¿Cómo funciona una impresora 3D?
Con la variedad de impresoras 3D disponibles en la actualidad, tus opciones de fabricación son prácticamente ilimitadas: desde juguetes de plástico y chocolate, de las formas más específicas e inusuales, hasta implantes dentales de cerámica y moldes corporales o prótesis; incluso partes metálicas industriales de todos los tamaños posibles y más. ¿Necesitas una taza de café? Puedes imprimir eso. ¿Quieres una casa? También puedes imprimirla. Si bien el tipo de tecnología de impresión 3D que empleas depende completamente de lo que exige tu proyecto y de las propiedades del material utilizado, la idea detrás del trabajo de cualquier impresora 3D básicamente se reduce a esto: usar un modelo 3D para construir un objeto físico sólido de abajo hacia arriba (o al revés), combinando pequeños trozos de plásticos, materiales compuestos o biomateriales juntos.
Introducción
La impresión 3D ha tomado al mundo por sorpresa y ha demostrado ser increíblemente influyente para impulsar la fabricación a medida. Es fácilmente una de las innovaciones más revolucionarias de nuestro tiempo, así que primero entendamos por qué. ¿Cuál es el problema y por qué la impresión 3D parece estar en todos lados?
Con muchos usos y aparentemente innumerables posibilidades –y estas posibilidades continúan aumentando a medida que expiran las patentes tecnológicas–, la impresión 3D se ha disparado en los últimos años. Una de las razones de su popularidad hoy en día (además de ser increíblemente genial) es el hecho de que las impresoras 3D modernas son mucho más fáciles de usar, por lo que los modeladores conceptuales en el hogar o los maestros de escuela pueden aprovechar tanto la tecnología como lo hacen los fabricantes a gran escala.
La impresión 3D no sólo se está volviendo más rápida para producir productos cada vez más personalizados, sino que los científicos siguen ideando formas ingeniosas de imprimir, a veces combinando múltiples materiales. Las innovaciones en impresión 3D están destinadas a tener potencial comercial, ya que significan fabricación con un desperdicio mínimo, prótesis más baratas, un mejor ajuste para artículos a medida y una mayor producción de repuestos.
En este artículo, exploraremos qué son las impresoras 3D y cómo funcionan, al tiempo que discutiremos las tecnologías y aplicaciones de impresión 3D, brindándote un poco de historia de fondo mientras repasas los pasos clave del proceso de impresión 3D.
Si bien la parte innovadora del concepto (equipos, herramientas, materiales y la idea misma de conjurar prácticamente cualquier cosa de filamento o polvo de plástico) todavía parece abrumadoramente futurista para muchos, la impresión 3D no sólo es emocionante de explorar, sino también fácil de entender.
En pocas palabras, la tecnología utiliza un modelo 3D para producir físicamente un objeto 3D completo a través de una serie de técnicas, a veces denominadas manufactura aditiva. Una metáfora común utilizada para explicar la impresión 3D es hornear una hogaza de pan al revés: imagina que estás horneando cada rebanada de pan individualmente y luego las pegas juntas formando una barra entera, en lugar de hornear primero el pan completo y luego cortarlo, como lo harías normalmente.
Ahora que entiendes la idea básica, ¡profundicemos en los detalles!
¿Qué es la impresión 3D?
Cuando el proceso de impresión 3D apareció en escena en la década de 1980, se asoció con el concepto de prototipado rápido. Esto se debió a que el proceso ayudó a desarrollar prototipos con mucha más precisión y rapidez que cualquier otro método antes. Chuck Hall, uno de los creadores de la primera impresora 3D, hizo historia en 1986 cuando inventó y patentó la estereolitografía, o como se conoce más comúnmente ahora, SLA. Hall fundó 3D Systems, que hasta hoy sigue siendo un pilar de la industria. Esto inició la evolución de una tecnología que pronto sería vista como algo salido de una película de ciencia ficción.
En resumen, tanto entonces como ahora, las impresoras 3D son asombrosas máquinas de próxima generación que utilizan modelos 3D para crear objetos físicos a partir de una variedad de materiales. En lugar de tinta como en las impresoras de inyección promedio, las impresoras 3D utilizan otros materiales como plástico fundido, caucho, polvos metálicos y fibra de carbono.
Qué es impresión 3D, en esencia: apilar capa sobre capa y fusionarlas con material adhesivo o luz ultravioleta para crear un objeto en 3D.
¿Cómo funciona una impresora 3D?
Se necesita una combinación de software de alta calidad, materiales adecuados y herramientas de grado industrial para crear un objeto 3D de la nada. Para entender cómo funciona exactamente esta combinación, echemos un vistazo más de cerca a tres pasos básicos del proceso de impresión 3D: Primero, necesitas un archivo 3D, que puedes obtener descargando, escaneando 3D o diseñando tú mismo. Luego, decides la tecnología de impresión 3D que necesitarás. Y finalmente, envías tu diseño a una impresora 3D para convertirlo en el objeto deseado.
