La revolución de la impresión 3D

 Imagine por un momento que está desayunando en casa,revisa su correo electrónico y se encuentra con el bolso olos zapatos de moda, un tenedor,  o incluso la herramientaque tanto buscó. Escoge lo que necesita de la web, lomanda a imprimir  en su impresora 3D del hogar y lo obtiene sin mayores contratiempos en cuestión de minutos. Noes ciencia ficción, hoy esto ya se puede hacer.La revolución no sólo incluye aparatos y cosas para elhogar, sino también prótesis, vestidos, joyas y ropa a la medida, e incluso ya hay grandes avances en la "impresión" decélulas madre que puedan recrear tejido vivo del ser humano como hígados, riñones, corneas, etc. Claro, también sepodrán "imprimir" armas que funcionen perfectamente ytodos y cada uno de los utensilios y productos que hoy endía usamos, incluso comida.Parece algo irreal, pero ya está sucediendo. Actualmentehay un concurso en Europa para crear una base espacialen la Luna usando esta tecnología, que sería habitada porseres humanos en un futuro, además de planes muy seriospara construir el primer edificio usando impresión 3D.ConceptoLa impresión 3D es un grupo de tecnologías de fabricación por adición, donde un objeto tridimensional es creadomediante la superposición de capas sucesivas de material.Se trata de una impresora de inyección de tinta  que en lugar de lanzar chorros de tinta, lanza "micropedacitos" dediferentes materiales que se van adhiriendo uno a otro, capapor capa milimétrica, hasta formar el objeto deseado contodos sus detalles, tanto de movimiento, color, textura y propiedades físicas, dependiendo de lo que se les ponga como "tinta".Las impresoras 3D son por lo general más rápidas, baratas y fáciles de usar que otras tecnologías de fabricaciónpor adición, aunque como cualquier proceso industrial, estarán sometidas a un compromiso entre su precio de adquisición y la tolerancia en las medidas de los objetos producidos. Además, ofrecen a los desarrolladores de producto lacapacidad para imprimir partes y montajes hechas de diferentes materiales con diversas propiedades físicas y mecá-nicas, a menudo con un simple proceso de montaje. Inclusoimprimen modelos que pueden servir como prototipos deproducto.Desde 2003 ha habido un gran crecimiento en la ventade impresoras 3D, por lo que de manera inversa, el costo seha reducido. Esta tecnología también encuentra uso en loscampos tales como joyería, calzado, diseño industrial, arquitectura, ingeniería y construcción, automoción y sector aeroespacial, industrias médicas, educación, sistemas de información geográfica, ingeniería civil y cualquier otro querequiera de "crear" algo.Métodos de impresión 3DLos datos de un modelo adquiridos digitalmente por medio de un escáner 3D son procesados usando MeshLab, yel modelo 3D resultante es usado por una máquina de prototipado rápido para crear una réplica en resina u otro material "inyectado".Un gran número de tecnologías en competencia están disponibles para la impresión 3D; sus principales diferencias seencuentran en la forma en la que las diferentes capas sonusadas para crear piezas. Algunos métodos usan fundido oablandamiento del material para producir las capas, porejemplo sinterizado de láser selectivo (SLS) y modeladopor deposición fundida (FDM), mientras que otros depositanmateriales líquidos que son curados con diferentestecnologías.En el caso de manufactura de objetos laminados, delgadascapas son cortadas para ser moldeadas y unidas.Cada método tiene sus propias ventajas e inconvenientes, por ello, algunas compañías ofrecen elegir entre polvosy polímero como material de fabricación de la pieza, segúnsean las prioridades del cliente.Generalmente las consideraciones principales son velocidad, coste del prototipo impreso y de la impresora 3D, elección y coste de materiales, así como capacidad para elegirel color.Impresión por inyecciónUn método de impresión 3D consiste en el sistema de impresión por inyección. La impresora crea el modelo de capaen capa esparciendo una capa de polvo (plástico o resinas)e inyecta un coaligante por inyección en la sección de laTemas Clave para Empresas e InversionistasAño 27 Núm. 1314  SECCIÓN C. 11 de febrero de 2013pieza. El proceso es repetido hasta que todas las capas hansido impresas. Esta tecnología es la única que permite laimpresión de prototipos a todo color, permitiendo, además,extraplanos o salientes.Procesado digital por luzEn el procesado digital por luz (DLP), un recipiente depolímero líquido es expuesto a la luz de un proyector DLPbajo condiciones controladas. El polímero líquido expuestoendurece, la placa de montaje se mueve hacia abajo en incrementos pequeños y el polímero es expuesto de nuevo ala luz. El proceso se repite hasta que el modelo es construido.El polímero líquido restante es extraído del recipiente, dejandoúnicamente el modelo sólido. El ZBuilder Ultra es un ejemplo de sistema DLP de prototipado rápido.Modelado por deposición de fundenteEl