Impresión 3D: lo que necesitas saber

No son la impresora de margarita de su abuelo, ni la matriz de puntos de su madre. De hecho, tienen poca semejanza con las impresoras de documentos o fotografías actuales, que solo pueden imprimir en aburridas dos dimensiones antiguas. Como su nombre lo indica, las impresoras 3D pueden construir objetos tridimensionales a partir de una variedad de materiales. Se están generalizando, apareciendo en minoristas como Staples, Best Buy y Home Depot, y puedes comprar numerosas impresoras 3D y sus suministros en Amazon.com y a través de otros puntos de venta en línea. Aunque todavía se encuentran principalmente en plantas de producción o en estudios de diseño, en escuelas y centros comunitarios, y en manos de aficionados, las impresoras 3D se encuentran cada vez más en bancos de trabajo, salas de recreo y cocinas, y tal vez en una casa cerca de usted, si No es tuyo.

¿Qué es la impresión 3D?

En su forma más básica, la impresión 3D es un proceso de fabricación en el que el material se deposita, capa por capa, para formar un objeto tridimensional. (Esto se considera un proceso aditivo porque el objeto se construye desde cero, a diferencia de los procesos sustractivos en los que el material se corta, perfora, fresa o mecaniza). Aunque las impresoras 3D emplean una variedad de materiales (como plástico o metal) y técnicas (consulte "¿Cómo funciona la impresión 3D?" a continuación), comparten la capacidad de convertir archivos digitales que contienen datos tridimensionales, ya sea creados en un programa de diseño asistido por computadora (CAD) o de fabricación asistida por computadora (CAM), o desde un escáner 3D: en objetos físicos.

¿Es la impresión 3D incluso la impresión?

Sí, la impresión 3D puede considerarse impresión, aunque no como se ha definido tradicionalmente. Las definiciones pertinentes de Webster de "impresión" se centran en la producción de material impreso, publicaciones o fotografías, y la producción mediante impresión (la aplicación de presión). Ninguna definición realmente se ajusta a la impresión 3D. Pero desde una perspectiva tecnológica, la impresión 3D es una consecuencia de la impresión tradicional, en la que se aplica una capa de material (generalmente tinta). Por lo general, es tan delgado que no hay una altura notable (aunque con impresoras de tinta sólida, es algo más grueso). Lo que hace la impresión 3D es extender enormemente esa altura mediante la aplicación de múltiples capas. Por lo tanto, tendría sentido ampliar la definición de impresión para incluir la fabricación de objetos tridimensionales de esta manera.

¿Cómo funciona la impresión 3D?

Al igual que las impresoras tradicionales, las impresoras 3D utilizan una variedad de tecnologías. El más comúnmente conocido es el modelado por deposición fundida (FDM), también conocido como fabricación de filamentos fusionados (FFF). En él, un filamento, compuesto de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), ácido poliláctico (PLA) u otro termoplástico, se funde y se deposita a través de una boquilla de extrusión calentada en capas. Las primeras impresoras 3D que salieron al mercado, fabricadas a mediados de la década de 1990 por Stratasys con la ayuda de IBM, utilizaron FDM (un término registrado por Stratasys), al igual que la mayoría de las impresoras 3D dirigidas a consumidores, aficionados y escuelas.

Otra tecnología utilizada en la impresión 3D es la estereolitografía. En él, un láser UV brilla en una tina de fotopolímero sensible a los rayos ultravioleta, rastreando el objeto que se creará en su superficie. El polímero se solidifica donde sea que el rayo lo toca, y el rayo "imprime" el objeto capa por capa según las instrucciones en el archivo CAD o CAM desde el que está trabajando.

En una variación de eso, también tiene la impresión 3D del proyector de luz digital (DLP). Este método expone un polímero líquido a la luz de un proyector digital de procesamiento de luz. Esto endurece el polímero capa por capa hasta que se construye el objeto, y el polímero líquido restante se drena.

