3D

La impresión 3D ya está aquí y llega con fuerza. Es una tecnología que lleva viva más de 20 años, especialmente en el ámbito científico e industrial, como forma de obtener rápida y económicamente prototipos con los que estudiar y resolver posibles problemas técnicos, antes de proceder a la fabricación definitiva de un producto. Esta impresión ha evolucionado discretamente de cara al gran público. Los materiales empleados son mucho más avanzados, los costes se han ido reduciendo (de unos 130.000 euros a finales de los 80 hasta unos 1.500 euros actualmente, según el tipo de máquina) y el momento de hacer que esta tecnología se cuele dentro de los hogares de medio mundo es ahora. En estos momentos, cualquier usuario puede comprar por Internet una impresora 3D “doméstica”. Aunque los precios son más elevados que los de una impresora convencional, no lo son más que los de un ordenador de sobremesa de gama media-alta. En este tipo de equipos también formamos a los técnicos de PV OFIMÁTICA para prestar servicio a los clientes que demandan este producto.

El precio no es la única razón por el que la impresión 3D podría convertirse en un nuevo electrodoméstico. Ahora, buena parte de los hogares cuentan con ordenador y conexión a Internet, y el conocimiento más o menos básico de las herramientas de diseño es bastante más accesible que hace unos años. La tan mentada revolución 3D ya está en marcha. Por un lado cambiará la forma de entender la producción industrial y, por otro, nuestra manera de acceder a los más diversos objetos. ¿Veremos dentro de poco establecimientos donde “fotocopiar” objetos, capaces de escanearlos e imprimirlos en 3D? ¿se filtrarán los procesos de producción a los propios hogares o a pequeñas empresas en un nuevo concepto de “Do it yourself”?

La impresión 3D a tope

En realidad la idea es bastante sencilla. Ir añadiendo, una sobre otra, capas de material, según un diseño digital previo, hasta obtener un objeto tridimensional. Exactamente igual que lo hacen las impresoras de inyección de tinta sólo que, en lugar de tinta, van depositando capas de material sólido. Lo complicado, por así decirlo, está en la precisión de las máquinas o, lo que es lo mismo, su resolución. Poder obtener un modelo prácticamente acabado o, por el contrario, necesitar pasar por un proceso posterior de desbastado y pulido. También intervienen en el producto final el material empleado, que otorga mayor o menor resistencia y más o menos flexibilidad, el sistema de impresión y el tiempo que tarda en acabar de imprimir cada pieza. Precisamente por esto último, todavía no es posible emplear la impresión 3D para producción industrial de objetos finales. Se tarda demasiado en fabricar una sola pieza. El tiempo de impresión es una de las dificultades a vencer. Otra es la posibilidad de imprimir varios materiales, con propiedades diferentes, a la vez en cada capa.

Los sistemas de impresión por Estereolitografía (SLA) lo que hacen es incidir un haz de luz ultravioleta sobre una bandeja con resina líquida fotopolimérica. La bandeja está situada sobre una plataforma elevadora que va exponiendo al haz de luz el fotopolímero, de manera que va solidificando la resina impactada capa a capa y creando la pieza. Es un sistema bastante preciso, relativamente rápido (según tamaño, una pieza funcional al día) y el producto resultante es resistente y sólido.

El Sinterizado Selectivo por Láser (SLS) actúa sobre una capa muy fina de polvo, depositado sobre una cuba. Esta se calienta hasta un punto ligeramente inferior al punto de fusión del polvo. Luego, un láser de alta potencia incide sobre los lugares correspondientes a la forma, sinterizando el polvo, o lo que es lo mismo, lo fusiona y convierte en sólido. Esta técnica permite sinterizar partículas finas de metales como el hierro o el titanio; plásticos como el poliestireno, cerámicas e, incluso, cristales. El SLS es capaz de obtener piezas de una densidad casi idéntica a las de las piezas fabricadas por métodos tradicionales.

Las siglas MDF se refieren al sistema de Modelado por Deposición Fundida. Mediante un filamento termoplástico que se hace pasar por una boquilla fusora, se van adicionando capas de material fundido que se solidifica casi instantáneamente. Es la boquilla la que se va desplazando y depositando el material capa sobre capa. Lo interesante de esta técnica es que no sólo permite usar diversos termoplásticos, también es posible imprimir figuras de chocolate comestibles.