Echemos un vistazo más de cerca a cada uno de estos pasos.
Modelado 3D y escaneo 3D
¿Cómo se puede hacer un modelo 3D? Hay al menos dos formas: mediante el uso de software de modelado 3D, o mediante la digitalización de objetos del mundo real a través del escaneo 3D. Si bien ambos métodos presentan ventajas y desventajas, su elección dependerá en gran medida de las necesidades de tu proyecto. En caso de que desees profundizar sobre el tema, consulta nuestra guía sobre cómo hacer modelos 3D.
Uno de los principales beneficios del software de modelado 3D de primera línea es su amplia gama de capacidades. Como profesional, te ayuda a crear cualquier modelo que puedas imaginar, desde la pieza en miniatura de un reloj hasta toda la torre del reloj que lo rodea. Esto es justo lo que necesitas para diseñar objetos que aún no existen: ser creativo con tu modelo y obtener un modelo de un objeto que no está disponible para escanear.
Las ventajas evidentes de diseñar su propio modelo en el software de modelado 3D serían la visualización realista, la expresión artística y la posibilidad de utilizar las bibliotecas de archivos 3D que ofrecen muchas plataformas. ¿Qué es lo no tan bueno este enfoque? Crear los modelos 3D de esta manera lleva mucho tiempo y, a menudo, los resultados finales pueden ser inexactos.
Punto clave
El escaneo 3D te permite digitalizar con precisión un objeto del mundo real, un ser humano o incluso un edificio, escena o entorno completo.
Pero no te preocupes, hay otra vía que ha ido ganando popularidad recientemente, especialmente para proyectos profesionales. Este método alternativo es el escaneo 3D, que te permite digitalizar con precisión un objeto del mundo real, un ser humano o incluso un edificio, escena o entorno completo. Puedes complementar fácilmente el escaneo 3D con cualquier paso de modelado: este flujo de trabajo híbrido puede implicar la edición de los datos de escaneo 3D en un CAD o software de escultura. Como método independiente, el escaneo 3D es ampliamente utilizado para ingeniería inversa, inspección de calidad, atención médica, preservación del patrimonio y más.
Independientemente de la aplicación, el escaneo 3D te ahorrará una gran cantidad de tiempo y esfuerzo al replicar objetos existentes, sin mencionar el nivel mucho más elevado de precisión que puedes lograr si utilizas un escáner 3D profesional en lugar de las herramientas tradicionales de modelado 3D.
Software de impresión 3D
Tan pronto como su modelo 3D esté listo, puedes comenzar a imprimirlo. Aquí es cuando el software de impresión 3D hace su gran entrada. Este tipo de software te ayuda a ejecutar una impresión 3D cortando tu modelo y enviándolo a tu impresora.
El software de corte es lo que necesita como mediador entre su modelo 3D y su impresora 3D. En pocas palabras, los slicers traducen el archivo al formato o idioma de control que tu impresora 3D entenderá (para muchas impresoras esto será un código G, mientras que otras operan en su propio formato). Un gran número de cortadores gratuitos están disponibles para satisfacer las necesidades de los usuarios domésticos.
Estos programas se llaman slicers porque literalmente es lo que hacen: tomar tu modelo y cortarlo en numerosas capas planas que una impresora 3D necesita para hacer su trabajo correctamente. Dicho software también resuelve la mejor configuración de la impresora, como la altura de la capa, la temperatura, la velocidad de impresión y, principalmente para impresoras FDM, el camino óptimo que debe seguir la impresora.
Las diferentes marcas de software de impresión 3D ofrecen diversas funcionalidades que incluyen corte, proporcionar acceso remoto a una impresora 3D y mucho más, para monitorear, controlar y administrar tu impresora 3D y agilizar la comunicación entre los dispositivos. Cualquiera que elijas, todos los tipos de software de impresión 3D son parte de todo un ecosistema.
Hay muchas opciones para elegir tanto para usuarios experimentados como para novatos, de código abierto o de pago. En los últimos años, el software de impresión 3D ha estado ofreciendo características innovadoras y nuevas capacidades en abundancia, por lo que puede encontrar fácilmente la herramienta adecuada para un flujo de trabajo sin problemas.
