La impresión 3D podría convertirse en algo habitual en un futuro próximo. Sin duda, últimamente habrás oído hablar con más frecuencia de la impresión 3D. La tecnología se considera un catalizador para otra revolución industrial. Puede que no estén lejos los días en que la impresión 3D se utilice para producciones en masa en el sector manufacturero. La impresión 3D, que ha estado en el mercado industrial desde finales de la década de 1980 y antes era más popular con el término Impresión Aditiva, está destinada a ir más allá de las aplicaciones de modelado y creación de prototipos.
Figura 1: Impresora 3D MakerBot para creación rápida de prototipos
Entonces, ¿qué es exactamente la impresión 3D o impresión aditiva? Se trata de un proceso industrial de fabricación de objetos sólidos tridimensionales a partir de un archivo digital. Un diseñador o ingeniero de producto crea un modelo 3D de un producto en un software CAD y las impresoras 3D lo imprimen capa por capa, creando así un objeto tridimensional real. Todo el proceso, desde el modelado CAD hasta la impresión, es digital, de forma libre y controlado por ordenador. Es posible que pronto se convierta en un proceso de fabricación común y, en un futuro próximo, se fabricarán productos reales simplemente alimentando modelos CAD 3D a impresoras 3D de nueva generación.
¿Cómo funciona la impresión 3D?
A primera vista, esta tecnología puede hipnotizar a cualquiera y podemos preguntarnos cómo se crea un objeto real en el aire. Antes de que alguien piense que esto es mágico, realicemos un poco de ingeniería inversa en esta tecnología.
Figura 2: Impresora 3D en funcionamiento
La impresión 3D es un proceso digital. Los modelos 3D de cualquier objeto en forma de archivos STL (estereolitografía) u OBJ (objeto) son archivos digitales creados en software CAD.
La impresión se realiza capa por capa de abajo hacia arriba sobre una base donde cada capa en forma de código digital se corta del archivo STL u OBJ. En este caso, cada capa es en realidad una deposición de material de fabricación sobre la base, definida digitalmente y controlada por ordenador. El código digital del archivo STL u OBJ determina dónde se depositará el material de fabricación dentro de una capa y en qué cantidad y proporción. Uno puede imaginar cada capa como un plano 2D donde el material adhesivo utilizado para fabricar el objeto se deposita en una cantidad específica en puntos específicos del plano bidimensional y se solidifica al enfriarse instantáneamente, del mismo modo que los píxeles se agregan para formar una imagen 2D en una pantalla digital.
El objeto 3D completo se crea imprimiendo varias capas encima, una tras otra.
La impresión se realiza utilizando materiales aditivos para que cada capa se cemente con la capa sucesiva.
Por lo tanto, una deposición capa por capa de material aditivo de manera controlada digitalmente crea un objeto 3D real.
Dado que el objeto se crea a partir de un archivo digital, se puede controlar la forma, el tamaño y el diseño del objeto, lo que ofrece una inmensa escalabilidad.
Si ha existido desde los años 1980, ¿por qué no es todavía un fenómeno industrial común?
Todo el concepto de impresión 3D parece impresionante. Por supuesto, puede reducir sobrenaturalmente los costos de producción de las industrias. Desde industrias de pequeña escala hasta grandes centros de producción, todo el mundo debería haber adoptado la impresión aditiva y haber ahorrado una fortuna. Aún así, no es un proceso de fabricación común. Hay tres razones principales detrás de esto.
¡Las impresoras 3D son lentas! sí, crean objetos reales en 3D. Aun así, una impresora 3D tarda horas en fabricar un solo prototipo o artículo. Las lentas velocidades de funcionamiento de las impresoras 3D actuales restringen su aplicación al modelado y la creación de prototipos. Un aumento de las velocidades operativas de las impresoras 3D en el futuro podría abrir su aplicación en las líneas de montaje de las unidades de fabricación.
Los prototipos u objetos creados mediante impresoras 3D actuales presentan defectos mecánicos. El proceso de impresión no está libre de errores. La precisión de la impresión depende de la precisión de los archivos STL u OBJ y de la configuración del software de la impresora 3D. Además, las impresoras 3D actuales tienen un control limitado sobre la temperatura de funcionamiento del entorno donde se deposita y solidifica el material en la base. Obviamente, este es otro obstáculo en la implementación de impresoras 3D en la fabricación de productos.
Actualmente, las opciones de materiales se limitan a los plásticos y los productos reales no se fabrican únicamente con plásticos. Una innovación en los materiales aditivos utilizados para la impresión 3D realmente podría ampliar las aplicaciones de la tecnología. Actualmente, sólo se utilizan plásticos para la impresión 3D porque sólo es posible moldear plásticos y materiales sintéticos similares con un control limitado sobre la temperatura del entorno de moldeo. Otros materiales tienen puntos de fusión muy altos o, si tienen puntos de fusión más bajos, tardan mucho en enfriarse después de su deposición sobre la base.
Figura 3: Materiales de impresión 3D
¿Por qué debería interesarte la impresión 3D?
