Open/Close Menu Empresa dedicada a prestaciones industriales, especializada en servicios tecnológicos
post-impresion-3d

La impresión 3D es más antigua de lo que muchos creen. De hecho, si tienes menos de 37 años muy probablemente todavía no habías nacido cuando se inventó la impresión 3D (en inglés, 3D Printing o, de forma abreviada, 3DP).

Esta tecnología de fabricación aditiva tiene sus inicios en el año 1981, cuando Hideo Kodama, del Nagoya Municipal Industrial Research Institute (Japón), publicó un sistema de rapid-prototyping funcional utilizando fotopolímeros. Por capas se imprimía un objeto sólido, cada una de las cuales correspondía a una parte de éste.

3D_Systems_LogoAunque hablamos de Hideo Kodama, se considera el padre de la impresora 3D al ingeniero Chuck Hull, quien inventó la impresora 3D y más adelante se convirtió en uno de los fundadores de la compañía 3D Systems.

Pero antes de entrar en fechas y en la evolución de la impresión 3D nos deberíamos hacer una pregunta: ¿Qué es la impresión 3D?

¿Qué es la impresión 3D?

Se trata del proceso de creación de objetos físicos a partir de la colocación de un material por capas en base a un modelo digital. A esto también se la llama fabricación aditiva, que cuenta con tres pasos:

  • Preparación de la documentación: siempre es necesario que un software específico de impresión 3D prepare el diseño 3D para que el equipo de fabricación aditiva tenga la información necesaria para poder fabricar la pieza que se requiere.
  • Materialización del diseño: la impresora 3D recibirá la información en forma de secciones 2D del diseño e irá depositando o solidificando material con la forma de la sección. Para poder fabricar el total del volumen del diseño 3D se apilarán y unirán las secciones de material una encima de la otra.
  • Postprocesado: éste paso normalmente es la limpieza de material de soporte utilizado para construir geometrías o labores de acabado como infiltrado y refriado de la pieza. No todas las tecnologías tienen el mismo postprocesado. Debido al tipo de material con el que sea materializan los prototipos puede ser que el postprocesado sea más o menos largo.

Inicios de la impresión 3D

Ahora que hemos dado algunos detalles explicando qué es la impresión 3D, sigamos con la historia de la impresión 3D desde sus inicios.

En el año 1984, Chuck Hull inventó la estereolitografía. Esto le permitía a los diseñadores crear modelos en 3D usando datos digitales, los cuales podían ser utilizados para crear objetos tangibles.

La clave de la estereolitografía, un proceso de fabricación por adición, es el fotopolímero. La luz ultravioleta se focaliza sobre la superficie de una cuba rellena de líquido fotopolimérico. El sólido se crea gracias a que los rayos de luz dibujan el objeto, capa a capa, en la superficie del líquido usando fotopolimerización.

chuck-hull

ancla-impresion-3d

¿Cómo funciona una impresora 3D?

Las impresoras 3D funcionan como las impresoras de inyección de tinta, pero en lugar de tinta, las impresoras 3D utilizan un material que forma varias capas apiladas para crear un objeto tangible.

‘Betsy’: la primera impresora 3D alternativa

Carl Deckard, de la Universidad de Texas, ideó un método de impresión 3D alternativo al de Chuck Hull. Por entonces corría el año 1987.

En vez del proceso de impresión 3D con resina líquida, Carl Deckard transformaba el polvo suelto en sólido. Para esto era necesario un láser que uniese y solidificase el polvo.

En este contexto nació la primera impresora 3D que funcionaba con este método: Betsy.

Fused Deposition Modeling: un nuevo método de fabricación aditiva

Unos años más tarde, en 1989, el matrimonio Crump desarrolló otro método de fabricación aditiva que implicaba fundir los filamentos de polímero para crear un objeto 3D capa a capa, depositándolo en un sustrato. A este método o proceso de impresión 3D se le conoce como Fused Deposition Modeling.

Se lanza la primera impresora 3D del tipo SLA

En 1992 el expresidente Bill Clinton tocó el saxo en The Arsenio Hall Show, y fue aquí cuando la empresa fundada por Chuck Hull, 3D Systems, lanzó la primera máquina de impresión 3D del tipo SLA (estereolitográfico).

bill-clinton-sax

Aunque el precio de una impresora 3D era muy elevado y el resultado final presentaba imperfecciones, por entonces ya podía vislumbrarse el alto potencial que tenía la impresión 3D. De hecho, años más tarde, esto ha quedado demostrado con el perfeccionamiento de los procesos de impresión 3D y el abaratamiento de las impresoras 3D.