Tecnologías de impresión 3D
Cuando se trata de impresión real, hay una cantidad vertiginosa de tecnologías para elegir. Aquí hay una descripción general rápida para darles un poco de sentido:
- Fotopolimerización con VAT
- SLA
- DLP
- PINZA
- Inyección de material
- Binder Jetting
- Extrusión de material
- FFF
- FDM
- Fusión de cama de polvo
- SLS
- DMLS y SLM
- MJF
- MBE
- Laminación de hojas
- Deposición de Energía Directa
Fotopolimerización con VAT
Esta tecnología de impresión 3D presenta una variedad de flujos de trabajo que tienen un concepto central en común: un fotopolímero líquido se pone en un tanque y se cura selectivamente con una fuente de luz hasta que se construye un objeto 3D sólido, capa por capa.
Las variaciones de la fotopolimerización con VAT basadas en estereolitografía son el procesamiento digital de luz y la producción continua de interfaz líquida.
Estereolitografía (SLA). La primera tecnología de impresión 3D sigue siendo la más conocida en la actualidad. SLA también se conoce como fotosolidificación o impresión de resina. Lo que sucede es que la resina líquida se coloca en un cubículo, luego se enfoca un láser ultravioleta en la resina a través del fondo transparente del recipiente. Este rayo cura y solidifica la resina capa por capa, y el objeto sólido emerge gradualmente en la forma deseada arrastrado por una plataforma elevadora.
El procesamiento digital de luz (DLP) es la versión de una modificación de polimerización en tanque. Es similar al SLA mencionado anteriormente en el sentido de que también cura la resina líquida en una estructura 3D. La fuente de luz utilizada es la diferencia central aquí. El DLP utiliza una pantalla de proyector de luz digital para iluminar la imagen de la capa a través de la plataforma, curando así todos los puntos simultáneamente. Como el proyector de luz es una pantalla digital, la imagen de cada capa consta de píxeles, por lo que una capa 3D se compone de cubos rectangulares conocidos como vóxeles.
La producción continua de interfaz líquida (CLIP) es un método de impresión 3D patentado, originalmente propiedad de EiPi Systems y actualmente desarrollado por Carbon3D. Dado que CLIP se desarrolló a partir de la SLA, volverás a notar las similitudes: una piscina de fotopolímero líquido con un fondo transparente a la luz ultravioleta, que solidifica la resina, y un objeto tridimensional que se eleva lentamente desde la cuba. Lo que es diferente aquí es que el proceso de impresión es continuo. Esto es posible gracias a una membrana especial permeable al oxígeno en la base de la piscina que crea un área delgada libre de polimerización, la llamada «zona muerta». Esta zona oxigenada ayuda a que la resina sin curar permanezca líquida entre la parte de crecimiento y la ventana de proyección, lo que también le permite fluir hacia áreas donde se puede curar.
Inyección de material (IM)
Una tecnología de impresión 3D relativamente nueva, la inyección de material utiliza gotas de fotopolímero curadas con luz UV para crear objetos sólidos. Este método se puede comparar más fácilmente con lo que sucede en un proceso de inyección de tinta 2D: antes de que la resina se solidifique, se rocía en forma de gotas muy pequeñas. Las impresoras 3D de IM rocían cientos de gotas de resina a la vez, capa sobre capa, hasta que la pieza está completa.
Binder Jetting (BJ)
Binder jetting es un proceso de impresión 3D en el que un agente de unión líquida se coloca selectivamente sobre una capa de gránulos de metal, arena, cerámica o polvo compuesto. Para formar una pieza sólida, el binder jetting mueve un cabezal de impresión sobre la cama de polvo depositando gotas de un aglutinante (en pocas palabras, pegamento) que mantienen unidos los gránulos de polvo. Cada gota de un agente aglutinante tiene alrededor de 80 micras de diámetro, lo que permite una gran resolución. Cuando la capa está completa, la cama de polvo se mueve hacia abajo y una nueva capa de polvo recubre la superficie de la previamente impresa. Las gotas del aglutinante se depositan de nuevo, y el proceso se repite hasta que se forma toda la pieza.
Extrusión de material
Este método utiliza un filamento de material termoplástico, el cual es suministrado a través de una impresora de extrusión calentada en movimiento. El material se funde en el proceso de ser empujado a través de la boquilla del extrusor. Este extrusor sigue una trayectoria predeterminada y deposita el filamento en una plataforma de construcción, que también se puede calentar para una mejor adherencia. Cuando la primera capa está lista, la siguiente se coloca encima de ella para seguir desarrollando la pieza de trabajo. El objeto se forma cuando el filamento se enfría y se solidifica.
Fabricación de filamentos fundidos (FFF) y modelado de deposición fundida (FDM). La extrusión de material es ampliamente conocida como fabricación de filamentos fundidos (FFF), que ha sido un éxito masivo entre los entusiastas de la impresión 3D. A su vez, Fused Deposition Modeling es un término patentado para el mismo proceso, acuñado por S. Scott Crum en la década de 1980 y comercializado una década más tarde por Stratasys. Con la patente de la tecnología expirada, FDM se ha convertido en la tecnología 3D más barata y, por lo tanto, más disponible y accesible que existe. La aparición de RepRap, una comunidad de desarrollo de código abierto, hizo de FDM una tecnología favorita de los aficionados al bricolaje del mundo. La extrusión material también se utiliza industrialmente para construir piezas con geometrías complejas.