El modelado por chorro múltiple es un sistema de impresión 3D similar al chorro de tinta que pulveriza un aglutinante coloreado similar al pegamento sobre capas sucesivas de polvo donde se va a formar el objeto. Este es uno de los métodos más rápidos y uno de los pocos que admite la impresión multicolor.

Es posible modificar un chorro de tinta estándar para imprimir con otros materiales que no sean tinta. Los emprendedores emprendedores han construido o modificado cabezales de impresión, generalmente cabezales piezoeléctricos, para trabajar con varios materiales, ¡en algunos casos imprimiendo los cabezales de impresión en otras impresoras 3D! Empresas como MicroFab Technologies venden cabezales de impresión con capacidad 3D (así como sistemas completos de impresión).

La sinterización selectiva por láser (SLS) utiliza un láser de alta potencia para fusionar partículas de plástico, metal, cerámica o vidrio. Al final del trabajo, el material restante se recicla. La fusión del haz de electrones (EBM) utiliza, lo adivinó, un haz de electrones para fundir polvo de metal, capa por capa. El titanio se usa a menudo con EBM para sintetizar implantes médicos, así como piezas de aviones.

Dependiendo de la técnica, las impresoras 3D pueden usar una variedad de materiales, incluidos, entre otros, metales (acero inoxidable, soldadura, aluminio y titanio entre ellos); plásticos y polímeros (incluidos los compuestos que combinan plásticos con metales, madera y otros materiales); cerámica; yeso; vaso; ¡e incluso alimentos como queso, glaseado y chocolate! (Vea nuestro manual sobre los tipos de filamentos de impresoras 3D).

¿Quién inventó la impresión 3D?

La primera impresora 3D, que utilizó la técnica de estereolitografía, fue creada por Charles W. Hull a mediados de la década de 1980. La estereolitografía es en gran medida una técnica comercial costosa, con máquinas que a menudo cuestan $ 100, 000 o más.

En 1986, Hull fundó 3D Systems, una compañía que hoy vende impresoras 3D que utilizan una variedad de tecnologías. Van desde kits de nivel básico hasta sistemas comerciales avanzados, y 3D Systems también proporciona servicios de piezas a pedido, principalmente para usuarios comerciales.

¿Cuáles son los beneficios de la impresión 3D?

Con la impresión 3D, los diseñadores tienen la capacidad de convertir rápidamente conceptos en modelos o prototipos 3D (también conocido como "creación rápida de prototipos") e implementar cambios rápidos de diseño. Permite a los fabricantes producir productos bajo demanda en lugar de grandes tiradas, mejorando la gestión de inventario y reduciendo el espacio de almacén. Las personas en ubicaciones remotas pueden fabricar objetos que de otro modo serían inaccesibles para ellos.

Desde un punto de vista práctico, la impresión 3D puede ahorrar dinero y material en comparación con las técnicas sustractivas, ya que se desperdicia muy poca materia prima. Y promete cambiar la naturaleza de la fabricación, permitiendo a los consumidores descargar archivos para imprimir incluso objetos 3D complejos, incluidos, por ejemplo, dispositivos electrónicos, en sus propios hogares.

¿Qué pueden hacer las impresoras 3D?

Los diseñadores utilizan impresoras 3D para crear rápidamente modelos de productos y prototipos, pero también se utilizan cada vez más para fabricar productos finales. Entre los artículos hechos con impresoras 3D se encuentran diseños de zapatos, muebles, piezas de cera para hacer joyas, herramientas, trípodes, artículos de regalo y novedad, y juguetes. Las industrias automotriz y de aviación utilizan impresoras 3D para fabricar piezas. Los artistas pueden crear esculturas, y los arquitectos pueden fabricar modelos de sus proyectos. Los arqueólogos están utilizando impresoras 3D para reconstruir modelos de artefactos frágiles, incluidas algunas de las antigüedades que en los últimos años han sido destruidas por ISIS. Del mismo modo, los paleontólogos y sus estudiantes pueden duplicar esqueletos de dinosaurios y otros fósiles. Echa un vistazo a nuestra galería de objetos de impresora 3D simples y prácticos.

