La Computed Axial Lithography o CAL es una forma de impresión 3D que se ve rara al lado de las demás. Un vial de resina gira mientras se le proyecta una secuencia de imágenes cuidadosamente calculadas a través del volumen. Donde la luz se acumula lo suficiente, la pieza toma forma de una sola vez, en apenas minutos. No hay capas y tampoco hay estructuras de soporte. La técnica fue introducida por el laboratorio de Hayden Taylor en UC Berkeley en 2019 y aparecía descrita en el Volume 88 de la revista Make:. La novedad ahora es una versión abierta que se arma en casa: OpenCAL.
¿Qué es OpenCAL exactamente?
OpenCAL condensa buena parte del setup de laboratorio en una plataforma abierta y accesible que permite construir, testear y contribuir a la comunidad de volumetric additive manufacturing (VAM). El proyecto cubre la construcción de la máquina, el software necesario para fabricar piezas y los recursos para obtener la resina compatible. Con los componentes y las piezas impresas a mano, la máquina se arma en una tarde.
Tiempo estimado: una tarde. Dificultad: moderada. Costo: USD 1.400.
¿Cómo imprime CAL?
La idea central detrás de OpenCAL sigue siendo la misma: la reconstrucción tomográfica. Es una tomografía computarizada al revés. En una CT, los rayos X miden la estructura interna del cuerpo humano y un computador reconstruye el volumen; en CAL el proceso parte de un modelo 3D y el software calcula qué imágenes proyectar para reconstruir la pieza dentro de la resina.
El software open source que corre el show se llama VAMToolbox y calcula la dosis lumínica de tal manera que sólo las regiones destinadas a formar la pieza reciban suficiente luz para solidificarse. El resto de la resina permanece líquido.
A medida que la luz atraviesa el vial giratorio, entrega efectivamente una dosis de fotones al volumen completo al mismo tiempo. Por eso máquinas como OpenCAL pueden imprimir mucho más rápido que los métodos tradicionales: objetos del tamaño de una pulgada aparecen listos en minutos.
Construir tu propia OpenCAL
OpenCAL fue diseñada para requerir la menor cantidad posible de equipamiento especializado. La lista de compras incluye un set básico de herramientas manuales, una impresora 3D FFF y opcionalmente una cortadora láser. La estructura es de extrusión de aluminio 2020, la óptica combina un proyector DLP compacto y una lente Fresnel, y la electrónica se gobierna con una Raspberry Pi 5 con Pi Cam.
La lista abreviada de piezas:
- Motor paso a paso, montaje rotatorio impreso en 3D y rodamientos de skate
- Vial de vidrio con fotoresina UDMA (~USD 100 el litro)
- Grid de LEDs RGB para iluminación
- Cámara Pi para vigilar el estado de la impresión
- Raspberry Pi 5 como cerebro con acceso USB en la parte superior
- Lente Fresnel en shroud impreso
- LCD 20×4 con perilla selectora para la interfaz
- Proyector DLP mini 1080p, off-the-shelf
- Etapa lineal X-Z para reposicionar el proyector
- Extrusión de aluminio 20×20 mm
- Fuente 24 V DC con buck converters
En vez de un ensamble complicado único, la máquina se divide en subsistemas (estructura, óptica y electrónica) que se abordan por separado antes de integrarlos. El resultado se siente como los primeros años de la impresión 3D de escritorio: un objeto que aún no es una herramienta rutinaria y que dependerá de la rotación precisa, la alineación óptica y la generación correcta de proyecciones. Los usuarios tempranos deben esperar tantos fracasos como impresiones exitosas.
Cómo se imprime y cómo se post-procesa
En vez de G-code, la máquina consume archivos MP4 subidos a la Raspberry Pi. Una GUI básica permite elegir la impresión, ajustar velocidades y controlar el hardware. VAMToolbox también migra hacia una GUI accesible: uno importa un STL, lo voxeliza y optimiza la secuencia de imágenes que se convierte en el video de impresión.
Una vez terminada la impresión hay dos rutas de post-procesado. La primera es similar al SLA/DLP tradicional: sacar la pieza con pinzas y sumergirla en un baño de IPA por unos 40 minutos. La segunda usa un setup centrífugo diseñado por el equipo, algo así como un escurridor de ensaladas: el vial y la pieza giran rápido para expulsar la resina sobrante.
Finalmente la pieza se cura con luz extremadamente brillante para solidificarla del todo. Hay dos diferencias importantes respecto de la impresión resinosa tradicional: las piezas quedan menos curadas y requieren manipulación cuidadosa, y el curado final debe hacerse en un baño de agua para evitar que la superficie quede pegajosa.
Un truco poderoso: over-printing
Una de las capacidades más interesantes de CAL es lo que el equipo llama over-printing. Como las piezas no se construyen capa por capa, se puede sumergir un objeto ya existente en la resina y proyectar una secuencia que reconoce ese objeto y construye material a su alrededor. Un ejemplo simple: sumergir la punta de un destornillador y luego imprimirle el mango encima. El resultado se acerca más al injection molding de bajo volumen que a la impresión 3D convencional.
Para apoyar esa dirección, el equipo instaló un motor paso a paso con encoder y un sistema de imagen que eventualmente permitirá detectar los objetos existentes automáticamente.
¿Cómo replicarlo desde Chile?
Un maker chileno puede armar OpenCAL con casi todo importado. La Raspberry Pi 5 se consigue en distribuidores locales por CLP 90.000; el proyector DLP 1080p compacto ronda USD 200 en Amazon; la extrusión de aluminio 2020 se corta a medida en Santiago desde CLP 3.500 el metro; la lente Fresnel llega de AliExpress por USD 15. La resina UDMA es lo más caro y lo que requiere seguir a la comunidad OpenCAL (existen partnerships con Formlabs para resinas comerciales próximamente). El presupuesto total ronda los CLP 1.300.000 y calza con lo que el equipo publica en dólares.
El sitio del proyecto es opencal-org.readthedocs.io e incluye enlaces al Discord de la comunidad, papers académicos, archivos CAD y documentación paso a paso.
