Definición de Impresión 3D

La impresión 3D es aquel proceso mediante el cual, un cable de un material generalmente es un plástico o derivado, se moldea por adición para tomar una forma específica que se corresponde a unos planos desarrollados por computadora.

Lo que se hace es calentar el material plástico a una temperatura determinada hasta que se puede verter para que tome una forma determinada, solidificandose al enfriarse.

Existen una gran variedad de métodos para calentar los materiales con los que se imprime, como fundir el material, o utilizar un láser o distintos tipos de rayos (haz de electrones, ultravioletas).

Una vez fundido y moldeable, lo que hace la impresora es verter el líquido o semi-líquido resultante en forma de capas sucesivas según las instrucciones dadas por el programa informático que sigue los planos creados por el diseñador.

También se pueden llegar a utilizar materiales distintos, como papel, yeso, cemento o metales, aunque son los menos comunes y los más especializados.

Y, finalmente, podríamos hablar de las impresoras 3D de comida, para las cuales el material base es el alimento crudo y cuyo resultado es un plato cocinado, en la línea de los llamados “robots de cocina”.

Para imprimir en 3D en una impresora pequeña/media de tipo doméstico, en primer lugar hay que llevar a cabo un proceso de alineación de la plataforma con el cabezal y que la distancia entre ambos sea la adecuada.

También hay que calentar ambos elementos a una temperatura que sea la adecuada para el proceso. Durante la impresión, deberemos monitorizar que los parámetros de temperatura sean siempre los adecuados.

El uso de tecnología de impresión 3D es ya a día de hoy una realidad, utilizada tanto a nivel industrial como en el entorno doméstico, aunque por el coste de las impresoras y materiales, esto último es menos común.

En el terreno industrial, se pueden realizar piezas a medida para maquinaria y otros usos, de forma que se ahorra tiempo y dinero en la creación de moldes para después fabricar, por inyección, lo que a lo mejor solo se necesita un sólo ejemplar.

La fabricación de prototipos de máquinas, bienes de consumo y otros es una funcionalidad que la impresión 3D cubre a la perfección

En el terreno médico, la impresión 3D permite la fabricación, de forma barata, de prótesis adaptadas a las necesidades del consumidor. Se está experimentando también con la fabricación de órganos artificiales, ya que de esta forma se podrán producir en los mismos hospitales y centros médicos, evitando caros traslados.

En el ámbito doméstico, las impresoras 3D permiten la fabricación de piezas necesarias para pequeños arreglos, así como piezas y figuras para hobbies como figuritas de coleccionista, o partes de drones, por citar solo algunos.

Un tema aparte en las posibilidades de la impresión 3D es la impresión de comida. Y es que la cocina del futuro podría ser una estancia centrada alrededor de la impresora 3D, y no de los fogones.

Actualmente existen impresoras capaces de preparar, con solvencia, pizzas, pasta, e incluso deliciosos postres y galletas.

En definitiva, sólo podemos imaginar una pequeña parte de las tareas que las impresoras 3D pueden llevar a cabo hoy y que llevarán a cabo en el futuro.

¿Qué son las impresoras 3D? ¿Para qué sirven?

La impresión 3D en la actualidad es una realidad que ya ha escapado de los laboratorios de ensayo, y si bien todavía no han alcanzado el status de presencia que ostentan las impresoras de chorro de tinta o láser, lo cierto es que ese es el camino que tomarán este tipo de dispositivos, cuando su valor y los costes de operación bajen a precios que pueda pagar el usuario de a pie, seguramente comenzaremos a verlas al lado de cualquier PC en cualquier barrio de la ciudad.

Pero el campo se extiende mucho más allá de esto, ya que también podemos encontrar implementaciones de la tecnología de impresión 3D en ámbitos como el automotor, en la construcción de prototipos, lo que significa un ahorro importante debido a la reducción en los tiempos de modelado y en materiales, en la industria de la joyería, el calzado, el diseño industrial. También en la ingeniería y el sector aeroespacial las impresoras 3D encuentran un lugar en la elaboración de piezas, ya que también podrían usarse para la elaboración de elementos en el espacio. Como pudimos ver, la impresión 3D ofrece aplicaciones que con el tiempo irán convirtiéndola en un dispositivo de uso cotidiano. Si deseas saber más al respecto, te invitamos a leer el resto del artículo. 

¿Qué es una impresora 3D?