Los médicos y los técnicos médicos pueden usar la impresión 3D para hacer prótesis, audífonos, dientes artificiales e injertos óseos, así como replicar modelos de órganos, tumores y otras estructuras corporales internas a partir de tomografías computarizadas en preparación para la cirugía. Un buen ejemplo es el Proyecto Daniel, que imprime en 3D los brazos y manos protésicos para las víctimas de la violencia en Sudán. Además, las impresoras 3D en desarrollo que pueden colocar capas de células para crear órganos artificiales (como los riñones y los vasos sanguíneos) ya están en la fase de I + D. Incluso hay un lugar para la impresión 3D en medicina forense, por ejemplo, para replicar una bala alojada dentro de una víctima.

La electrónica impresa es un conjunto de métodos de impresión que permiten la impresión de dispositivos electrónicos o circuitos en material flexible como etiquetas, telas y cartón, mediante la aplicación de tintas electrónicas u ópticas. Proporciona fabricación de muy bajo costo de dispositivos de bajo rendimiento. La electrónica impresa comienza a combinarse con la impresión 3D, lo que permite la impresión de circuitos o dispositivos en capas. Una consecuencia natural de este potente combo es que algún día podrá imprimir gadgets desde planos 3D en lugar de comprarlos.

La preparación de alimentos es otra forma de utilizar las impresoras 3D. El Instituto Culinario Francés ha estado utilizando una impresora 3D de código abierto desarrollada en la Universidad de Cornell para preparar manjares artísticos, y el MIT ha creado una impresora 3D de alimentos llamada Cornucopia. Un pequeño número de restaurantes está probando prototipos de impresoras de alimentos. La investigación de impresión 3D de la NASA ha incluido la impresión de alimentos, como la pizza impresa en 3D.

Un puñado de impresoras 3D de alimentos se han comercializado. Tienden a enfocarse en alimentos en particular, como chocolate, panqueques o galletas.

¿Qué son los servicios de impresión 3D?

No tiene que tener una impresora 3D para beneficiarse de una. Muchos servicios de impresión 3D, como Shapeways y Sculpteo, imprimen regalos y otros artículos pequeños por pedido en sus propias impresoras 3D, luego los envían al cliente. Los clientes pueden enviar sus propios archivos de objetos 3D o elegir elementos, la mayoría de ellos diseñados por otros usuarios del servicio, de un catálogo en línea.

Pero los servicios de impresión 3D ya no son únicamente del dominio de especialistas. Grandes compañías como Staples y UPS han introducido servicios de impresión 3D, y algunas imprentas tradicionales han agregado la impresión 3D a su repertorio.

¿Dónde puedo obtener una impresora 3D?

La mayoría de los fabricantes de impresoras 3D venden sus productos directamente en línea. Muchos minoristas electrónicos ahora los almacenan, incluidas compañías solo en línea como Amazon.com y otras que también tienen tiendas físicas. Algunos de estos últimos, como Walmart, Best Buy y Staples, los ofrecen en tiendas y en línea, pero asegúrese de verificar la disponibilidad de la tienda en sus sitios web, ya que no todos los puntos de venta los venden. Se han abierto varias tiendas de impresoras 3D en las principales ciudades. Por ejemplo, iMakr tiene escaparates en Londres y Nueva York.

Algunos minoristas en línea se especializan en impresoras 3D, como Dynamism, que vende una gama de impresoras 3D de diferentes marcas y también brinda soporte al cliente.

¿Qué software necesito para la impresión 3D?

Casi todas las impresoras 3D aceptan archivos en lo que se llama formato STL (llamado así por estereolitografía). La mayoría de los softwares CAD pueden producir estos tipos de archivos, desde costosos paquetes comerciales como AutoCAD hasta productos gratuitos o de código abierto como Google SketchUp y Blender. Para aquellos que no están dispuestos a crear sus propios archivos 3D, las bases de datos de objetos 3D, como Thingiverse de MakerBot, ofrecen numerosos archivos de objetos 3D que se pueden descargar e imprimir.