Fusión de cama de polvo (PBF)
El proceso de impresión 3D en el que una fuente de calor fusiona selectivamente partículas de polvo dentro de un área construida formando una pieza sólida se llama fusión de cama de polvo (PBF). Conozcamos las diferentes variedades de PBF.
Sinterización selectiva por láser (SLS). El material principal utilizado en la sinterización selectiva por láser es el polvo de polímero, que se calienta y se deposita en una plataforma de construcción. Después de este paso, un rayo láser de CO2 escanea la superficie, sinterizando selectivamente el polvo. El láser solidifica toda la sección transversal, después de lo cual la plataforma de construcción desplaza una capa hacia abajo para hacer espacio para una nueva capa de polvo. La siguiente sección transversal del objeto se sinteriza una y otra vez sobre las capas recientemente solidificadas. El proceso se repite hasta que se fabrica el objeto. Como toque final, el objeto se limpia con aire a presión y se cepilla.
Sinterización directa por láser de metal (DMLS) y fusión selectiva por láser (SLM). Basado en casi el mismo principio, la sinterización directa por láser de metal (DMLS) y la fusión selectiva por láser (SLM) se utilizan exclusivamente para producir piezas metálicas. La SLM se emplea para fundir completamente el polvo de metales como aluminio, acero inoxidable o cromo cobalto para formar objetos sólidos, mientras que la DMLS no funde los polvos, sino que los calienta y los fusiona a nivel molecular. La DMLS sinteriza aleaciones, incluidas las basadas en titanio.
Multi Jet Fusion (MJF). La técnica Multi Jet Fusion (MJF) es ligeramente diferente de los métodos mencionados anteriormente: en lugar de colocar una capa nueva sobre una sólida, agrega una nueva porción de agente mientras que la anterior aún está fundida. Técnicamente, es una matriz de inyección de tinta para aplicar agentes de fusión y detalle, luego los fusiona en una capa sólida calentando los elementos. No se necesita láser, porque los agentes de detalle se inyectan a lo largo de contornos particulares. Cuando el objeto está completo, la cama de polvo se mueve a una estación de procesamiento, donde la mayor parte del polvo suelto se elimina mediante un vacío integrado. En comparación con los objetos construidos con la ayuda de SLS, esta técnica ofrece una mayor densidad y menor porosidad, creando así una superficie más lisa para la pieza final.
Fusión por haz de electrones (EBM). Esta técnica es otro método de fusión de cama de polvo. La Electron Beam Melting utiliza electrones, es decir, un haz de alta energía, para fusionar las partículas de polvo metálico. Mientras que SLM utiliza un rayo láser como fuente de energía, la EBM utiliza un haz de electrones en su lugar, con el resto del proceso siendo bastante similar. Debido a su mayor densidad de energía, EBM es mucho más rápido, pero su uso se limita a materiales conductores como el circonio o el titanio.
Laminación de hojas (SL)
La siguiente categoría de tecnologías de impresión 3D es la laminación de hojas (SL), a veces denominada fabricación de objetos laminados (LOM). Es un sistema de prototipado rápido creado por Helisys Inc. que consiste en fusionar capas de material (papel recubierto de adhesivo, metal o laminados plásticos) con calor y presión. La técnica fue popularizada por Solido 3D, con sede en Israel, que imprimió piezas hechas de cloruro de polivinilo (PVC) y un adhesivo especial. Las capas fundidas se cortan en una forma deseable con un láser o un cuchillo. La técnica de laminación de hojas basada en papel aún no está muy extendida, pero sus creadores siguen experimentando para perfeccionar el método a la perfección.
Deposición de energía dirigida (DED)
Un proceso de impresión 3D más complejo, la deposición de energía dirigida (DED), se utiliza a menudo para reparar piezas industriales existentes, como hélices o álabes de turbinas, o para agregar un material diferente, en lugar de construir nuevas piezas desde cero. Esto se debe en gran parte al hecho de que las impresoras 3D DED son dispositivos industriales grandes que requieren más espacio, habilidad y control.
Este método consiste en fundir material (principalmente polvos metálicos o materiales de origen de alambre) directamente con un rayo láser o electrónico, mientras se deposita en la pieza en desarrollo a través de una boquilla, que puede moverse en múltiples direcciones. La pieza a menudo se escanea en 3D en el proceso entre la deposición de capas consecutivas.
