Impresoras 3D

¿Ciencia ficción o realidad?… tenemos que decir realidad porque ya existen y se comercializan impresoras capaces de crear juguetes, piezas, rollos de plástico, prótesis y mucho más.

Las impresoras 3D son herramientas que permiten imprimir objetos tridimensionales, tales como una prótesis, la carcasa de un celular o el repuesto de un auto. Es una tecnología que ya se encuentra disponible en diversos países y que está cobrando cada día más auge.

Está cambiando el modo de producción: ahora ya es factible crear sin mayor dificultad un objeto en una oficina. Por ejemplo, en el caso de los repuestos, no es necesario coordinar envíos o buscar en distintas fábricas si la pieza se encuentra disponible, ya que con sólo contar con el diseño es posible recrearla en cualquier lugar donde una de estas impresoras permanezca en funcionamiento.

¿Y la tinta? Estas impresoras no dejan tinta sobre papel, sino que imprimen creaciones precisas de piezas cuyo único límite es la imaginación que tenga el dueño del equipo. Se pueden utilizar para fines comerciales, industriales o simplemente para fines personales en el hogar.

Impresiones 3D: un campo tecnológico que aún tiene mucho por descubrir.
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La primera dirección electrónica de la historia, fue tomlinson@bbn-tenexa.
El plástico es uno de los materiales más utilizados para la impresión de objetos.

FUNCIONAMIENTO

Para generar objetos sólidos tridimensionales, estas impresoras van creando la pieza capa por capa sin la necesidad de emplear un molde. El material que utilizan es diverso, generalmente se imprime con plásticos ABS.

Así, este sistema de creación se diferencia de los tradicionales por la forma de construcción: mientras que en el método tradicional el objeto a modelar se obtiene quitando el material sobrante, en la impresión 3D sólo se utiliza estrictamente el material a utilizar, lo que resulta beneficioso para el medio ambiente ya que genera menor contaminación y produce ahorros importantes.

La orden de impresión la recibe desde un archivo creado con algún software de modelado 3D como Autodesk Inventor, Solidworks o Catia. De este modo, la impresora entiende qué debe crear y cómo.

MATERIALES

Los implementados por las impresoras 3D se dividen, básicamente, en termoplásticos PLA o ABS. No obstante, también existen impresoras que modelan objetos en materiales tales como resinas, fotopolímeros y hasta incluso metal. Estos últimos materiales no son tan utilizados por el costo del tipo de impresoras que los pueden implementar. Por eso, sólo se usan en el ámbito industrial. Además los costes asociados a la misma, tales como la energía necesaria para abastecer el equipo y los insumos para el modelado de piezas, son excesivamente altos.

ARCHIVOS

Se requieren de ciertos archivos para darle instrucciones a la impresora; por ejemplo, las coordenadas que se deben seguir para crear el objeto. Habitualmente son introducidos a la impresora a través de USB mediante un pendrive o memoria, pero también existen modelos de impresoras 3D que permiten su conexión directa a la PC. Cabe destacar que los planos para la creación de objetos pueden ser tanto creados por nosotros como descargados de sitios que se dedican a esta actividad.

TIPOS DE IMPRESORAS

Al ser un sistema de impresión joven, existen diversos tipos de tecnologías. Esto se debe a que cada fabricante desarrolla su propio sistema de impresión 3D para imponerlo de manera industrial. Se estima que en los próximos años se alcanzará un modelo estándar.

EVOLUCIÓN DE LAS IMPRESORAS 3D

Los prototipos se diseñan en programas especiales para ello, y luego se imprimen.

1983: Un inventor destacado en el campo de la óptica iónica llamado Chuck Hull, inventa el primer método de impresión 3D: la estereolitografía.

1988: La compañía fundada por Chuck Hull, 3D Systems, comercializa las primeras máquinas de impresión estereolitográficas.

1988-1990: Durante este lapso, se desarrollan nuevos métodos de impresión. Por un lado, Fused deposition modelling (FDM), que es la impresión por deposición de material fundido, y por el otro lado, Selective laser sintering (SLS), o impresión por láser.

1990: El inventor del método de impresión por deposición de material fundido, Scott Crum, funda la empresa Stratasys para la comercialización de su impresora.

1993: Un grupo de estudiantes del Massachusetts Institute of Technology (MIT), desarrolla la impresión 3D por inyección.

1995: Los jóvenes inician la venta de sus equipos de la mano de la compañía Systems creada por Chuck Hull.

2005: En la Universidad de Bath en Reino Unido, el Dr. Bowyer desarrolla la primera máquina 3D autorreplicante, la RepRap.

2009: La empresa Organovo idea y fabrica la impresora 3D MMX Bioprinter, capaz de fabricar tejidos orgánicos.

El eje principal que diferencia a las actuales tecnologías de impresión 3D, es la manera en que la impresora deposita las diferentes capas de material para la creación de la pieza. Ente ellas se encuentran:

Fusion Deposition Modeling (FDM)
En español, Tecnología de Deposición de Material Plástico. Este método permite el modelado de piezas en plásticos ABS o PLA. Para ello se alimenta con un rollo de este material, que al pasar por el extrusor del equipo –encargado de prensar el material- se calienta y derrite para luego ser depositado capa por capa formando el objeto. Posteriormente se espera a que se enfríe el material para ser manipulado. Este método es el más utilizado actualmente en el ámbito doméstico.

Estereolitografía (SLA)
Funciona con la ayuda de un haz de láser, modelando el objeto capa a capa. Para llevar a cabo la impresión, utiliza un baño de resina fotocurable, y el objeto modelado con resina líquida se cura con la utilización de láser de luz ultravioleta.