La impresión 3D en medicina

Uno de los usos de la impresora 3D es el campo de la medicina. Justo antes de entrar en una nueva década, en 1999, científicos del Wake Forest Institute, de medicina regenerativa, lograron implementar con éxito en seres humanos el primer órgano creado en laboratorio. Se trató de una vejiga urinaria y se utilizó un recubrimiento sintético con las propias células, lo que hacía que el riesgo a rechazo se redujese prácticamente a 0.

corazon-impresion-3d

Eran buenos tiempos para la impresión 3D en medicina. La evolución era rápida y en 2002 los científicos de diversas instituciones diseñan un pequeño riñón en miniatura totalmente funcional, capaz de filtrar sangre y producir orina diluida en un animal. En 2008 se crea e implementa la primera prótesis de una pierna impresa en 3D.

Hoy en día podemos ver prótesis de todo tipo, válvulas cardíacas, vasos sanguíneos e incluso no es extraño encontrar órganos completos elaborados a partir de la impresión 3D.

Además, esta tecnología ha contribuido a abaratar los gastos médicos. Esto es una gran noticia para los pacientes, que en muchos casos deben asumir gran parte de los costes médicos.

La revolución RepRap

Continuando con la historia de la impresión 3D, el siguiente hito destacable se encuentra en el año 2005. Fue en este año cuando el doctor Adrian Bowyer, de la Universidad de Bath, en Reino Unido, creó e impulsó una iniciativa open-source (de código abierto) para construir una impresora 3D que pudiese imprimir la mayoría de sus propios componentes.

La idea del proyecto RepRap era democratizar la fabricación de unidades de distribución a bajo coste a las personas de todo el mundo. Bajo estas premisas se lanzó la impresora 3D Darwin, la primera impresora 3D con capacidad de autoréplica, que podía imprimir la mayoría de sus propios componentes.

El SLS y la personalización en la fabricación aditiva en masa

Un año después se construye la primera máquina del tipo SLS (Sintetizador de Láser Selectivo) viable.

Durante el proceso de impresión 3D se utiliza un láser para fundir materiales. Este hecho hace que se disparen la demanda de fabricación de piezas industriales y la personalización masiva.

También en 2006 la startup Objet construyó una máquina capaz de imprimir utilizando varios materiales, lo que permitió que se imprimiese en diferentes versiones, con materiales de diferentes propiedades.

Servicios de co-creación

Antes de acabar una década de grandes avances en el sector de la impresión 3D, la empresa Shapeways lanzó una plataforma web colaborativa, un lugar donde diseñadores, artistas y arquitectos presentaban sus diseños en 3D y podían recibir el feedback de consumidores y del resto de la la comunidad.

logo-shapeways

Si esto provocaba que las barreras a la entrada de diseñadores e inventores a este mundo se fuesen debilitando, la compañía de hardware de código abierto para impresoras 3D MakerBot ponía las cosas más fáciles, sacando a la venta kits de montaje que permitían a los compradores fabricar sus propias impresoras 3D y otros productos.

Acabada la primera década de los 2000 nos encontramos con un sector donde los precios de las impresoras 3D van reduciéndose y haciéndose cada vez más accesibles, a la vez que la calidad y precisión de las máquinas mejora a pasos agigantados.

Diseñadores, arquitectos y otros profesionales están cada vez menos limitados a la impresión con plásticos.

La evolución de la impresora 3D desde 2011 hasta la actualidad

Los ingenieros de la Universidad de Southampton diseñador y planearon en 2011 el primer avión impreso en 3D. Con un presupuesto de 7.000 euros y en un plazo de siete días, es posible construir un avión no tripulado impreso en 3D.

La impresión 3D permite que sus alas tengan forma elíptica, una característica normalmente costosa, que ayuda a mejorar la eficiencia aerodinámica y reduce ostensiblemente la resistencia inducida.

Esta no es la única novedad en cuanto a medios de transporte impresos en 3D que se produce ese año. Kor Ecologic presenta en sociedad el Urbee, el primer prototipo de coche cuya carrocería está impresa en 3D. El Urbee intenta ser un vehículo eficiente en cuanto a consumo de combustible y en cuanto a coste de producción.