Algunos términos populares para este método incluyen Deposición Directa de Metal (DMD), Formación de Red de Ingeniería Láser (LENS), Soldadura por Deposición Láser (LDW), Manufactura Aditiva por Haz de Electrones (EBAM) y Revestimiento Láser 3D.
Materiales de impresión 3D
Ahora que conoces mucho más sobre los métodos que emplean las impresoras 3D para crear objetos sólidos, es posible que te preguntes cuáles son los materiales de impresión 3D más comunes. En pocas palabras, lo que se puede utilizar como «tinta» en las impresoras 3D. Estos materiales vienen en una amplia variedad, por lo que cuando elijas los adecuados para tu proyecto, debes tener en cuenta la aplicación y el diseño de tu objeto.
Aquí hay una descripción general rápida de los materiales de impresión más comúnmente empleados en diferentes tecnologías de impresión 3D. También vale la pena señalar que muchos de estos materiales no están necesariamente asociados con una sola tecnología de este tipo de impresiones.
SLA: Resinas
Rígida pero delicada, la resina en sus diferentes formas es empleada por tecnologías como SLA, DLP, Multijet o CLIP. Las resinas, o fotopolímeros, son esencialmente líquidos imprimibles en 3D que cuentan con una resistencia química muy alta y baja contracción. En comparación con otros materiales aplicables a 3D, las resinas a veces pueden estar limitadas en resistencia y flexibilidad, pero aún vienen en varias formulaciones con una amplia gama de propiedades ópticas, mecánicas y térmicas. Debido a su alta foto-reactividad, las resinas a menudo requieren un almacenamiento más complicado, lo que también puede ser una limitación.
Las resinas estándar son conocidas como el material SLA más económico, produciendo impresiones de alta resolución con características finas y un acabado superficial liso. Ampliamente utilizado en aplicaciones de creación de prototipos, este material translúcido ofrece un buen nivel de detalle, pero está limitado en términos de diseño porque requiere una estructura de soporte para el modelo durante la impresión.
Las resinas de ingeniería de SLA se crearon para proporcionar a los especialistas en ingeniería una selección más amplia de propiedades del material para diferentes aplicaciones. Esta categoría incluye varios tipos de resinas resistentes a los esfuerzos, rápidas, duraderas y resistentes al calor. Si bien los nombres de estos tipos en su mayoría hablan por sí mismos, todas estas resinas requieren un curado posterior bajo luz ultravioleta para resaltar completamente sus propiedades mecánicas.
FDM: ABS, HIPS, HDPE, PLA, materiales compuestos y más
Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS). Un polímero termoplástico común, el acrilonitrilo butadieno estireno se usa para fabricar piezas de LEGO. El término termoplástico explica que este tipo de material se vuelve líquido y flexible (con una «transición vítrea») en respuesta al calor. Lo que esto significa es que el ABS puede calentarse hasta su punto de fusión, moldearse fácilmente y solidificarse rápidamente. Utilizado en innumerables aplicaciones, es bastante resistente y rígido (¿alguna vez pisaste un LEGO?), y conserva el color perfectamente. Este es un material no-tóxico, que también es resistente al agua y a los productos químicos. Sin embargo, una cosa que no recibe bien es la radiación UV, por lo que no es buena para el uso prolongado al aire libre.
Poliestireno de alto nivel dempacto (HIPS). Un material de soporte fácilmente soluble que se usa a menudo con ABS. El high-impact polystyrene también comparte una serie de propiedades con su socio de impresión 3D. Aún así, es un poco más ligero, más resistente a los impactos y de bajo costo. Cuando se usa para estructuras de soporte, HIPS se disuelve momentáneamente en d-Limoneno, lo que permite una eliminación precisa del soporte. Extremadamente fácil de imprimir, este material es realmente útil para evaluar rápidos prototipos de preproducción.
HDPE: un polímero termoplástico hecho a partir del monómero etileno que se conoce con el nombre de polietileno de alta densidad (HDPE) y se utiliza para producir tuberías, geomembranas, botellas y paquetes de plástico reciclables (con el código 2 de reciclaje), e incluso madera plástica. Con un punto de fusión de aproximadamente 230 grados Celsius (446 grados Fahrenheit) y una considerable relación de resistencia-densidad, el HDPE a veces reemplaza al ABS para fabricar piezas más ligeras, fuertes y flexibles. Sin embargo, esto requiere de temperaturas más altas y completamente controladas, una cama de impresión precalentada y una extrusora tolerante a altas temperaturas.