Selective Laser Sintering
Este método denominado Sinterización Selectiva Láser, es similar al anterior, pero para llevar adelante el modelado de la pieza, utiliza diversos materiales en polvo como metálicos, cerámicos, nylon, cristal y poliestireno. En este caso, un haz de láser funde el material para solidificarlo. Se trata de un tipo de impresión muy precisa.

CAPTACIÓN DEL OBJETO

Si la impresión 3D se basa en plasmar en objetos sólidos, modelos en tres dimensiones generados mediante programas de diseño, ¿de qué manera se podrán copiar exactamente los objetos ya existentes? A través de un escáner 3D.

El mismo funciona captando muestras de la geometría y del color de un objeto, para posteriormente poder generar un modelo tridimensional del mismo. Es decir, obtiene la posición en el espacio tridimensional de cada uno de los puntos que analiza.

El escaneo 3D sin contacto permite replicar objetos muy frágiles, como antigüedades arqueológicas o fósiles.

El principal objetivo de un escáner 3D es crear una nube de puntos a partir de la geometría en la superficie del objeto, proceso que se denomina reconstrucción. Tiene un campo de visión en forma de cono al igual que las cámaras, pero se diferencia de las mismas ya que toma muestras geométricas.

A través de las impresoras 3D, se pueden crear partes específicas de un objeto que se han roto o extraviado. Esto evitaría tener que comprar nuevamente el artículo completo.
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Para poder llevar adelante el escaneo de un objeto se requieren múltiples tomas del mismo. En ocasiones son centenares desde distintos puntos de perspectiva, de manera tal de poder captar información de todos los lados. Los escáneres 3D se pueden diferenciar en dos tipos:

De contacto: Tiene un elemento que palpa (punta de zafiro o acero duro) y se desplaza sobre el objeto a medir, lo que le da alta precisión. Los inconvenientes son la lentitud del proceso y la inconveniencia de trabajar con objetos frágiles.

Sin contacto: En este grupo encontramos diversas técnicas, que pueden dividirse en activas (emiten una señal y analizan su retorno para capturar las formas geométricas) y pasivas (se basan en la radiación reflejada en el entorno). Las primeras son indicadas para llevar adelante mediciones de larga distancia como edificios, en cambio las segundas son apropiadas para el escaneo en corta distancia.

UTILIDAD DE LAS IMPRESORAS 3D

El abanico de posibilidades de impresión que brinda esta tecnología en auge es muy amplio. Las áreas donde ya se utilizan las impresoras abarcan el diseño, la arquitectura, educación, salud, arqueología y entretenimiento. Cada una de ellas innova día a día las posibilidades que le brindan las impresoras 3D.

Los usos básicos son juguetes y figuras. Se trata de lo más sencillo de imprimir ya que se componen de una sola pieza generalmente de tamaño pequeño. La industria está innovando en un mercado de juguetes que se adapten a los deseos específicos de cada niño. De la mano de las herramientas necesarias, una familia con una impresora 3D hogareña podría construir objetos a gusto de quien lo desee.

Dentro del campo del diseño, se puede hacer hincapié en la vestimenta. Si bien las principales innovaciones se han dado con materiales plásticos, se utiliza este tipo de impresión para crear originales modelos hechos a la medida de quien los vista. También se producen objetos artísticos, como esculturas, máscaras, elementos decorativos y hasta muebles.

El hallazgo con más repercusión a nivel mundial, se ha dado en el área de la salud. Puesto que las impresoras 3D han creado prótesis, y actualmente se está investigando su uso en la ingeniería de tejidos. Así, órganos y partes del cuerpo son construidos a través del depósito de células vivas sobre un medio de gel, y superpuestas una capa sobre otra para conformar estructuras tridimensionales. Este campo de investigación ha sido denominado bio-impresión o impresión de órganos.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UNA TECNOLOGÍA EN AVANCE

Si bien muchos campos de investigación han encontrado innumerables beneficios en este tipo de impresión, cabe destacar que es necesaria una reflexión sobre la misma para discernir los pros y contras.

Algunas de las ventajas son:

Reducción de costos. El poder realizar un objeto desde el hogar, no sólo abarata los gastos de producción, sino también de transporte.
Objetos con personalidad. Hay más originalidad al momento de producir, y responde a los gustos y deseos de quien la maneje.
Versatilidad. Una misma máquina es capaz de imprimir infinidad de distintos productos.
Nueva industria. Se trata de un sector en auge, que deberá crear nuevos emprendimientos y puestos de trabajo.
Utilidades múltiples. Como en el caso de la bio-impresión, esta tecnología se aplicará a muchos más campos, útiles para la vida.

En el caso de las desventajas que acarrea la impresión 3D podríamos nombrar:

Vulneración de los derechos de autor. Muchas veces, esta maquinaria se encarga de replicar objetos y hasta obras de arte. Los escáneres 3D captan a la perfección un objeto que puede tener copyright. Se torna difícil entonces controlar la copia de los mismos.
Usos dañinos. Así como pueden crearse objetos útiles que ayudan a la salud, también se pueden imprimir artículos peligrosos como lo son las armas de fuego.
Disminución de puestos laborales. Al tener la posibilidad de manipular estas impresoras en los hogares, el consumo de ciertos productos podría detenerse. Esto llevaría a menos puestos de trabajo en la manufactura.
Producción de objetos inútiles. El plástico y muchos otros materiales resultan sumamente perjudiciales para la ecología de nuestro Planeta. Es por ello que la producción en serie de artículos innecesarios favorece a generar más y más basura en el mundo.

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