Todas estas técnicas se emplean para realizar prototipado rápido, aunque dependiendo de las características de las piezas que se quieran imprimir, será más recomendable uno u otro. En algunos casos, la precisión y la solidez del sistema ha hecho que se use directamente para la creación de piezas definitivas, como es el caso de puentes y coronas dentales.

Cada vez más rápidas y baratas

El objetivo, reducción de costes y una aceleración del tiempo de impresión sin merma de la calidad. Eso abriría las puertas a la generalización de esta tecnología tanto para la producción industrial a gran escala como a la llegada al ámbito doméstico. De momento no se pueden dar cifras exactas del ahorro, si es que lo hay, que tendría la posibilidad de imprimir objetos y piezas de reemplazo desde casa.

En cuanto a la velocidad de impresión, hay tecnologías más rápidas que otras. Una impresora de extrusión con filamento ABS puede tardar una hora en imprimir una pieza pequeña, y entre 6 y 8 en terminar una pieza algo más compleja. Existen máquinas capaces de lograr piezas de considerable tamaño (entre 10 y 20 kilos) en sólo una hora. El precio a pagar por esta rapidez, de momento, es la calidad, ya que no es posible obtener piezas “finas” en el mismo proceso. Es necesario realizar un trabajo posterior de pulido de las piezas para terminarlas.

¿Materiales?

Posiblemente, una de las potencialidades de la impresión 3D es el avance en el desarrollo de materiales con los que imprimir. Los filamentos de derivados plásticos son los más abundantes y empleados en ámbitos domésticos, pero poco a poco se va haciendo posible trabajar con otro tipo de elementos, como metales, células o comestibles. Cada producto tiene sus propias particularidades a tener en cuenta en el proceso de impresión. Los filamentos más populares en el ámbito doméstico son el PLA (muy flexible y derivado del almidón de maíz, empleado para piezas de gran tamaño) y el ABS (más duro y resistente se emplea para piezas semejantes a las de Lego). Ninguno de los dos se recomienda para fabricar elementos relacionados con la alimentación, como vasos o platos a causa, entre otras cosas, a su porosidad.

El mercado ya dispone de otros filamentos que suplen las deficiencias de estos para según qué trabajos. Aún a riesgo de parecer un catálogo mencionaremos el BenLay, que aporta al mismo tiempo flexibilidad, dureza y fijación. El Poliamida 6, a base de nylon, no es tan flexible como otros, pero sí es altamente resistente a las cargas. Si lo que se quiere es un material altamente flexible, el TPU 92A-1 ha sido desarrollado para, por ejemplo, creaciones en el mundo de la moda (sí, ropa), pero también está aportando grandes posibilidades a diversos campos de la medicina por su capacidad de recuperar su forma original sin sufrir deformaciones. Laywood D3 es un filamento compuesto en un 60% por un polímero y en un 40% por reciclado de madera, y los objetos impresos con él pueden trabajarse con herramientas de carpintería. Y la lista podría hacerse mucho más larga para cuando termines de leer este artículo.

Pero donde realmente puede estar el punto de inflexión para dar el sobrenombre de “revolucionaria” a la impresión 3D es en los materiales metálicos y minerales. Lograr máquinas que impriman varios materiales a un tiempo no es, técnicamente, tan complicado como adaptar todos los materiales de, por ejemplo, un móvil, al proceso de impresión para obtenerlos de una sola vez, ¿podría lograrse el nivel de precisión y estabilidad necesarios para imprimir también los procesadores? De ser así, sería posible crear dispositivos electrónicos ya ensamblados dentro de los dispositivos electrónicos. De hecho, hay varios lugares en el planeta, entre ellos el Centro W.M. Kerk de la Universidad de Texas, donde están trabajando en la posibilidad de imprimir circuitos con la esperanza de que los resultados de esto puedan verse en el mercado antes de 10 años. Adelantándose unos cuantos pasos a esto, una startup bastante joven a través de Kickstarter, Cartesian Co. ha logrado adaptar una impresora convencional para que, en lugar de tinta, imprima un material conductor. La máquina en cuestión se llama EX, y es capaz de imprimir la “tinta” conductora sobre todo tipo de materiales como tela, plástico, papel o cerámica, entre otros. 

