¿Cómo imprime con precisión modelos en 3D la impresión láser?

Cuando se menciona la impresión 3D, es posible que primero piense en la acumulación de filamento plástico. Pero existe una tecnología de impresión 3D con láser—la estereolitografía (SLA) basada en escaneo de galvanómetro de alta velocidad—que puede crear modelos delicados como si fuera "esculpir con luz", evitando al mismo tiempo el defecto de tipo "cabeza de fósforo". ¿Cómo logra equilibrar alta precisión y eficiencia?

A diferencia del modelado por deposición fundida (FDM) ordinario, que construye objetos apilando filamentos de plástico fundido, la SLA utiliza una resina fotosensible líquida. Un láser ultravioleta cura la resina en los puntos donde incide, y un galvanómetro —que actúa como un "lápiz de luz"— controla el láser para dibujar el contorno de cada capa, las cuales luego se apilan para formar el modelo. El galvanómetro de alta velocidad y el sistema de control inteligente son clave para lograr que el láser "dibuje rápido y con precisión".

El galvanómetro es el "navegador de precisión" en la impresión 3D con láser. Compuesto por espejos y motores de escaneo, controla al láser para que escanee rápidamente en las direcciones X e Y, más rápido y estable que las plataformas móviles XY de generaciones anteriores. Sin embargo, a altas velocidades, los galvanómetros pueden presentar retrasos, como el efecto de "redondeo" en las esquinas, y los cambios de velocidad pueden provocar un curado desigual de la resina, lo que resulta en el efecto "cabeza de fósforo".

La solución consiste en añadir un esquema de control inteligente al galvanómetro:

• Utilice un algoritmo de planificación de velocidad para calcular la velocidad máxima en diferentes esquinas (aproximadamente 750 mm/s para esquinas de 180°, hasta 2500 mm/s para esquinas de 20°), permitiendo un recorrido preciso de las esquinas.
• Ajuste la potencia del láser en tiempo real según la velocidad para garantizar una energía uniforme de curado de la resina y evitar la solidificación anormal.
• Leer eficientemente archivos de modelos 3D también es crucial. Archivos como Gcode y SLC pueden tener cientos de megabytes, lo que hace lenta la lectura directa y dificulta la visualización de capas específicas. Los investigadores utilizan caché segmentada multicanal: dividen el archivo, lo analizan en paralelo y usan búsqueda binaria para localizar rápidamente las capas objetivo, mejorando considerablemente la eficiencia.
• Después de analizar los contornos, se utiliza el algoritmo de ray casting para distinguir entre contornos internos y externos (un número impar de intersecciones indica contorno interno, un número par indica contorno externo). El orden se ajusta según reglas y se construye un "árbol de contornos" para evitar que el láser "dibuje límites incorrectos".

Hoy en día, la tecnología SLA puede imprimir modelos altamente detallados, desde pequeños modelos dentales hasta grandes piezas industriales, y se utiliza en la fabricación de joyas, prototipado industrial y restauración médica. No se trata solo de "apilar materiales", sino de "esculpir detalles con luz y algoritmos", lo que promete productos más precisos y personalizados en el futuro.