modelado por deposición de fundente, una tecnologíadesarrollada por Stratasys que es usada en prototipado rápido tradicional, usa una tobera para depositar polímero fundidosobre una estructura soporte, capa a capa. Otro enfoque esfundir de manera selectiva el medio de impresión sobre unabase granular. En esta variación el medio no fundido sirvede soporte para los resaltes y paredes delgadas de la piezaa producir, reduciendo así la necesidad de soportes auxiliarestemporales. Típicamente un láser es usado para sinterizar elmedio y formar el sólido. Ejemplos de esto son el sinterizadoselectivo por láser y el sinterizado directo de metal por láser(DMLS) usando metales. Una última variación consiste en usaruna resina sintética que se solidifica usando la luz de LEDs.FotopolimerizaciónCaracterísticas ultra pequeñas pueden ser conseguidas através de la técnica de la microfabricación 3D mediante elmecanismo de fotopolimerización por absorción de fotones.En esta variación, el objeto 3D deseado es trazado en unbloque de gel con un láser. El gel es curado y se solidificasólo en los lugares en donde el láser es enfocado debido ala nolinealidad óptica de la fotoexcitación; después de la etapa de láser, el gel restante es lavado. Esta técnica ofrecetamaños de menos de 100 mm siendo fácilmente fabricablesen estructuras complejas de partes móviles como en fijas.Impresión con hieloRecientemente se han desarrollado técnicas que por medio de un enfriamiento controlado de agua tratada son capaces de producir una auténtica impresión 3D con hielo comomaterial. Aunque es una tecnología en desarrollo y sus ventajas a largo plazo están aún por ver, el ahorro de materialespecífico para llevar a cabo la impresión, independientemente del coste del proceso, parece una de ellas.AcabadosA diferencia de la estereolitografía, la impresión 3D porinyección está optimizada para obtener velocidad, coste bajoy facilidad de uso, todo lo cual hace de ella una técnica muyútil para etapas tempranas de diseño en ingeniería. No sonnecesarios materiales químicos tóxicos como los usados enestereolitografía y mínimo trabajo de post-impresión es requerido para el acabado; la única necesidad es el sopladodel polvo sobrante después del proceso de impresión, o laretirada de material de soporte en otras técnicas. Las impresiones de polvo coaligado pueden ser endurecidas en elfuturo por cera o por impregnación de polímero termoplástico. Las piezas FDM pueden ser endurecidas mediante filtrado de otro metal en la pieza.Resolución y tolerancia de impresiónLos conceptos de resolución y tolerancia de impresiónaparecen a menudo mezclados, superpuestos e incluso intercambiados. Algunos fabricantes prefieren usar un términoque englobe a ambos conceptos, tal como precisión dimensional.Parece más razonable referir la resolución de una impresora 3D a la capacidad de posicionamiento o de discernimiento de distancias antes de la inyección o depósito dematerial, mientras que la tolerancia de impresión dependerá,además, del proceso de solidificación o de acabado. Una buena prueba de que pueden ser tomados como conceptos diferentes es que a menudo la tolerancia de impresión suelepresentar valores más desfavorables que la resolución.En cualquier caso, la resolución puede estar dada en espesor de capa, mientras que en el plano X-Y puede estarlopor puntos por pulgada (ppp). El espesor típico de capa esdel orden de 100 micras (0.1 mm), aunque algunas máquinas tales como el Objet Connex imprimen capas tan delgadas como 16 micras. La resolución X-Y es comparable a lade las impresoras láser convencionales. En el caso de queel proceso las use, las partículas son del orden de 50 a 100micras (0.05-0.1 mm) de diámetro.La tolerancia final de pieza dependerá profundamente,además de la resolución antes descrita, de la tecnología ydel material utilizados. Es uno de los parámetros más importantes en la elección de proceso de impresión y del dispositivo, ya que no sólo determinará la propia tolerancia dimensional de la pieza, sino si, en caso de espesores pequeños,dicha pieza es realizable o no.El límite actual de tolerancia para dispositivos DIY o de bajocoste están en torno a 0.1 - 0.2 mm. Para trabajos de másdemanda dimensional, algunos fabricantes son capaces degarantizar tolerancias del orden de las decenas de micras.ConclusionesComo cualquier nueva tecnología, hay muchos factores delos cuales dependerá su desarrollo futuro. Hoy hay grandesinversiones para crear una impresora 3D para el hogar debajo costo, pero también hay fuertes inversiones para suuso en el terreno industrial, del cuidado de la salud e inclusodel arte.No cabe duda, todavía queda mucho por ver en estemundo tan cambiante que podría trasformar radicalmente laforma en la que hoy hacemos las cosas.Perspectivas:La impresión 3D no es algo del futuro, es una herramienta que hoy se usa en el mundo desarrollado condiversos propósitos. Su masificación futura y nuevosusos dependerá de diversos factores.