Para entender lo que es una impresora 3D, tenemos que pensar en un dispositivo que es capaz de generar cuerpos físicos sólidos tridimensionales mediante la adición capa a capa de un material, generalmente plástico ABS, pero como veremos más adelante no es el único material que se utiliza. Es decir que permite crear, sin la necesidad de utilizar cualquier tipo de molde, un objeto que luego podremos tomar en las manos.

La más importante diferencia que podemos encontrar entre las formas tradicionales de construcción de objetos y la impresión 3D es que mientras en el primer método el objeto a modelar se obtiene quitando el material sobrante, en la impresión 3D sólo se utiliza estrictamente el material a utilizar, lo que produce importantes ahorros, además de menor contaminación.

Con respecto a los materiales que emplean las impresoras 3D para crear los objetos, estos básicamente se dividen en termoplásticos PLA o ABS, los más utilizados en las impresoras 3D más económicas del mercado, pero también podemos encontrar impresoras que modelan objetos en materiales tales como resinas, fotopolímeros y hasta incluso metal, pero el costo de este tipo de impresoras 3D es tan alto que es prácticamente imposible adquirir alguna de ellas para ser usada fuera del 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.

Cómo funciona una impresora 3D

Con respecto a cómo estas impresoras 3D cumplen con su trabajo, en primera instancia necesitaremos de un archivo creado con algún software de modelado 3D como Autodesk Inventor, Solidworks o Catia para “decirle” a la impresora 3D qué es lo que debe modelar. Cabe destacar con respecto a software que en el mundo Open Source también existen alternativas muy dúctiles que pueden manejar este tipo de impresoras sin ninguna dificultad y a cero costo, lo que le vendrá muy bien a pequeños negocios y PYMES. En este sentido, las aplicaciones Open Source que destacan en esta materia son OpenSCAD y FreeCAD.

Pero volviendo al tema de los archivos que necesitaremos para alimentar la impresora 3D, estos contienen precisas instrucciones acerca de las coordenadas que se deben seguir para crear el objeto y generalmente 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 3D y materiales de impresión

En la actualidad, las tecnologías de impresión 3D son variadas, y por lo visto no se podrá conseguir un estándar, por lo menos en los próximos años. Esto es debido a la propia juventud de la impresión 3D, que favorece que cada fabricante desarrolle su propia tecnología e intente imponerla de facto a la industria.

Sin embargo, entender este punto no es una tarea demasiado complicada, ya que la principal diferencia entre las tecnologías de impresión 3D de la actualidad se encuentra dada por cómo la impresora deposita las diferentes capas de material para crear la pieza. 

En este sentido, las principales tecnologías en uso son la llamada Fusion Deposition Modeling (FDM) o Tecnología de deposición de material plástico, el cual es un método que permite el modelado de piezas en plásticos ABS o PLA. Este modelado se realiza alimentado la impresora con un rollo de este material, el cual al pasar por el extrusor del equipo se calienta, derrite y es depositado capa a capa formando el objeto. Luego de ello se debe esperar a que el material se enfríe y pueda ser manipulado. Cabe destacar que este método es el más usado en el ámbito de las impresoras 3D domésticas.

Otras tecnologías actualmente en uso son la Estereolitografía (SLA) y Selective Laser Sintering (SLS), ambas funcionan con la ayuda de un haz de láser. La primera de ellas moldea el objeto capa a capa,  pero implica el uso de en un baño de resina fotocurable. En este caso, el objeto moldeado con resina líquida se cura mediante el láser de luz ultravioleta.

En cuanto a la tecnología conocida como Selective Laser Sintering o Sinterización Selectiva Láser, es similar a la SLA, pero para el moldeado se pueden usar diversos insumos en polvo como materiales metálicos y cerámicos, nylon, poliestireno y cristal, entre otros. En este caso, el láser funde el material y lo solidifica. Cabe destacar que ambas tecnologías son muy apreciadas gracias a su precisión.

La impresión 3D

Muchos de nosotros alguna vez hemos soñado con la posibilidad de tener una herramienta que nos permita crear piezas sólidas y en 3D directamente desde una simple computadora, y que además esta herramienta sea económica, limpia y sencilla de operar. Aunque parezca demasiado pedir, y más aún difícil de conseguir, lo cierto es que tal artefacto existe, y se llama impresora 3D.

Las impresoras 3D, si bien en un principio sólo estaban relacionadas con el ámbito industrial y la investigación, con el tiempo fueron haciéndose más pequeñas, y por lo tanto más económicas y fáciles de operar, hasta llegar a tal punto en que si queremos, podemos armar nuestra propia impresora 3D a partir de kits. Y lo mejor de todo es que podemos usar una impresora 3D en casa, tal como si fuera una impresora de chorro de tinta.

