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Guía de impresión 3D: 1- Qué tecnologías existen

En Trimaker creemos que la tecnología de la impresión 3D debe estar presente en todas las instancias de la enseñanza formal e informal. Porque representa una herramienta clave para desarrollarse en un mundo en el que cada vez es más común el uso de este tipo de tecnologías. Y porque es un instrumento que permite el traspaso del mundo digital al físico, dándole un nuevo sentido al trabajo en una computadora.
 
Por eso, creamos una Guía de impresión 3D para educadores que puede aplicarse y adaptarse a todos los niveles de la enseñanza.
 
Aquí hablaremos de las distintas tecnologías que existen. Ofrecemos un panorama resumido del contenido de la guía que sirve como referencia y eje para comenzar a hablar sobre este tema. Quienes deseen la versión completa pueden contactarnos a [email protected]
 
TEMA 1
 
¿Qué tecnologías existen en impresión 3D?
 
Cuando hablamos de manufactura digital nos referimos a una producción que se basa en un modelo original digital, o sea que no existen moldes ni modelos físicos a copiar.
 
Por otro lado, la noción de adición se refiere a la construcción a partir del agregado de material para crear un objeto tridimensional mediante la superposición de capas sucesivas.
 
De la misma manera en que existen impresoras de tinta y láser, existen impresoras 3D que usan distintos materiales y tecnologías para llegar al objeto final. A continuación haremos un recuento de las que podemos encontrar hoy en día, divididas según la manera en la que se construye la pieza final y los materiales que usa para esto. Cada una tiene tanto resultados como aplicaciones diferentes y explicaremos el porqué de cada una y cuáles son sus fortalezas.
 

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En el caso de un cono, se dibujarán círculos concéntricos cada vez más pequeños con un cierto espesor que terminarán generando el volumen final.


 
Tecnología de filamentos
 
La tecnología más popular actualmente es la denominada FDM o FFF, que significa “Modelado por Deposición Fundida”. Las máquinas que tienen este tipo de tecnología trabajan con filamentos plásticos que luego son fundidos en el proceso de impresión de forma similar a una pistola de silicona. La impresora extruye filamento caliente a través de un cabezal sobre una base de construcción y dibuja una capa tras otra para construir la pieza. Cada capa está conformada por un recorrido lineal dibujado por el cabezal. Una vez terminada la extrusión de esa capa, la plataforma de impresión bajará la distancia de una capa (o el extrusor subirá esa distancia, dependiendo de cada máquina) y así quedará el espacio necesario para poder extruir la siguiente capa sobre la anterior.
 
Aquí se puede ver cómo es el proceso de impresión:
 

 
Tecnología de resinas fotosensibles
 
Las tecnologías DLP (proceso de luz directa) y SLA (aparato de estereolitografía) utilizan resinas fotosensibles como material de construcción. Estas fueron las primeras tecnologías de impresión 3D en desarrollarse. Las primeras patentes y pruebas se hicieron en los años 20, aunque usaban brea y stencils hechos a mano en lugar de resinas fotosensibles, proyectores o lásers.
 
SLA: Es la tecnología conocida como “estereolitografía”. También se la denomina fabricación óptica, foto-solidificación o SL. Es un proceso de fabricación aditiva que se basa en la solidificación de resina mediante luz ultravioleta. Los objetos tridimensionales se forman por la adición de capas superpuestas una encima de otra. Cada capa se genera dirigiendo un láser de luz ultravioleta a los sectores del objeto donde hay que añadir material, lo que hace que la resina se solidifique y quede así una fina capa de material sólido pegado a la capa previa. El objeto puede crearse desde arriba hacia abajo o desde el interior de la cubeta hacia arriba.
 
DLP: Son las siglas de Digital Light Processing, que significa “proceso digital por luz”. Es un tipo de impresora 3D que solidifica resina fotosensible por medio de una fuente de luz que puede ser un proyector, una bombilla halógena o de led, o una placa LCD o de diodos led UV. Con DLP el proceso de impresión es similar al que ocurre con SLA pero más veloz. Al igual que con SLA, el objeto puede crearse desde arriba hacia abajo o desde el interior de la cubeta hacia arriba. En ambos casos, la superficie de la pieza resultante es más lisa que con procesos como FDM o FFF, ya que las capas son menos visibles.
 
Estas tecnologías permiten generar formas complejas tanto en su estructura externa como en la interna y un alto nivel de definición (25 micrones en algunos casos). Aunque trabaja únicamente con resinas, existe una variedad muy grande de durezas y colores. Estas tecnologías se usan, por ejemplo, en joyería, empleando como material de impresión ceras que luego pueden enviarse a fundir para obtener una pieza metálica.
 
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Diagrama de una impresora DLP Trimaker Beta, primera impresora DLP de América latina.


 
Tecnología de polvos
 
El sinterizado láser selectivo (SLS), el sinterizado láser de metal directo (DMLS) y el binder jetting (3DP) usan como insumo de construcción polvos de diversos materiales. Se deposita una fina capa del material en polvo y, en el caso de SLS y DMLS, un láser dibuja la capa derritiendo el polvo y uniendo las partículas para generar la capa. En 3DP, en cambio, se usa un líquido aglutinante que es depositado por un cabezal inkjet, como el de las impresoras de papel, en los lugares en que se quiere que el material quede rígido, y luego una luz cura el aglutinante generando la capa.
 
En SLS se usa comúnmente Nylon y derivados del nylon con distintas propiedades, por ejemplo, con fibra de vidrio o sustancias que dan flexibilidad. Las piezas tienen alta precisión y detalle. DMLS usa polvo metálico de distintos metales y aleaciones. Las piezas que genera son altamente funcionales y precisas. Se utiliza en grandes industrias como la aeroespacial y armamentística, ya que su costo es muy elevado para aplicaciones de industrias más pequeñas o prototipado. El BJ en algunos casos permite impresiones full color usando un cabezal de impresora sobre polvos cerámicos. En otros casos, en impresoras más sofisticadas, permite usar combinaciones de una variedad de resinas (poliamidas y derivados con cargas que le dan distintas propiedades) y una variedad de materiales en polvo (cerámicos y metálicos con aleaciones específicas para ciertas aplicaciones) permitiendo una variedad enorme de combinaciones y resultados que se adapten a las necesidades de la pieza a fabricar.
 
Tecnología de ‘materiales digitales’
 
Las impresoras polyjet funcionan de una manera similar al binder jetting pero, en lugar de depositar el aglutinante sobre un polvo, lo depositan sobre la base de construcción y lo curan simultáneamente.
Llamamos “material digital” al resultado de combinar dos o tres fotopolímeros en concentraciones específicas para crear un material compuesto con características híbridas. Esto permite generar tanto gradientes de colores como sectores de la pieza rígidas o flexibles según lo que haga falta.
 
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GUÍA DE IMPRESIÓN 3D PARA EDUCADORES
 
TEMA 1: ¿QUÉ TECNOLOGÍAS EXISTEN?
 
TEMA 2: ¿QUÉ ES FDM?
 
TEMA 3: MODELADO
 
TEMA 4: SOFTWARE
 
Para seguir formándose, sugerimos la lectura de los siguientes artículos:
 
El primer libro sobre impresión 3D en español.
 
Impresión 3D desde cero.
 
¿Cuánto cuesta imprimir algo en 3D?
 
Si te interesa realizar un curso, aquí encontrarás información al respecto.

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