MJF vs SLS: Comparación de dos importantes tecnologías de impresión 3D

El sinterizado selectivo por láser (SLS) y la Multi Jet Fusion (MJF) son dos de las tecnologías de impresión 3D de fusión de lecho de polvo (PBF) más utilizadas para polímeros y elastómeros.

Nikolaus Mroncz

Ingeniero de Xometry

SLS y MJF son muy similares en cuanto a proceso y flujo de trabajo, capaces de producir piezas casi idénticas. La MJF, con sus propiedades isotrópicas y una resolución de impresión ligeramente superior, es ideal para piezas funcionales más pequeñas. SLS, que ofrece una gama más amplia de materiales y mayores volúmenes de construcción, es más adecuado para prototipos visuales y piezas funcionales de tamaño medio. Ambos procesos son comparables en cuanto a coste y velocidad de impresión, pero la MJF es más rentable para grandes volúmenes de producción y ligeramente más rápida debido a su tiempo de enfriamiento más rápido y a su capacidad para reutilizar más polvo.

Descripción de las tecnologías de impresión 3D

Sinterizado selectivo por láser

El sinterizado selectivo por láser es una técnica de impresión 3D en lecho de polvo que se utiliza para crear piezas a partir de materiales termoplásticos como PA 12 y PA 11. En este proceso, un láser de CO2 fusiona selectivamente el polvo plástico trazando cada sección transversal de la pieza, capa por capa. Tras sinterizar cada capa, el lecho de impresión desciende y se aplica una nueva capa de material en polvo.

El término «sinterizado» describe el calentamiento de las partículas de plástico hasta que sus superficies se funden y se adhieren entre sí. El SLS es una tecnología consolidada que admite una amplia gama de materiales (incluidos materiales ignífugos y aptos para uso alimentario), lo que la hace más versátil en comparación con métodos más recientes como el MJF.

Multi Jet Fusion

HP Multi Jet Fusion es una tecnología de impresión 3D en lecho de polvo desarrollada por Hewlett-Packard en 2016. Consiste en un proceso de varios pasos en el que se extiende una fina capa de polvo en el lecho de impresión y se calienta justo por debajo de su punto de sinterización. A continuación, se aplica un agente de fusión para formar la sección transversal de la pieza, seguido de un agente de detallado para mejorar la nitidez de los bordes.

Una fuente de calor infrarrojo pasa sobre el polvo tratado, sinterizando las partículas para crear la pieza. La MJF está diseñada para mayores índices de producción y ofrece avances sobre la SLS en velocidad y precisión.

Diferencias entre la impresión 3D MJF y SLS

Materiales de MJF vs SLS

La MJF y la SLS utilizan ampliamente poliamidas como el Nylon 11 y el Nylon 12, junto con poliuretano termoplástico (TPU) y polipropileno. La tecnología SLS también es capaz de imprimir con Nylon relleno de carbono y aluminio, y las máquinas SLS especializadas de alta temperatura, como las de EOS, pueden trabajar con termoplásticos de ingeniería como el PEEK. El SLS también es compatible con variantes de PA 11 y PA 12 aptas para alimentos, además de un material de PA 12 con clasificación UL 94 V-0 (PA 2210 FR).

En cambio, MJF se limita actualmente a menos materiales, principalmente Nylon 12, Nylon 11 y TPU. Sin embargo, MJF también ofrece Nylon 12 con opciones como una variante con un 40% de carga de vidrio para mejorar la resistencia.