¿Qué es la impresión 3D?

La impresión 3D es una técnica que nos permite crear piezas en 3D, es decir con alto, ancho y largo, de cualquier diseño almacenado en un archivo informático creado por el usuario o descargado desde Internet mediante un dispositivo llamado impresora 3D.

También una pieza puede ser copiada por medio de un dispositivo especial, básicamente un escáner, y luego reproducida en una impresora 3D, pero este método lamentablemente esta fuera del alcance del usuario promedio, debido a su alto costo.

Básicamente, como mencionamos, para imprimir un diseño 3D se requiere de una impresora 3D, la cual es un dispositivo de impresión similar a una impresora láser o Inkjet, no en su forma física, pero si en comportamiento. Esto significa que para obtener una pieza en 3D deberemos cargar el archivo con el diseño en el software, pulsar el comando para imprimir y la impresora 3D comenzará a trabajar.

Lo mejor de todo es que para realizar este proceso no necesitaremos de una computadora especial o preparada, ya que podremos usar la misma PC que usamos para trabajar todos los días.

La principal diferencia entre las impresoras que conocemos como las Inkjet y las impresoras láser con respecto a la impresora 3D es que esta última en lugar de eyectar tinta por sus boquillas, inyecta un plástico especial fundido, el cual una vez expelido, se secará inmediatamente, dando lugar a la forma requerida con una precisión asombrosa.

Por esta sencillez, practicidad y facilidad de uso, las impresoras 3D están siendo utilizadas cada vez más en muchos ámbitos, no solo en la industria o la investigación, sino también en el hogar, en donde el usuario puede aprovechar su capacidad imprimiendo piezas en 3D personalizadas a sus propias necesidades.

También una impresora 3D puede ser extremadamente útil para hobbystas, talleres y servicios técnicos y demás actividades que requieren tener a disposición un método como este, ya que mediante una impresora 3D podrían imprimir muchos repuestos y elementos que ya no están en plaza o que directamente no existen. 

Como pudimos ver, el campo de aplicación de las impresoras 3D es verdaderamente amplio, y sólo tiene el límite que nuestra imaginación o conocimientos le impongan.

Formas de realizar una impresión 3D

Si bien el funcionamiento de una impresora 3D parece simple, lo cierto es que la tecnología detrás de estos dispositivos es realmente compleja, ya que para garantizar que las piezas que mandamos a imprimir en estas máquinas se plasmen de la manera exacta a como están definidas en el archivo, se utilizan sofisticados sistemas mecánicos y electrónicos, lo que permite tener un control perfecto de todos los movimientos que hacen los motores y las piezas de la impresora 3D.

Pero afortunadamente el usuario no tiene que comprender para nada el funcionamiento de una impresora 3D, lo único que tiene que hacer es asegurarse de que la impresora tenga cargado el material de impresión, en este caso el plástico, y enviar a imprimir la pieza. Tal como hacemos con una impresora que utiliza papel, de la cual nos importa poco y nada la electrónica de control.

Esta facilidad de uso de una impresora 3D se traslada a todos los tipos de tecnologías de impresión 3D disponibles en el mercado. En todas las impresoras de este tipo, el principio de funcionamiento es el mismo, como podremos ver a continuación:

En primer lugar se carga el archivo con el diseño que queremos imprimir en 3D en el software que utilicemos para ello, que puede ser por ejemplo Blender, o FreeCad, otro software de impresión 3D muy popular.

Cabe destacar que el archivo para imprimir en una impresora 3D puede provenir desde Internet desde sitios como Thingiverse, o directamente creado por nosotros en las aplicaciones que mencionamos más arriba. En este punto, es necesario aclarar que el tipo de archivo utilizado para imprimir en impresoras 3D es el formato “.STL”, el cual contiene información de una pieza en un solo color, o el “.VRML”, el cual almacena información de una pieza en varios colores.

Luego de ello se carga el material de impresión para imprimir la pieza, el cual varía de acuerdo al tipo de tecnología de impresión 3D que estemos utilizando, como podremos ver más abajo. Finalmente, se da la orden de impresión y la impresora 3D comienza a hacer su trabajo.

Fuente: 

https://tecnologia-informatica.com/impresoras-3d-que-son-como-funcionan-impresion-3d/

https://www.definicionabc.com/tecnologia/impresion-3d.php 

Federico Colombo, estudiante de ingeniería electromecánica de 24 años que tiene un emprendimiento conocido como Don Impresora que se encarga de impresión en 3D y nos acompaño en vivo.