El PLA es un polímero producido a partir de cultivos como la caña de azúcar o el maíz, lo que lo convierte en uno de los filamentos más ecológicos del mercado. También es uno de los más populares: en comparación con el ABS, este material es económico, biodegradable, se puede imprimir más fácilmente y a una temperatura más baja. En el lado negativo, el PLA no es tan resistente al calor y, a menudo, puede ser quebradizo. Conocido principalmente como un material de referencia para la impresión 3D de escritorio, el PLA todavía se utiliza para fabricar piezas para muchas aplicaciones profesionales.
Los materiales compuestos generalmente combinan una base de PLA, nylon o PET con diferentes partículas o fibras. En pocas palabras, estos materiales se combinan para beneficiarse de sus propiedades originales. Por ejemplo, después de agregar un poco de acabado, los modelos 3D eventuales pueden presumir de la estética de la madera o el metal real, mientras que los filamentos sólo contienen alrededor del 30% de partículas de madera o metal. Agregar color y experimentar con la temperatura también podría cambiar el aspecto final de una pieza impresa en 3D.
Un tipo diferente de materiales compuestos son los combinados con fibras de refuerzo. Tres de los representantes más comunes de este tipo son la fibra de carbono, la fibra de vidrio y el Kevlar. Al ser frágiles y delgadas, las fibras a veces se comparan con los espaguetis crudos: no son el material más fácil de usar por sí solos. Sin embargo, cuando se mezclan con el plástico llamado matriz, son indispensables para crear piezas 3D fuertes y livianas.
Cerámica. A pesar de que la impresión 3D se asocia comúnmente con plásticos, resinas y compuestos, la cerámica ha ocupado un lugar especial entre los materiales de impresión 3D. Especialmente atractivos debido a su durabilidad, resistencia química, estética y tacto, por no hablar de su increíble rentabilidad, los materiales cerámicos se utilizan para imprimir cualquier cosa en 3D, desde piezas industriales hasta implantes dentales, vajillas y proyectos de arte. La cerámica generalmente se clasifica como clásica (hecha de arcilla: gres, loza y porcelana) y cerámica técnica o de ingeniería (ejemplos populares incluyen nitruro de aluminio, zirconia, nitruro de silicio, carburo de silicio y alúmina). A menudo, los objetos impresos en 3D con cerámica se hornean y esmaltan en un proceso de cerámica clásico.
SLS: Nylon y TPU
Nylon. Ideal para la creación de prototipos y la producción de uso final, el nylon es un material común para usar en SLS. Al ser resistente y duradero, este termoplástico de ingeniería es adecuado para piezas ensambladas complicadas. También cuenta con una alta resistencia cuando se somete a luz ultravioleta, altas temperaturas, agua y solventes químicos. El nylon es parte de la familia de las poliamidas, y sus compuestos creados con materiales como aluminio, carbono o vidrio son muy versátiles y a menudo se utilizan en más de un sólo sistema de impresión 3D.
Poliuretano termoplástico (TPU): una combinación de plástico y caucho conocida como elastómeros termoplásticos (TPE) es de lo que están hechos los filamentos flexibles. La elasticidad natural permite que este material se flexione y doble fácilmente. El poliuretano termoplástico (TPU) es el tipo de TPE más utilizado, por lo que el término se usa a menudo para referirse a toda la categoría. Sus propiedades gomosas hacen que TPE sea ideal para muchos proyectos, desde electrodomésticos y dispositivos médicos hasta impresiones portátiles, juguetes y cubiertas para teléfonos. Los filamentos flexibles se pueden moldear en prácticamente cualquier forma antes de que se enfríen y se fijen, pero también tienen ciertas limitaciones. Por ejemplo, tales materiales pueden ser difíciles de imprimir debido a posibles hilos o manchas.
SLM y DMLS: polvos metálicos
Los polvos metálicos muy finos, como el latón, el bronce, el acero o el cobre, se infunden en filamentos metálicos. Las proporciones de polvo metálico, PLA y polímero aglutinante pueden variar, pero estos filamentos siguen siendo mucho más pesados que los plásticos, aunque no tan pesados como los metales puros. Los objetos finales impresos con este material tendrán el aspecto realista del metal, especialmente si está pulido. Los filamentos metálicos son excelentes para imprimir figuras y esculturas que eventualmente son mucho más livianas que la pieza de bronce real, por ejemplo. Sin embargo, este tipo de material tiende a ser espeso, lo que significa que deberá usar una boquilla resistente al desgaste al imprimir y lidiar con la obstrucción que puede tener lugar con el tiempo.
¿Para qué se utilizan las impresoras 3D?
En menos de 40 años en los que la impresión 3D ha existido, ya ha asegurado su lugar en la historia moderna como la Cuarta Revolución Industrial. Echemos un vistazo a algunos ejemplos de cómo esta tecnología innovadora ha remodelado industrias enteras.