Figura 4: Impresora 3D MakerBot para creación rápida de prototipos
La impresión 3D todavía se utiliza ampliamente en el modelado y creación de prototipos de productos. Si estás buscando una carrera en diseño e ingeniería de productos, debes estar al tanto de todos los cambios e innovaciones que está teniendo la impresión 3D. A pesar de los errores mecánicos y las bajas velocidades de funcionamiento, la impresión 3D es una gran herramienta para modelar, crear prototipos y probar diseños de productos reales. Las grandes empresas y fabricantes utilizan la tecnología para modelar sus productos, creando nuevos prototipos y probándolos para sus próximos productos en la vida real. Incluso si alguien es un innovador independiente o un tecnócrata, la tecnología puede resultarle extremadamente útil. El coste de tener una impresora 3D se ha reducido considerablemente y uno puede conseguir fácilmente una impresora 3D de bajo coste para el laboratorio si está dispuesto a modificar el diseño mecánico de algunos posibles productos futuros.
Figura 5: Tecnología de impresión 3D por extrusión de materiales
Incluso puedes contribuir a la tecnología creando tu propia impresora 3D. Muchos estudiantes universitarios e innovadores se han esforzado con éxito por crear mejores impresoras 3D. Probablemente cualquiera también pueda construir una impresora 3D futurista o de aficionado en un intento de superar los obstáculos y limitaciones actuales de la tecnología.
Hay tres componentes principales de la tecnología:
1. Modelado CAD 3D
2. Configuración de corte e impresora
3. Impresión física
Figura 6: Cómo funciona la impresión 3D
Si alguien está interesado en el diseño y la ingeniería de productos, el modelado y corte CAD 3D son los aspectos de la tecnología que deberían interesarnos. Se puede conseguir una impresora 3D de bajo costo y comenzar a modelar y ajustar la configuración de la impresora para imprimir un diseño. La parte de modelado CAD implica crear un diseño 3D en software como AutoCAD, Blender o cualquier otro y guardar el diseño en un archivo STL u OBJ. Los archivos STL u OBJ se convierten a códigos G. Los códigos G son los códigos digitales que una impresora 3D puede interpretar para imprimir el objeto. Este proceso se llama Cortar. Todas las configuraciones de la impresora también se determinan en esta etapa. El software más común utilizado para cortar es Cura. Otra cosa buena es que Cura es gratuito y de código abierto. Entonces, todo lo que uno necesita para comenzar con la impresión 3D es un software CAD, Cura y una impresora 3D que se puede comprar según el presupuesto.
Y por qué no, cualquiera también puede intentar fabricar una impresora 3D de bricolaje. Aquí es donde deberás dar un paso adelante y aprender cómo se realiza la impresión física. No existe una única forma de realizar la impresión 3D. Muchos innovadores han probado diferentes procesos para crear una mejor impresora y las iniciativas aún continúan. Desde que la industria reconoció la impresión 3D como un proceso estándar en modelado y creación de prototipos, en 2010 el grupo “ASTM F42 – Fabricación aditiva” de la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM) reconoció siete categorías de fabricación aditiva.
1. Extrusión de material (este es el método de impresión 3D más común)
2. Fotopolimerización en tina
3. Voladura de encuadernación
4. Fusión de lecho de polvo
5. Deposición de energía dirigida
6. Voladura de materiales
7. Laminación de láminas
Estos son los métodos estándar reconocidos de impresión 3D. Cualquiera que esté dispuesto a comprar una impresora 3D de bricolaje debe conocer estos métodos de impresión 3D estándar reconocidos. Posteriormente se podrán realizar experimentos con diferentes materiales de fabricación. Se puede intentar cambiar los factores ambientales, los controles de temperatura y otros factores de fabricación para crear un mejor dispositivo de impresión tridimensional.
¿Hasta dónde se puede llegar con la impresión 3D?
Definitivamente, la impresión aditiva pronto podría encontrar aplicación en la fabricación normal. Desde la industria médica (la bioimpresión es una forma de impresión 3D utilizada para medicamentos), la automoción y la aeroespacial hasta la construcción, la textil, la fabricación de defensa y la robótica, la impresión 3D se utiliza actualmente en una amplia gama de industrias para realizar pruebas previas de productos o piezas. proyectos.
Figura 7: Modelos y prototipos impresos en 3D
Aprender y ensuciarse las manos con software de modelado 3D en un intento de crear diseños de prototipos aleatorios o cuidadosamente pensados posiblemente pueda iniciar una carrera en los sectores de diseño industrial, creación de prototipos de productos o ingeniería de diseño conceptual. Incluso conseguir una impresora 3D económica puede permitirle probar un prototipo que, aunque nunca se haya pensado, podría ser un producto futurista impresionante. ¿Y por qué no tomar la iniciativa de construir una impresora 3D de bricolaje? Quizás el nuevo diseño se convierta en el próximo gran avance en la próspera industria de la impresión 3D.
La impresión 3D será sin duda la cara de la próxima revolución industrial.
