadamente 10 principais tecnologias de prototipagem rápida, dependendo de como você as agrupa. Qual você deve escolher para o dispositivo médico que projetou? Ou talvez você tenha criado algo para carros, aviões, ou talvez um eletrodoméstico de cozinha. Cada uma das indústrias e produtos tem suas próprias necessidades em relação a protótipos. E você tem alguns de seus próprios pensamentos sobre isso também, certo? Deve apenas parecer bem para ser mostrado a investidores? Ou você quer verificar se funciona, então pode abrir mão de acabamento de superfície e apenas optar por algo mais barato, ou, talvez, você vai fazer testes. Você vai bater e esmagar a coisa ou aquecê-la ou submergi-la em água.

Cada um desses produtos e usos tem uma tecnologia que melhor se encaixa para criar seu protótipo. Agora, se eu começasse a comparar todos os métodos em um artigo, o artigo se tornaria uma leitura de uma hora. E ninguém tem tempo para aqueles hoje em dia. Então, vamos ficar com duas técnicas, que cobrem cerca de 30% do mercado de prototipagem. Prototipagem SLA e prototipagem SLS para plásticos. Então, impressão 3D SLA vs impressão 3D SLS, vamos lá.

Desenvolvimento da Impressão SLA

SLA ou estereolitografia é uma das tecnologias mais antigas no mundo da impressão 3D. Foi descoberta no início dos anos 1980 no Japão. Dr. Kodama pensou em um dispositivo que usava um tanque de polímero líquido e um único laser UV.

O laser curava a camada de superfície do polímero tornando-a dura e submergia a camada no tanque um pouco. Dessa forma, o plástico endurecido serviria como base para a próxima camada. Dr. Kodama, no entanto, não tinha financiamento suficiente para sua pesquisa, então perdeu sua patente.

Em 1984, um grupo de cientistas franceses estavam pensando como criar uma peça fractal (uma geometria muito complexa e intrincada) para seu projeto e pensaram no laser que poderia endurecer polímeros. Eles registraram um protótipo mas não prestaram atenção suficiente à comercialização e sua ideia não foi levada a sério.

Então, em 1984 também, Chuck Bell, um inventor americano, o terceiro a pensar em tal método, registrou a patente para o processo de estereolitografia. Ele pensou em tudo e fundou uma empresa chamada 3D Systems para vender sua ideia. Agora, 3D Systems é uma das maiores empresas que fabricam impressoras 3D.

Tecnologia de Impressão SLA

Existem na verdade dois métodos de impressão SLA. Vamos chamar de SLA direto e reverso.

O processo direto é como SLA foi originalmente inventado. A impressora tem um tanque de polímero líquido e uma placa de base que está uma camada de cura abaixo da superfície do polímero. Um laser UV traça a seção transversal atual da peça (o programa é escrito de forma que a peça é fatiada em camadas e o caminho do laser é gerado para cada fatia) e você obtém a primeira camada endurecida. Então, a placa desce uma altura de camada e uma faca especializada move-se através da superfície do tanque para garantir que o polímero preencha a área acima da placa completamente. Então, a próxima camada é curada.

O método reverso é diferente em relação à orientação da peça e movimento. Aqui, a placa de base é transparente e está de cabeça para baixo comparada ao método direto. O laser cura o polímero através da placa e então a placa sobe, em vez de descer. Então, você pode comparar este processo com recuperar lentamente um objeto da água. A única diferença é que no último processo, o objeto estava originalmente na água. Com impressão SLA você o cria do líquido no seu tanque.

Descrição e História do SLS

SLS é um processo de impressão 3D similar. Foi desenvolvido pelo Professor Carl Deckard do Texas. Ele era engenheiro e buscava reduzir a quantidade de fundição necessária para produção em série. Ele vendeu sua patente para a 3D Systems posteriormente. A 3D Systems depois conseguiu usar SLS para pós metálicos também, o que levou a uma revolução na produção de peças metálicas também. Agora, esta tecnologia é o método mais difundido para impressão de peças metálicas. No curso de seu desenvolvimento, descobriu-se que o pó é realmente perigoso. É muito fino e fácil de inalar. Então, tecnologia SLS não é realmente boa para versões desktop hobby, ao contrário de SLA.