En 2011, año de grandes avances en el mundo de la impresión 3D, se le abre un nuevo horizonte a joyeros, ya que la empresa i.materialise ofrece la posibilidad de imprimir en oro de 14 kilates y en plata de ley. Esto permite que los diseños de joyas sean más económicos utilizando este material.

urbee

Prótesis de mandíbula impresa en 3D

Más recientemente, en el año 2012, doctores e ingenieros holandeses trabajaron con una impresora 3D especialmente diseñada por la empresa LayerWise, la cual permitía imprimir prótesis de mandíbulas personalizadas. Una mujer de 83 años de edad, que sufría una infección de hueso crónica en la boca, fue la primera persona a la que se le implantó una mandíbula impresa en 3D.

mandibula-3d

Obama pone de moda las impresoras 3D

En un discurso del Estado de la Unión pronunciado en 2013 y en una tertulia con internautas organizada por Google+, el entonces presidente de los Estados Unidos, Barack Obama, hizo crecer el interés por la impresión 3D entre la sociedad hasta alcanzar unos niveles a los que no se había llegado hasta la fecha.

Para el expresidente de los Estados Unidos la tecnología de impresión 3D “tiene el potencial de revolucionar la forma en que hacemos casi todo”.

Esto también provocó un alto incremento en las acciones de las empresas del sector. Así, las acciones de 3D Systems se triplicaron en un año y las de la empresa Stratasys se doblaron.

La impresión 3D se hizo tan popular que incluso el Congreso de los Estados Unidos se planteaba un proyecto de ley para prohibir la fabricación de armas utilizando esta tecnología de fabricación por adición.

Una arma fabricada mediante impresión 3D podría estar hecha de plástico, con lo que sería indetectable para los sistemas de seguridad tradicionales.

Ante esta situación, MakerBoot, la empresa mencionada anteriormente, tomó medidas en la fabricación de armas por impresión 3D al establecer términos que impedían a los usuarios compartir planos de armas de fuego.

¿Y actualmente en qué punto se encuentra la evolución de la impresora 3D? 

A día de hoy podemos decir que la impresión 3D no ha llegado todavía a su límite y aún hay muchos nuevos proyectos y descubrimientos por salir a la luz.

grafica-historia-de-la-impresora-3d

Tipos de impresora 3D

A lo largo de la explicación de la historia de la impresión 3D es fácil observar la evolución de la impresora 3D durante los años. Así, las impresoras 3D pueden clasificarse según la tecnología de impresión 3D que emplean:

SLA

SLS

Impresoras 3D por Estereolitografía (SLA) 

Esta tecnología fue la primera en utilizarse, de la mano de Chuck Hull, quien inventó la impresión 3D.

Este tipo de impresión 3D consiste en la aplicación de un haz de luz ultravioleta a una resina líquida sensible a la luz. Capa a capa, la luz UV poco a poco va solidificando esta resina.

La base que soporta la estructura se desplaza hacia abajo para que la luz ultravioleta incida sobre el nuevo baño. De esta forma el objeto físico va adquiriendo la forma que se le quiere dar.

Si bien puede acabar desperdiciándose una elevada cantidad de material (dependerá del objeto a fabricar), las piezas que se obtienen al final del proceso son de muy alta calidad.

Impresoras 3D de Sinterización Selectiva por Láser (SLS)

Anteriormente también hemos hablado del SLS, tecnología que imprime objetos en 3D a través del láser.

A diferencia de la tecnología SLA, ésta permite trabajar con variedad de materiales en polvo, como el nylon, la cerámica o el cristal.

¿Cómo funciona la impresión 3D por SLS? El láser impacta en el polvo, funde el material y se solidifica.

Por otro lado, si bien con la impresión por estereolitografía se podía llegar a desperdiciar gran cantidad de material, en este caso todo el material que no se usa se almacena en el mismo lugar donde inició la impresión.

Tanto con esta tecnología como con la tecnología por SLA se consiguen unas piezas con mayor impresión y se logra incrementar la velocidad de impresión.

impresion 3d polyjet

FDM

Impresoras 3D con tecnología PolyJet

Si pensamos en el sistema de impresión a tinta convencional, el de las impresoras de nuestras casas, estaremos muy cerca de esta tecnología de impresión 3D. La única diferencia es que en lugar de inyectar gotas de tinta sobre el papel, se inyectan capas de fotopolímero líquido que se pueden curar en la bandeja de construcción.