La siguiente tabla compara los materiales más utilizados en las tecnologías MJF y SLS:

Impresión compleja con MJF PA 12

Piezas impresas en 3D HP MJF ensambladas en una esfera

Taza impresa en 3D con SLS

Impresión 3D SLS en Nylon

Carcasa de motor impresa en 3D mediante SLS

Piezas impresas en 3D MJF

Resistencia del SLS vs la MJF

Al comparar la resistencia de las piezas SLS frente a las MJF, es esencial tener en cuenta factores como las propiedades del material, los ajustes de la impresora y las técnicas de diseño. Las piezas SLS son conocidas por sus sólidas propiedades mecánicas, pero tienden a mostrar un comportamiento anisótropo, lo que significa que su resistencia varía en función de la dirección de la carga aplicada (X/Y, Z). En cambio, la MJF produce piezas con propiedades mecánicas relativamente constantes debido a su naturaleza más isótropa, lo que garantiza una resistencia y durabilidad uniformes en todas las direcciones.

Además, los ajustes de la impresora, como el espesor de las capas y los parámetros de fusión, influyen significativamente en la resistencia final de las piezas SLS y MJF. Por ejemplo, ajustar el espesor de capa a una resolución más fina puede mejorar el detalle y la resistencia de la pieza, mientras que afinar los parámetros de fusión puede garantizar una mejor unión entre capas. La orientación correcta de la pieza y el uso de ciclos de enfriamiento adecuados también contribuyen a reducir las tensiones internas y el alabeo.

Además, ambas tecnologías permiten ahuecar las piezas, lo que puede mantener la integridad estructural y reducir el uso de material. Sin embargo, es importante tener en cuenta que las piezas de MJF con espesores de pared superiores a 7 mm suelen ser huecas por defecto, lo que puede comprometer su resistencia y hacerlas más propensas a romperse bajo presión. Como alternativa, la integración de núcleos, nervios o incluso estructuras reticulares puede mejorar la resistencia mecánica de la pieza sin necesidad de elementos demasiado gruesos.

Precisión dimensional y resolución de características

Tanto la MJF como la SLS ofrecen una gran precisión dimensional, pero existen algunas diferencias en la resolución de sus características. Las piezas MJF tienen una resolución más fina de 0,51 mm que las SLS, cuya resolución es de 0,762 mm.

Las tecnologías SLS y MJF no requieren estructuras de soporte, lo que permite crear modelos personalizados sin marcas de eliminación de soporte. Sin embargo, ambas son propensas al alabeo, por lo que es mejor evitar zonas grandes y planas en el diseño.

Acabado superficial de MJF vs SLS

SLS y MJF producen piezas con un acabado superficial rugoso/mate característico. Sin embargo, la superficie puede ser alisada mediante chorreado con microesferas (sólo SLS) y pulido en bombo. Además, el pulido con vapor químico ha permitido conseguir superficies selladas y semibrillantes a bajo coste con cualquiera de los dos procesos.

MJF alisado al vapor + pintado a pistola de negro

SLS alisado al vapor + teñido de negro

La tabla siguiente ilustra los cambios en la rugosidad superficial de PA 12 en función de la tecnología de fabricación aditiva utilizada y del acabado superficial aplicado a la pieza:

Tiempo de procesado

El proceso de impresión de MJF requiere el mismo tiempo por capa que el de SLS, en el que el tiempo por capa viene dictado por la complejidad de la sección transversal que debe escanear el láser. En términos netos, las construcciones de MJF son más rápidas que las de SLS y los resultados destacan en la producción de piezas en serie, ya que se pueden intercambiar más construcciones por máquina que con SLS. Ambos procesos permiten que los lechos de impresión se enfríen fuera de la máquina, con un tiempo de enfriamiento que suele requerir entre 10 y 20 horas, en función de la densidad de anidado. Mientras se enfría una estructura, puede insertarse una nueva en la máquina para iniciar una nueva construcción. 

Tanto en las operaciones de SLS como de MJF, se recomiendan tres bastidores para cada máquina: uno está imprimiendo, otro enfriando y otro tiene las piezas enfriadas separadas para su procesamiento. Esta configuración permite la mejor utilización de la máquina con poco tiempo de inactividad.