La mayoría de las impresoras 3D vienen con un paquete de software, ya sea suministrado en disco o disponible para descargar, que incluye todo lo que necesita para imprimir. Las suites suelen proporcionar un programa para controlar la impresora y una rebanadora, que, en preparación para la impresión, formatea el archivo objeto en capas según la resolución seleccionada y otros factores. Algunas suites incluyen un programa para "sanar" el archivo objeto corrigiendo problemas que podrían interferir con la impresión sin problemas. Los programas surgieron del movimiento de código abierto RepRap, a partir del cual se desarrolló la impresión 3D de aficionados. Con algunas impresoras, puede elegir los programas de componentes individuales para descargar en lugar de elegir lo que se proporciona en la suite.

¿Qué depara el futuro para la impresión 3D?

Una variedad de impresoras 3D para hogares y pequeñas empresas está fácilmente disponible (PCMag ha revisado una gran cantidad de ellas), pero a menudo todavía se consideran artilugios exóticos y bastante caros. Espere que eso cambie en los próximos años, cuando las impresoras 3D se vuelvan más comunes en las casas, que se encuentran en bancos de trabajo, estudios, oficinas en el hogar e incluso en la cocina. Es posible que no los encuentre en todos los hogares, pero serán indispensables para las personas que los tienen. En su mayor parte, los artículos hechos con impresoras 3D han tenido interiores homogéneos, pero comenzaremos a ver creaciones más complejas que combinan múltiples materiales y compuestos, así como productos electrónicos imprimibles. Con las impresoras 3D de hoy, si pierde la tapa de la batería del control remoto de su televisor, puede imprimir una tapa de repuesto. Con mañana, si pierde su control remoto, podrá imprimir un nuevo control remoto.

Además, la impresión 3D está ganando terreno en el espacio exterior. La NASA está experimentando con impresoras 3D a bordo de la Estación Espacial Internacional. Eventualmente, las impresoras 3D podrían usarse para crear hábitats en Marte y otros mundos. Para salvar a los astronautas del Apolo 13 de morir por asfixia por monóxido de carbono, la NASA tuvo que encontrar una manera de encajar una clavija cuadrada en un agujero redondo. Si hubiera una impresora 3D a bordo, podrían haber resuelto fácilmente el problema diseñando e imprimiendo un conector.

Los astronautas no pueden dar un giro con Home Depot si necesitan reemplazar una válvula o widget, pero una impresora 3D podría fabricar uno según sea necesario. Del mismo modo, veremos impresoras 3D en las bases antárticas y en otros lugares remotos de la Tierra, donde la gente no puede esperar seis meses para el próximo reabastecimiento para reemplazar piezas o herramientas esenciales.

Las aplicaciones médicas de la impresión 3D no se detienen con prótesis, audífonos y coronas dentales. (Consulte "¿Qué pueden hacer las impresoras 3D?" Más arriba para obtener una vista previa de lo que está en proceso). Las piezas de repuesto no necesitan limitarse a la mecánica.

En los últimos años, hemos visto una explosión en la variedad y usos de las impresoras 3D. Es similar a donde la informática personal era alrededor de 1980. Aunque es bastante fácil ver algunas de las áreas en las que se ramificará el campo de la impresión 3D, otras están más allá de nuestra capacidad de predecir, al igual que nadie en 1980 podría haber imaginado mucho de lo que la computadora personal se convertiría en. Es posible que la impresión 3D no tenga el mismo impacto que la PC, pero tiene el potencial de revolucionar la fabricación y, quizás lo más importante, ponerla en manos de los consumidores cotidianos. Sin embargo, una cosa es segura: la impresión 3D llegó para quedarse.

Para obtener más información, consulte nuestra guía de las 10 mejores impresoras 3D y algunas ideas de uno de los primeros usuarios.