Prototipado rápido y fabricación rápida
La creación rápida de prototipos es parte de la historia de la impresión 3D, si no la razón misma de su existencia. Hace treinta años, cuando los fabricantes buscaban superar la frustración de no poder crear piezas de manera fácil y rápida, la tecnología de impresión 3D les ayudó a ahorrar tiempo y esfuerzo. Los prototipos finalmente pudieron fabricarse en horas en lugar de semanas, y muy pronto, el desarrollo de técnicas y materiales de impresión 3D permitió fabricar piezas de trabajo finales, no sólo prototipos. Esto llegó a ser conocido como manufactura rápida.
Sector automotriz
La manufactura rápida de prototipos y partes han dado una libertad asombrosa a la fabricación de automóviles. Los fabricantes de automóviles ahora pueden reducir el tiempo de desarrollo de producción y mejorar drásticamente sus productos finales a un costo mucho menor. Con el tiempo de entrega en las líneas de montaje sustancialmente disminuido, el diseño de máquinas se puede mejorar y personalizar considerablemente. Otro beneficio es la capacidad de fabricar piezas mecánicas verdaderamente innovadoras para nuevos modelos, así como repuestos que se pueden imprimir bajo demanda.
Sector aeroespacial
Como una de las primeras y más entusiastas adoptantes de la impresión 3D, la industria aeroespacial utilizó por primera vez la tecnología a finales de los años 80. Los gigantes de la industria como Airbus y Boeing consideran que los prototipos funcionales, las herramientas y los componentes ligeros son algunas de las principales aplicaciones de la impresión 3D. Su uso en diferentes sectores de la industria tampoco se limita a la creación rápida de prototipos: las piezas estructurales en pleno funcionamiento como turbinas y hélices, paneles de pared y conductos de aire se han impreso en 3D y utilizado con éxito durante años. La tecnología también ha desempeñado un papel vital para ayudar a reducir el peso de diferentes aviones, lo que puede conducir a una reducción de las emisiones de CO2 y el consumo de combustible.
Productos de consumo
Crear productos personalizados y perfectamente adaptados que satisfagan las necesidades de un cliente es algo que es muy difícil de hacer a través de la fabricación tradicional; La personalización masiva a un costo menor es posiblemente el mayor beneficio que ofrece la impresión 3D. Prácticamente cualquier industria dirigida al consumidor puede mejorar el desarrollo de sus productos y aumentar la competitividad: electrónica de consumo, ropa deportiva, juguetes –lo que sea–, con la impresión 3D es completamente posible hacerlo todo. Además, el reciente auge de la impresión 3D juega un papel importante en la investigación de mercado.
Sector salud
Las aplicaciones médicas de la impresión 3D van desde la bioimpresión hasta las prótesis, desde la ortesis hasta la odontología, desde la producción de píldoras hasta implantes. Un método de fabricación aditiva utilizado en este campo es la impresión 3D, un tipo de fabricación aditiva en la que se utilizan «biotintas» (células o cualquier material biocompatible) para fabricar tejidos u órganos, capa por capa, imitando el comportamiento natural de la estructura viva original.
Las prótesis se han reinventado con la impresión 3D, lo que permite a los médicos e ingenieros crear prótesis totalmente personalizadas para el usuario, ya sea para un paciente que ha sufrido pérdida de extremidades, alguna forma de cáncer o una enfermedad congénita. Hasta hace poco, muchas personas no tenían la opción de una prótesis de alta calidad: todo el proceso significaría cantidades dolorosas de tiempo y dinero invertido, sin garantía de un resultado verdaderamente satisfactorio. Con las prótesis impresas en 3D, los dispositivos de asistencia perfectamente ajustados se han vuelto mucho más disponibles. Otro buen ejemplo es la odontología, que ha adoptado la impresión 3D para crear implantes y aparatos dentales rentables.
Construcción
Las ventajas de la impresión 3D en la construcción incluyen permitir una precisión y complejidad nunca antes vista al construir estructuras residenciales, industriales o públicas. Por lo general, el proceso implica crear un modelo tridimensional de cualquier aspecto de un edificio que se pueda imprimir en 3D, luego elegir el material más adecuado para el trabajo, lo que se imprimirá y, finalmente, ensamblarlo en una fábrica o incluso en el sitio de construcción. Es completamente posible imprimir en 3D componentes de construcción extruyendo cemento, hormigón y espuma, o uniendo diferentes tipos de polvos poliméricos.
«Imprimir» todo el edificio también es una realidad ahora: ejemplos notables de esto incluyen complejos de apartamentos y edificios de oficinas en China, los Emiratos Árabes, Países Bajos y Estados Unidos. En 2016, el primer puente peatonal impreso en 3D en Madrid, España, marcó un hito para el sector de la construcción y la ingeniería civil. La impresión 3D en la construcción no solo aumenta la funcionalidad y reduce el error humano y el desperdicio, sino que también promete crear más viviendas, lo que podría mejorar las soluciones para problemas sociales complejos como la sobrepoblación o la falta de vivienda.