Impresión por deposición de material fundido (FDM)

La técnica de fabricación aditiva del modelado por deposición fundida es una tecnología en la que se trata de depositar polímero fundido, capa por capa, sobre una base plana.

Se funde el material, previamente en estado sólido, y es expulsado por la boquilla en hilos muy finos que van solidificándose mientras cada capa va adquiriendo forma.

Los resultados obtenidos mediante esta tecnología suelen ser de inferior calidad a los obtenidos por impresión 3D por SLA o SLS. De todas formas, este tipo de impresión es el más extendido a nivel de usuarios no profesionales. Y aquí su mayor aportación a la evolución de la impresión 3D: la impresión por FDM (también llamada FFF, Fused Filament Fabrication) ha conseguido situar a la impresión 3D al alcance de cualquier persona.

Se puede observar que las impresoras 3D funcionan de distinta manera según la tecnología con la que trabajan, lo que hace también que el proceso de impresión 3D sea distinto en cada caso.

Materiales de impresoras 3D

La gama de filamentos termoplásticos disponibles es muy amplia y está en constante evolución, lo que hace que periódicamente se lancen materiales nuevos. Si bien, los más extendidos son los siguientes:

  • ABS (acrilonitrilo butadieno estireno): Este tipo de plástico es ideal si se van a realizar prototipos pensados en aguantar esfuerzos ya que es muy flexible y de alta resistencia. Otro aspecto positivo es que presenta una gran variedad de colores, además de ser reciclable. Como puntos negativos, sufre con la exposición a rayos UV y no es biodegradable.Es un material soluble en acetona y su densidad es de 1,05 g/cm3. El cabezal debe estar a una temperatura aproximada de 240oC y la bandeja a 80o. El ABS necesita una base o zona caliente de la estructura para poder adherirse a la superficie de ésta de forma estable. Puede desprender un intenso olor a plástico, por lo que es mejor usar este material de impresión 3D en una zona con una ventilación adecuada.En definitiva, se trata de uno de los materiales más utilizados la impresión 3D.
  • Nylon (poliamida): Más ligero que el ABS o el PLA, se trata de un material muy resistente, poco viscoso, capaz de soportar altas temperaturas y con distintas variedades que le aportan flexibilidad y transparencia. Aunque no produce humos peligrosos durante la impresión a una temperatura adecuada, es recomendable imprimir con este tipo de material en una zona con buena ventilación. En el lado negativo, presenta falta de adhesión de la pieza a la bandeja y es importante secarlo en el horno durante 3-4 horas, ya que es un material propenso a coger humedad.
  • HIPS: Es un material de características muy similares a las del ABS. Se suele usar en combinación con éste para realizar piezas con espacios huecos, usando el HIPS como soporte.
  • PLA (ácido poliláctico): Aunque la textura de las piezas impresas en este material no son tan suaves como con el ABS, sí son más brillantes y se consiguen mejores acabados en las esquinas. Como el ABS, ofrece una amplia gama de colores, donde además destaca un filamento transparente. Aunque está hecho a partir de fuentes renovables, el PLA es más difícil de reciclar que el ABS. Presenta una densidad que oscila entre 1,2 y 1,2 g/cm3. y es poco flexible, por lo que se puede romper con facilidad si se le somete a esfuerzos. La temperatura necesaria para su impresión es de unos 210oC con la base a unos 60oC.
  • PET: Material idóneo para los productos de cristal, como botellas y otros envases. Muy fuerte y con una elevada resistencia a impactos, su principal propiedad es la capacidad de cristalización, generando piezas transparentes.
  • WPC (compuestos de madera y plástico): Es un material compuesto de madera y polímero. Su principal hándicap es la temperatura de proceso, que no debe exceder los 190 ºC.
  • Laywoo-d3: Requiere temperaturas parecidas a las del PLA, con la diferencia de que el color resultante puede ser más claro o más oscuro en función de si se aumenta o se reduce un poco la temperatura.
  • Ninjaflex: La mayor peculiaridad de éste tipo de material es la flexibilidad que aporta. Las piezas que se imprimen con Ninjaflex pueden deformarse fácilmente.

