Un poco de historia
1. Un poco de historia
Para comenzar, vamos a situarnos en el contexto histórico de la impresión 3D. Al descubrir una impresora nos surgen varias preguntas, ¿cuánto tiempo llevan existiendo?, ¿por qué surgió la idea de impresión 3D?, ¿qué otros sistemas de prototipado rápido hay?
Todo comenzó en 1984, cuando Charles Hull inventa el método de la estereolitografía (SLA), proceso de impresión orientado a maquetas para la prueba de prototipos antes de su fabricación en cadena. Hull trabajaba en una empresa realizando objetos de plástico, y le resultaba muy tedioso tener que hacer primero un molde para después inyectar el plástico. Esto le llevó a pensar que sería más sencillo si pudiera fabricar el objeto directamente, creándolo capa a capa con el mismo plástico.
Así fue como Charles Hull inventó hace más de 30 años esta nueva tecnología que ha revolucionado la sociedad de manera inimaginable; con su primera pieza impresa, una copa de plástico negro.
Primera pieza impresa en 3D de la historia, una copa
Desde ese momento, el mundo de la impresión 3D ha ido evolucionando poco a poco, empezando por el prototipado rápido. Esta técnica se ha ido desarrollando y creciendo en más ámbitos y con fines más ambiciosos. Hoy se puede decir que la impresión 3D nos transforma de consumidores a creadores de nuestros propios productos.
Algunos de los ámbitos en los que las impresoras 3D se han abierto paso y están tomando importancia en la actualidad son: educación, bioimpresión tridimensional,medicina reconstructiva, automovilismo, moda, aplicaciones espaciales, alimentación o construcción, entre otros.
Además, desde que nacieron, han surgido diferentes técnicas de prototipado y tipos de máquinas, motivado por la posibilidad de obtener de manera rápida y exacta una réplica tridimensional de los diseños generados en la computadora.
La Impresión 3D en Pocas Palabras
Para The Economist se trata de “La tercera revolución industrial”; para Chris Anderson, el antiguo jefe de redacción de Wired, es una tecnología “más importante que la web”…
Como sea que uno lo considere, o desde adonde se lo mire, la impresión 3D sigue experimentando un imparable y exponencial crecimiento.
Pero ¿de dónde surge? ¿Se trata de una técnica nueva, como nos hace pensar el entusiasmo reciente de los medios de comunicación? ¿En qué difiere de los métodos tradicionales de fabricación? ¿Cuáles son las aplicaciones actuales y qué cambios provocará el día de mañana?
Hasta hace poco, tres eran las técnicas principales que se empleaban en la fabricación de objetos: sustraer paulatinamente materia hasta formar la pieza final (por esculpido, talla, fresado, perforación…), combinar diversos materiales (tejido, collage…) o deformar la materia para darle la forma deseada (moldeado, plegado…). La fabricación de un objeto suele combinar estos tres procedimientos, lo que exige la utilización de numerosas herramientas y el empleo de diferentes materiales.
La impresión 3D funciona de modo completamente distinto: la pieza se crea en un solo paso, capa por capa, a un ritmo medio de unos dos centímetros de altura por hora. El objeto creado puede constar de mecanismos internos (como un rodamiento de bolas), formas tejidas y entrelazadas, o incluso de huecos y curvas.
Si bien existen numerosos procesos de impresión 3D, todos tienen en común que los objetos se producen a base de superposición de capas sucesivas. Esta técnica recibe el nombre de fabricación
“aditiva”, pues se lleva a cabo mediante la adición de materia: el objeto cobra forma a medida que las capas se solidifican.
La impresión 3D se lleva a cabo con la ayuda de una maquina de control numérico llamada impresora 3D. Esta máquina puede tener tamaños y aspectos variados, y siempre está vinculada a
diversos programas informáticos que son fundamentales para el proceso, pues permiten preparar el archivo 3D del objeto que vayamos a fabricar y controlar después la máquina durante la impresión. Una impresora 3D, por lo tanto, es una máquina capaz de fabricar un objeto físico a partir de un modelo digital 3D.
Algunas Ventajas de la impresión 3D
• Personalización del producto a un costo asequible.
• Diseño más optimizado.
• Producción de una gran variedad de productos con una sola impresora.
• Posibilidad de realizar objetos muy pequeños.
• Pérdida de material escasa.
• Ninguna correlación entre la complejidad del artículo y el coste.
• Drástica reducción de tiempo y costos de fabricación de prototipos
• Producción a demanda.
• Simplificación de la cadena de producción.
• Acceso de nueva generación y facilidad de fabricación de artículos
Principios fundamentales
Antes de explicar en qué consisten las distintas técnicas, conviene recordar algunos principios básicos que subyacen a toda impresión 3D.
#Es una técnica de fabricación aditiva
La impresión 3D opera siempre por adición de materia, y no por sustracción como la mayor parte de técnicas tradicionales de fabricación (fresado, talla…). Todas las impresoras 3D fabrican los objetos trabajando el material capa por capa, según el trazado que les va indicando la computadora a la que están conectadas. La diferencia entre los distintos procesos la marca generalmente la forma en que se crean las capas.
#Es un proceso controlado digitalmente
Las impresoras 3D pueden tener muy diversos tamaños y aspectos, pero siempre están conectadas a una computadora. Van acompañadas de un conjunto de programas informáticos que permiten preparar el archivo 3D para la impresión y posicionar la pieza dentro de la impresora. El procesador y el firmware que se encuentran en el interior de la impresora reciben a continuación esos datos y controlan toda la fase de impresión.
#Sin archivo 3D no hay impresión 3D
El archivo 3D es el requisito previo indispensable para toda impresión 3D: para imprimir un objeto necesitamos un modelo 3D. Dicho modelo debe crearse con la ayuda de un programa de modelado 3D o generarse a partir de un escáner 3D , a no ser que exista ya en internet, en un sitio de intercambio de archivos como Thingverse.
#Cualquier modelador 3D puede servir para crear un archivo utilizable por una impresora 3D.
Algunos de estos softwares son sencillos de usar (SketchUp, Tinkercard, Autodesk 123D, 3DTin), mientras que otros son mas complicados y en algunos casos específicos para determinadas areas del diseño (Solidworks, Catia). Algunos están mejor adaptados a las particularidades de la impresión 3D (OpenSCAD, FreeCAD, Fusion360, Blender).
Pero, en todos los casos, el formato final del archivo tiene que ser STL, el único aceptado ahora por todas las impresoras 3D.
Por lo tanto, hoy en día, una impresora 3D no puede fabricar en ningún caso un objeto a partir de un simple esbozo o de una ilustración en 2D.
Técnicas de prototipado
Para comparar las diferentes técnicas que vamos a explicar, estableceremos una clasificación. Vamos a diferenciar entre las técnicas de prototipado aditivas, aquellas en las que se realiza aporte de material. También diferenciaremos entre aquellas en las que se prototipa punto a punto o por capas completas. Empleando para ello un láser u otro método y, por último, según la fase del material de suministro, líquida, sólida o en polvo.