Comida
Si bien nos gustaría poder decirte que la impresión 3D fue la solución para combatir el hambre en el mundo, aún no hemos llegado a ese punto. Sin embargo, lo que ya está en marcha es cómo la impresión 3D ayuda a la industria alimentaria en las etapas de desarrollo. Es útil para crear maquinaria de procesamiento y producción de alimentos, así como para limitar el desperdicio de alimentos al probar estos equipos.
Aunque los tipos de alimentos disponibles para imprimir son limitados debido a las técnicas de impresión, factores como la impresión 3D selectiva en restaurantes y la disponibilidad de diferentes impresoras de alimentos en el mercado indican un alcance considerable de adopción, tanto por parte de los consumidores como de los fabricantes. La extrusión de material sería el método más común utilizado con «tintas» viscosas como masa, puré de frutas o verduras, chocolate, queso; cualquier cosa que pueda ser de consistencia semilíquida.
Si bien estas oportunidades gastronómicas son emocionantes de escuchar (o de servir en un plato), un inconveniente significativo de la impresión 3D de alimentos es que está lejos de ser escalable y actualmente se utiliza principalmente para cenas elegantes. Aún así, los ejemplos de proyectos socialmente valorados que apoyan las proteínas de origen vegetal o tratan la desnutrición están presentes, y sólo continúan creciendo.
El futuro de la impresión 3D
En los últimos años, se ha invertido mucha investigación y práctica para convertir la próxima gran expectativa que rodea a la impresión 3D en una realidad cotidiana más práctica. En el proceso de avanzar de una tecnología emergente a uno de los motores de los procesos de fabricación actuales, la industria ha madurado. Sus aplicaciones prácticas en el mundo moderno parecen ilimitadas, desde artilugios y obras de arte hasta componentes de aviones y órganos trasplantables.
Además de ser una excelente manera para que las empresas optimicen su tecnología de creación de prototipos, la manufactura aditiva ahora es mucho más relevante para los usuarios no tecnológicos a medida que las impresoras 3D están más disponibles y el software 3D es más fácil de usar. Adoptada por diseñadores y aficionados al bricolaje, profesores y estudiantes, la impresión 3D permite la creación de productos personalizados sin necesidad de una infraestructura costosa o complicada a nivel de la industria.
Tal vez se pregunte, entonces, por qué la impresión 3D no se ha vuelto tan común como comprar en-línea. A pesar de su popularidad, todavía hay algunos obstáculos que enfrenta la industria, incluido el costo del procesamiento previo y posterior, y una selección limitada de materiales. Dicho esto, muchos otros desafíos, como los costos de equipos y materiales o la falta de experiencia interna, han cambiado en los últimos años, lo que demuestra la oportunidad de un mayor crecimiento.
La cantidad de innovación que la impresión 3D ya ha aportado a la fabricación, las cadenas de suministro y las posibilidades de diseño es indiscutible: en muy poco tiempo, la tecnología ha dado grandes saltos hacia adelante en múltiples industrias, con empresas que gravitan hacia una fabricación más inteligente, más rápida, más eficiente y respetuosa con el medio ambiente.
Asequibilidad, mayor productividad, productos perfectamente hechos para ti: estos son sólo algunos de los beneficios que la impresión 3D continuará brindando. Con su relevancia cada vez mayor, la impresión 3D puede llegar a ser una fuerza impulsora en la economía global.
Y cuando lo haga, diremos que te lo dijimos.
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La impresión 3D ya no es sólo un concepto, hoy en día las empresas la usan para aumentar su competitividad. Cada vez más, el mercado está repleto de dispositivos, software y otros productos, por lo que moverse en este terreno puede resultar difícil. Por eso, vamos a ver algunas cosas que hay que tener en cuenta antes de invertir en una impresora industrial. Incluimos algunas de las tecnologías más frecuentes en impresión 3D industrial, con al menos una impresora 3D en cada categoría para que tenga una referencia para empezar a buscar.
Diferentes tipos de software de impresión 3D pueden ser utilizados por sí mismos o en combinación para conducirte a través del proceso entero de impresión 3D: desde un modelo 3D hasta una nueva marca de objetos impresos en 3D. En este artículo, revisamos el mejor software de impresión 3D que puedes usar para diseñar tu modelo 3D, editar, reparar y cortar tu archivo, para luego imprimir una pieza final excepcional.
El software es tan importante como el hardware en lo referente a la impresión en 3D. A continuación, presentamos los escáneres 3D que mejor funcionan para la impresión en 3D y cómo empezar a utilizarlos.