La impresión con metal, forzosamente, requiere un sistema diferente de impresión, más parecido al de inyección de tinta, pero con metal líquido. A la hora de trabajar con este tipo de material, es preferible el metal líquido al polvo porque se necesita menos cantidad de material para crear una misma pieza. La investigación en este sentido va dando sus pasos. Investigadores de la Universidad de Carolina del Norte lograron recientemente imprimir con una aleación de Galio e Indio, líquidos a temperatura ambiente, que crea una película a su alrededor capaz de aislar el conjunto de otros líquidos. El Galio sufre cierta oxidación al contacto con el aire y se endurece, y gracias a esa capa se mantiene estable, a la vez que flexible. Así lograron adicionar gota sobre gota hasta crear una figura. El campo de aplicación en el que se piensa ya con este descubrimiento es el de los dispositivos electrónicos flexibles. La Agencia Espacial Europea es otra de la entidades que está invirtiendo en la investigación de la impresión con metal. El problema, de momento, es el alto coste de este insumo.

En la búsqueda de un material de impresión resistente, flexible y moldeable, los investigadores están dirigiendo su mirada al grafeno. Uno de los materiales más duros que se conocen, hasta 200 veces por encima de la del acero. Pero además, es extremadamente fino (si es que se puede llamar sólo fino algo con el espesor de un átomo), muy flexible, transparente y conductor de la electricidad. El problema con el que se encuentran aquí vuelve a ser el mismo: todavía, el proceso de fabricación del grafeno es carísimo.

Luego están los “otros” materiales. Sustancias difíciles de imaginar dentro de un cartucho de impresión, pero que ya se han usado con éxito. Ejemplos de esto son el chocolate, el azúcar, la madera, el papel, el hormigón, la sal, hamburguesas, fruta, cerámica, silicona y hasta sugru, algo que, si aún no conoces, merece la pena que conozcas.

¿El futuro?

No basta con tener una idea genial y saber hacerla realidad para que un producto acabe consiguiendo su propio hueco en el mercado. También tiene que llegar en el momento adecuado. Y parece que, realmente, este es finalmente el momento propicio para que la impresión 3D pase al ámbito doméstico. A partir de ahí, el futuro se vislumbra esperanzador en algunos sentidos y llamado a la prudencia en otros.

El interés social de esta tecnología contribuirá al abaratamiento de la misma. Su aplicación en prototipados podría ampliarse a la producción final si, además de abaratar costes, se reducen los tiempos de impresión. En el ámbito de la salud es, posiblemente, donde más ilusiones se depositan. La futura revolución de los trasplantes, las prótesis y la mejora de las condiciones de vida de millones de personas, justifica las inversiones en investigación.

El rumbo que tomará la industria en el caso de que las personas dispongan de los recursos necesarios para imprimir pequeñas y medianas piezas, recambios, etc. desde su propio hogar, es algo más incierto. Existe la posibilidad de que estas empresas se “reciclen” ofreciendo vender la descarga de diversos productos, o bien que esta forme parte de la propia garantía de mantenimiento. Sería ingenuo creer que, paralelo a esto no surgiría un mercado pirata con los archivos oficiales de los fabricantes o con copias de los mismos.

Otra de las caras de este interesante prisma es la universalidad del acceso a la creación final. A la producción de objetos. Con sus luces y sus sombras. Tal vez fuese una buena oportunidad para hacer las cosas bien desde el principio, no como ha ocurrido en otros ámbitos que han pasado a formar parte del mundo digital, como la música, los libros o el cine. Crear las infraestructuras necesarias en la red para detectar y bloquear abusos e ilegalidades, pensar los modelos racionales de negocio y las posibilidades de libre circulación de archivos 3D sin los estigmas de las banderas de calaveras. En cualquier caso, la tecnología ha cambiando la forma de entender el mundo, y la tecnología 3D, además, está llamada a cambiará la forma de relacionarnos y entender la propia tecnología.

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Fuente informativa y agradecimientos a TEK N LIFE

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