Volumen de impresión

Las máquinas SLS pueden producir piezas con volúmenes de construcción mayores (hasta 550 x 550 x 750 mm) en comparación con la impresión MJF (hasta 380 x 284 x 380 mm). Pero en ambos casos, no se recomienda fabricar piezas tan grandes como el área de construcción disponible, ya que esto puede crear condiciones térmicas que pueden afectar a la pieza (alabeo, torsión, encogimiento, etc.) y aumentar el riesgo de fallos de construcción (pelado/desgarro del recubrimiento). 

Para maximizar la eficacia de la impresión SLS, es fundamental utilizar todo el volumen de construcción, ya que el proceso permite un reciclado mínimo del polvo (el 80% del polvo recuperado de las piezas impresas con MJF es reciclable, en comparación con el SLS, que lo es en un 30-50%).

Coste de la MJF frente al SLS

Utilizando un diseño de pieza (véase el archivo CAD) como modelo de prueba, hemos evaluado los precios de las tecnologías de impresión 3D MJF y SLS con PA 12 (gris) utilizando nuestro Generador de Presupuestos Instantáneos de Xometry. Los resultados indicaron que SLS es aproximadamente un 20% más caro para la producción de una sola unidad, pero SLS y MJF tienen costes similares cuando se amplían. Sin embargo, la MJF resulta más rentable a mayor escala.

¿Debo diseñar de forma diferente para MJF que para SLS?

Las normas de diseño de las tecnologías MJF y SLS son casi idénticas. Lo que hay que tener en cuenta, sin embargo, es la variación en las tolerancias estándar. Ambos procesos tienen una tolerancia de ±0,3% para piezas de más de 100 mm, pero la MJF ofrece una tolerancia ligeramente más fina para piezas de menos de 100 mm (±0,2 mm frente a ±0,3 mm para SLS).

¿Pueden usarse indistintamente MJF y SLS?

Aunque ambas tecnologías presentan diferencias, en muchas aplicaciones pueden utilizarse indistintamente cuando los requisitos de propiedades mecánicas, complejidad de la pieza y propiedades del material coinciden. He aquí algunas aplicaciones generales en las que ambas tecnologías pueden ser adecuadas:

• Piezas para pruebas funcionales: Ambas tecnologías pueden producir suficiente resistencia mecánica y durabilidad para soportar pruebas funcionales de piezas como soportes, clips y carcasas en PA 11, PA 12 o PA 12 cargada de vidrio para mejorar la rigidez.
• Piezas de producción de uso final: MJF y SLS pueden producir piezas resistentes y duraderas como conectores, engranajes o carcasas para dispositivos electrónicos en PA 12 y PA 12 vitrificado.
• Piezas elastoméricas: Ambas técnicas pueden procesar TPU, un material flexible y duradero, por lo que son adecuadas para producir piezas como juntas, sellos y uniones flexibles, que requieren elasticidad y resistencia.

Cómo elegir la tecnología de impresión 3D adecuada

En muchas aplicaciones básicas, tanto SLS como MJF ayudan a obtener piezas con cualidades mecánicas y superficiales comparables. Al mismo tiempo, hay aplicaciones más exigentes que podrían incluir resoluciones más finas, requisitos de material específicos, etc., en las que podría preferir una tecnología a la otra. 

En la tabla siguiente se comparan los factores clave para la toma de decisiones a la hora de elegir entre SLS y MJF:

Obtenga piezas MJF y SLS en Xometry

Xometry ofrece servicios de impresión 3D SLS e impresión 3D MJF con una gran selección de materiales y opciones de acabado superficial para sus necesidades de producción. Con nuestro Generador de Presupuestos Instantáneos de Xometry, puede comparar y elegir fácilmente la mejor tecnología para sus requisitos específicos. Sólo tiene que subir su archivo CAD para obtener un presupuesto instantáneo con precios y plazos de entrega.

Xometry también ofrece servicios de consultoría y feedback DFM para clientes corporativos con nuestros experimentados ingenieros para ayudarle a elegir la opción de impresión 3D más adecuada para su proyecto.

Bookmark (0)

Close

1

Compartir