O processo usa pó plástico como seu material principal. Este pó é espalhado sobre a placa de base com uma faca especial. Depois disso, como no SLA, o laser traça a seção transversal da peça. Depois disso, a placa de base é abaixada por uma camada e o pó é espalhado novamente. Bastante similar ao SLA, não concordaria?

Materiais

SLA. Este processo usa polímeros que endurecem com luz UV, ou fotopolímeros como são chamados. Existem muitas composições diferentes de resina, então são principalmente separadas por seu uso:

• Resinas padrão. São as mais baratas e têm as piores propriedades mecânicas, no entanto, sua qualidade é realmente boa, pode ser comparada a moldagem por injeção até. Entre estas, algumas são transparentes então você pode fazer protótipos claros, para luzes de carro, por exemplo.
• Resinas de engenharia. Estas podem ser usadas para protótipos reais e podem vir tanto em forma tipo ABS, forma resistente a calor, forma rígida ou flexível. Elas ainda retêm bom acabamento de superfície e sua resistência é um pouco melhor.
• Resinas médicas. Entre os fotopolímeros descobertos para impressão SLA, você pode encontrar alguns de classe I e II biocompatíveis. Significa que você pode mantê-los em contato com tecido humano por longo tempo. É uma grande vantagem.

SLS. Esta tecnologia foi inicialmente usada com Nylon. Conforme os anos passaram, alguns outros materiais foram adaptados para a tecnologia.

• Nylon. Este é de longe o plástico mais difundido em SLS. É muito mais durável, resistente a calor e resistente, que todos os materiais SLA.
• Uretano. É um plástico flexível simples que é bom para fundição de peças poliméricas simples.
• Cera. A cera a ser usada é ideal para fazer modelos de fundição. Você apenas cobre o modelo com a mistura formadora e aquece até derreter.

Pós-Processamento

SLA. A principal desvantagem da impressão SLA é que tem muitos suportes, que são feitos do mesmo material. Isso torna necessário conduzir operações de corte para remover suportes. Você também deve limpar a região cortada de qualquer rastro do suporte. Todo o processo é bastante demorado.

Além disso, a peça curada não é realmente completamente curada. Algumas áreas entre camadas reagiram apenas pela metade. É por isso que usar algumas câmaras de luz UV para curar as peças impressas aumentará sua resistência. Isso não é absolutamente necessário, porém.

SLS. A peça geralmente tem um acabamento de superfície pior após SLS que após SLA. É por isso que peças SLS são lixadas e pós-processadas mecanicamente se um bom acabamento de superfície é requerido. Isso leva muito tempo.

Em Conclusão: O Que Usar Quando?

No geral, este processo produz peças de ótima qualidade, mas é muito mais caro que SLS (no caso de SLA direto, você não pode reutilizar o plástico líquido residual do tanque, não pode ser guardado por muito tempo, então é melhor manter a impressora carregada) e requer o processo de remoção dos suportes. Sua vantagem é abundância de materiais que podem ser implementados.

Use SLA para equipamentos médicos, peças transparentes com bom acabamento de superfície e para alguns modelos de moldagem por injeção ou fundição. Use para mostrar seu produto, as peças são muito boas.

SLS produz resistência e outras propriedades muito melhores que SLA. No entanto, seu acabamento de superfície é muito pior (cerca de 2-3 classes inferior). O processo é muito mais barato que SLA. Você não precisa de estruturas de suporte de forma alguma (camadas de pó anteriores suportam as camadas superiores) e pode reutilizar o pó que sobrou do uso anterior.

Use SLS em casos onde a peça deve suportar cargas maiores, corrosão ou vibração. Use SLS quando acabamento de superfície não é problema e orçamento é baixo. Use para você mesmo ou para testes.