¿Nos Imprimimos?

La fabricación de objetos (herramientas, piezas, instrumentos ....) ha estado basado, tradicionalmente, en procesos conocidos que van desde la fundicion y/o inyección de materiales dentro de un molde a la mecanización mediante un torno mecánico, actualmente de control numérico.

Torno mecanico

Este video de mecanizacion de una pieza es muy claro sobre este proceso, que se basa, por lo general, en un bloque de metal o de madera, que mediante unas herramientas se extrae el material sobrante hasta llegar a la pieza deseada.

Otra cosa muy diferente son los procesos de construcción basados en las actuales impresoras 3D. La semana pasada, en el suplemento de La Vanguardia aparecía un artículo que os recomiendo. Aportaciones como "la brecha entre el inventor y el fabricante se diluye" son importantes, ya que son el verdadero cambio de estas tecnologias.

¿Pero cómo funcionan las impresoras 3D?....Estas impresoras se basan en lo que conocemos como procesos aditivos.

Inmovilizador de mano impreso en 3D

¿Pero qué es un proceso aditivo? Es la acumulación de un material (plásticos u otros) mediante capas. Hay diversas tecnologías de adiccion: la de deposición de material plástico, la de impresión 3D con láser, la de PolyJet Photopolymer y Syringe Extrusion y, finalmente, Laminated Object Manufacturing.

Tecnología de deposición de material plástico

La tecnología que ha popularizado este método de impresión de figuras y piezas en 3D ha sido la que se conoce como Fusion Deposition Modeling (FDM) que fue inventada y patentada a finales de los años 80.

En este esquema se describe, de una manera simple el funcionamiento de esta tecnologia.

 

 1. Extrusor / 2. Material depositado / 3. Ejes de movimiento

La tecnología de deposición permite conseguir piezas de plástico ABS (similar al material de los juguetes Lego) o bien PLA (un polímero biodegradable que se produce desde un material orgánico). Actualmente se investiga en materiales tan diversos como el chocolate o los diferentes componentes biológicos para conseguir algo parecido a la carne.

La gran mayoría de las impresoras 3D personales utiliza tecnología FDM. La impresión con esta tecnología comienza desde la capa inferior, creando una superficie en la base para poder separar la pieza. Se utiliza un fino hilo de plástico que pasa por el extrusor que és, en resumen, un dispositivo que calienta el material hasta el punto de fusión. En ese momento el plástico se va depositando en la posición correspondiente de la capa que se está imprimiendo en cuestión.

Tras ser depositado en su lugar, el material se enfría y solidifica, una vez acabada esa capa, se desplaza verticalmente una pequeña distancia para comenzar la siguiente capa. Según la pieza a fabricar es posible que se necesiten varios soportes que se eliminan a posteriori.

En esta tecnología como en el resto de impresión 3D se basa en una técnica de ir sumando capas hasta llegar a la pieza deseada. El video que adjunto es muy claro de esta tecnologia...

La tecnología Laser

Seguimos con las tecnologías más populares de impresión 3D y pasamos a hablar de dos tecnologías que utilizan el láser, con las tecnologías Estereolitografía (SLA) y Selective Laser Sintering (SLS).

 

                                                          Impresion del vestido con tecnologia SLA

Una impresora de SLA tiene un funcionamiento también capa a capa pero a diferencia del método anterior en esta ocasión se parte de una base que se va sumergiendo (o saliendo) capa a capa en un baño de resina fotocurable. El láser de luz ultravioleta activa la curación de la resina líquida, solidificándola. En ese momento la base se desplaza hacia abajo para que el láser vuelva a ejercer su acción.

Con este método se consiguen figuras con gran detalle aunque, al igual que el método posterior, desperdicia cierta cantidad de material según qué piezas si se necesitan fabricar soportes que se eliminan a posteriori.

 

Impresion con tecnologia SLS

La tecnología SLS o Sinterización Selectiva Láser. Esta tecnología nació en la Universidad de Texas en los años 80 también y pese a tener ciertas similitudes con la tecnología SLA en concepto, permite utilizar un gran número de materiales.

A diferencia de la impresión vía SLA que hace uso de un baño de un polímero líquido fotocurable se utiliza material en polvo (poliestireno, materiales cerámicos, cristal, nylon y materiales metálicos). El láser impacta en el polvo y funde el material y se solidifica (sinterizado).
Todo el material en polvo que no se sinteriza sigue situado donde estaba inicialmente y sirve de soporte para las piezas, principal ventaja frente a las tecnologías que os hemos presentado antes. Una vez finalizada la pieza ese material puede ser retirado y reutilizado para la impresión de próximas piezas.

Otras tecnologías

La primera de ellas es PolyJet photopolymer, desarrollada por Objet (adquirida por Stratasys) y que se asemeja a la manera en la que las impresoras de tinta depositan la tinta. Un fotopolímero líquido se expulsa y entonces se solidifica gracias a una luz ultravioleta. Tal y como sucede con el resto de tecnologías 3D la impresión se realiza capa a capa.

En teoría esta tecnología permitiría hacer uso de distintos materiales y colores de manera simultánea capa a capa.

Otra de las tecnologías de impresión 3D es Syringe Extrusion que no es más que un sistema de impresión que hace uso de cualquier tipo de material en formato cremoso o viscoso y se hace uso de un extrusor a modo de manga pastelera / jeringuilla, situando el material en la posición adecuada.

 

Según el material utilizado se requerirá que el extrusor caliente (por ejemplo con chocolate) o no (silicona).

Seguimos con otros métodos que son, en gran mayoría, modificaciones de los anteriores pero que merece la pena mencionar. Empezamos con Selective Laser Melting (SLM) que es similar a SLS pero que derrite el material en polvo en lugar de sólo fundirlo a baja temperatura.

Este proceso SLM es equivalente a Electron Beam Melting (EBM) que utiliza un haz de electrones en lugar de un láser UV para derretir el polvo.

Y para finalizar también tenemos Laminated Object Manufacturing (LOM) donde distintas capas de material (papel adhesivo, plástico o láminas de metal) son situadas una encima de otra y se pegan con resina/pegamento y son cortadas con la forma apropiada con láser. Este proceso recuerda en parte al modo de fabricación de la fibra de carbono.

Espero  haber ayudado a hacer comprender una tecnologia que continuamente esta saliendo en los medio de comunicación y que parten de diferentes tecnologias.

Fuentes utilizadas para esta entrada del blog:

http://elblogdelplastico.blogs.upv.es/2014/02/21/estas-son-las-tecnologias-de-impresion-3d-que-hay-sobre-la-mesa-y-lo-que-puedes-esperar-de-ellas/

http://www.xataka.com/perifericos/estas-son-las-tecnologias-de-impresion-3d-que-hay-sobre-la-mesa-y-lo-que-puedes-esperar-de-ellas