Procesos de fotopolimerización

En los procesos de fotopolimerización se utiliza como materia prima  líquidos, curación de resinas o fotopolimeros. La mayoría de los fotopolimeros reaccionan a longitudes de onda de luz ultravioleta (UV), que tras la irradiación estos líquidos experimentan una reacción química volviéndolos sólidos. A esta efecto se le conoce como fotopolimerización.

Los fotopolimeros se desarrollaron a finales de la década de 1960, empleandose en diversas aplicaciones, principalmente en la  industria de revestimiento e impresión. También se comenzó a utilizar en la odontología para el sellado y recubrimiento de surcos profundos y prevenir  la caries.

A mediados del la década de 1980 Charles Hull experimenta con materiales de curación por UV. Al exponerlos a un barrido por láser, descubrió que podía producir patrones de polímeros sólidos, curando una capa de material sobre otra capa  hasta fabricar una figura 3D solida. Siendo así el comienzo de la técnica por estereolitografía (SL). Tomando este proceso la compañía 3D Systems, comercializando maquinas de protoripado rápido. 

Materiales de fotopolimerización

Los polímeros termoplásticos son tipicamente inyectados en moles teniendo una estructura molecular lineal o ramificada, que les permite fundirse y solidificarse repetidamente. En contraste, los fotopolimeros por SL están reticulados y como resultado no se funden, exhibiendo  menos fluencia y relajación del estrés

La primer patente que expone la composición para las resinas SL apareció en 1988. Las resinas epoxicás se produjeron con más precisión, dureza y partes más fuertes que el acrilato. Pero tienen como desventaja su lenta velocidad fotosensible y su fragilidad a las partes curadas. Es necesario agregar un poco de acrilato a la resina para asegurar la resistencia de la pieza.  Son sensibles a la humedad inhibiendo la fotopolimerización 

Los fotopolímeros por SL se encuentra compuestos por distintos ingredientes como: fotoiniciadores, Diluyentes reactivos, flexibilizantes, estabilizantes y monómeros líquidos. Cuando la radiación UV incide en la resina por SL, los fotoiniciadores se someten a una transformación  química  volviéndose en “reactivo” con los monómeros líquidos. Un “reactivo” fotoiniciador reacciona con una molécula de monómero para comenzar una cadena de polímero. Subsecuente se producen reacciones para construir cadenas de polímeros y luego para entrecruzar – creando fuertes enlaces covalentes entre las cadenas poliméricas. La polimerización es el término usado para describir el proceso que vincula moléculas pequeñas (monómeros) en moléculas más grandes (polímeros) compuestos de muchas unidades monoméricas. Existen dos tipos principales de química de fotopolímeros comerciales

  • Fotopolimerización por radicales libres- acrilato
  • Fotopolimerización por cationes – epoxi y vinil-éter

Maquinas de impresión 3D por SL

Para el 2009 3D Systems era el fabricante predominante de máquinas SL en el mundo, aunque otras empresas en Japón y Asia también comercializaban máquinas por  SL. Fockele & Schwarze en Alemania produjeron tecnología  micro-SL, aunque solo ofrecían los servicios de diseño y fabricación. Varias de las compañías japonesas que producen  máquinas son  Denken Engineering, CMET (Mitsubishi), Sony, Meiko Corp., Mitsui Zosen y Teijin Seiki 

El esquema de una máquina SL típica muestra los principales subsistemas. La jerarquía de la máquina cuenta con los cinco subsistemas principales como son:

  • sistema de recubrimiento
  • sistema de plataforma
  • sistema de tina de resina
  • sistema láser
  • sistema óptico