Dentro de este listado de materiales también añadimos varios metales: tres de los más utilizados en la impresión 3D son el aluminio, derivados del cobalto y el acero inoxidable (en polvo), uno de los metales más fuertes.

Más recientemente se incluyen también el oro y la plata, con aplicaciones sobre todo en el sector de la joyería.

Sin embargo, debido a que la temperatura de fusión de la gran mayoría de metales es muy elevada (aproximadamente unos 500 ºC), las impresoras 3D que imprimen este tipo de material en polvo suelen ser bastante caras y el proceso de impresión conlleva cierto peligro.

Precio de la impresora 3D

Además de la calidad, los materiales utilizados, la velocidad… y como suele ser habitual, el precio es un factor determinante a la hora de escoger una impresora 3D.

¿Cuánto cuesta una impresora 3D?

El precio de una impresora 3D, aunque pueda ser competitivo, es lo suficientemente alto como para que se dirija más al sector de la empresa.

Hablando en dólares, aproximadamente las podemos encontrar por 2.000 – 2.5000 dólares (existen muchos modelos y una gran horquilla de precios, lo que hace que por ejemplo sea posible encontrar impresoras 3D por menos de 300 dólares). Este coste supone una inversión elevada si el destinatario se trata de un usuario particular, lo que hace pensar que si se adquiere una impresora 3D es porque realmente es necesaria.

impresoras 3d

Mejores impresoras 3D

Existen varios listados de las mejores impresoras 3D y se pueden categorizar de diferentes maneras. Por ejemplo, se pueden valorar impresoras 3D que sean plug & play, de fácil y rápida instalación, o impresoras 3D de gran formato, pensadas para el sector industrial.

Hacer un ranking de las mejores impresoras 3D puede ser algo subjetivo, ya que dependerá principalmente de las necesidades de cada uno. Por ejemplo, puede que alguien crea que una impresora 3D pueda ser genial para un tipo de uso, pero si otra persona necesita darle un uso diferente, es posible que esa no sea la mejor impresora 3D que pueda comprar.

3d-systems-Projet-5500X

3D Systems – Projet 5500X

Ésta impresora 3D usa la tecnología MultiJet (MJP), que permite la impresión de varios materiales (ya sean flexibles o rígidos y en diferentes tonalidades de color. La velocidad de impresión de la Projet 5500X, de la empresa 3D Systems, es la más rápida del mercado de impresoras 3D de su misma categoría, por un volumen de impresión 67% más grande. Además, permite la creación de materiales compuestos.

Stratasys – Objet260 Connex3

Permite crear objetos con varios materiales, tanto translúcidos como opacos, rígidos o flexibles, biocompatibles o resistentes a altas temperaturas. Además, presenta una amplia gama de colores, de tonos neutros a colores intensos. La Connex3 imprime en 3D cualquier tipo de modelo.

Se trata de una impresora 3D ideal para la fabricación de prototipos. Goza de una alta versatilidad, fruto de la precisión de PolyJet y el soporte soluble.

Ésta impresora 3D de Stratasys permite pulir cada detalle gracias a una resolución de capa de 16 micras. Además, el elevado grado de detalle de la Objet260 Connex3 directamente desde CAD permite también crear roscas muy precisas.

Stratasys-Objet260-Connex3

EOS-M-400

EOS M 400

La impresora 3D M 400, de EOS, es un sistema de manufacturado aditivo ideal para la impresión de partes metálicas de alta calidad a escala industrial.

Con un volumen de construcción de 400 x 400 x 400 mm, permite la impresión directamente desde CAD, sin necesidad de herramientas complementarias.

Stratasys – F900

Es la impresora 3D de mayor tamaño que trabaja con el sistema FDM. Permite reducir y aumentar el nivel de producción de piezas grandes.

Además, permite importar directamente los archivos de los formatos más utilizados de CAD.

El software Insight permite realizar modificaciones sobre la marcha y revisar los materiales de producción sin afectar a los tiempos de producción.

Stratasys-F900

Write a comment:

*

Your email address will not be published.

Este sitio web utiliza cookies para que tengas la mejor experiencia de usuario. Si continúas navegando estás dando tu consentimiento para la aceptación de las mencionadas cookies y la aceptación de nuestra política de cookies

ACEPTAR
Aviso de cookies
Call Now Button