Impresión 3D

La manufactura aditiva, mejor conocida como impresión 3D, marcará el ritmo al que se diseñan, construyen y distribuyen los bienes materiales que aprovechamos diariamente. Esta tecnología podría poner en marcha una nueva revolución industrial.

Es probable que en poco tiempo haya impresoras tridimensionales instaladas en tu hogar, escuela o trabajo. Estos robots industriales te permitirán construir en cuestión de horas prácticamente cualquier objeto que hayas diseñado en una computadora; por ejemplo, el armazón de unos anteojos, una maqueta arquitectónica o el prototipo de un avión.

Además de usarse con fines domésticos, didácticos y comerciales, esta tecnología sería de utilidad durante emergencias en lugares inhóspitos. Las impresoras podrían instalarse en remolques o en embarcaciones para asistir el ensamblaje de artículos personalizados acordes a cada situación, como férulas ultraligeras, repuestos mecánicos, prótesis anatómicas, cascos e instrumentos quirúrgicos.

Así como las fotocopiadoras nos permiten reproducir libros enteros sin tener que recurrir a una voluminosa imprenta, las impresoras 3D hoy ya hacen posible reproducir ciertos objetos sin la necesidad de una fábrica, líneas de ensamblaje ni grandes cantidades de mano de obra. Conforme evolucionan sus diseños y disminuyen sus costos, estas máquinas programables son cada vez más prometedoras para la industria manufacturera, como lo fue la máquina de vapor hace 230 años.

De la pantalla a tus manos

Las impresoras tridimensionales son robots que emplean una o más técnicas demanufactura aditiva (ver recuadro), la cual consiste en materializar objetos depositando el material capa por capa, desde la base hasta la parte superior. Es un proceso comparable a la formación de estalagmitas que, gota a gota, adquieren volumen por la superposición paulatina de minerales. En lugar de cartuchos de tinta y paquetes de papel, las impresoras 3D se alimentan de repositorios y dispensadores de plásticos, resinas, arcilla, cerámica, metales, vidrio y hasta chocolate. En vez de leer archivos convencionales de texto o imagen, estos dispositivos siguen las instrucciones de archivos de diseño asistido por computadora (CAD, por sus siglas en inglés). Los archivos CAD son modelos virtuales que se pueden construir y editar por medio de software (por ejemplo, SolidWorks, Inventor, Rhinoceros y Blender), pero también pueden adquirirse mediante escáneres especiales que capturan la información geométrica de objetos ya existentes.

Las bases tecnológicas de la manufactura aditiva fueron publicadas en 1981 por el ingeniero japonés Hideo Kodama, del Instituto Municipal de Investigación Industrial de Nagoya. Las primeras impresoras 3D se diseñaron para fabricar rápidamente mini-prototipos. Las de hoy producen piezas completamente funcionales; desde el fuselaje de un drone (vehículo aéreo no tripulado, ver ¿Cómo ves? No. 199) hasta viviendas urbanas.

La revolución que viene

La impresión 3D traerá una revolución industrial en el sentido de acortar y abaratar las cadenas de suministro. Por ejemplo, si uno no diseña sus propios artículos, podría comprar en línea y descargar archivos creados por algún proveedor para imprimirlos por su cuenta. Así sería más barato hacernos de una vajilla, la suela de un tenis deportivo o la carcasa de un celular porque no estaríamos pagando sus costos de ensamblaje, empaquetado, almacenamiento y distribución.

En el presente las impresoras 3D más avanzadas son de origen europeo o estadounidense, y pueden costar alrededor de cinco millones de pesos, como la Objet500 Connex3 (de Stratasys). En cuanto a modelos nacionales, éstos se han comercializado recientemente y sus precios van desde 5 000 pesos (como la Colibrí HOME, de InterLatin) hasta 20 000 pesos (como la 3D MM1, de MakerMex). Se estima que los aparatos se harán más asequibles conforme aumente la competencia regional de fabricantes. No obstante, quienes no posean una impresora o no tengan acceso a sus materiales, podrían solicitar los servicios de algún centro cercano de impresión 3D. En los últimos años éstos se han popularizado en diversas partes del mundo, incluso en nuestro país, y funcionan como los centros de fotocopiado y cibercafés. Son establecimientos donde los clientes transfieren sus archivos CAD a las impresoras rentadas y especifican las características que ha de tener el objeto final, tales como color, dimensiones, densidad, combinación de materiales y resolución (ésta se mide por el grosor milimétrico de cada capa impresa).

Tus deseos son órdenes

1. Estereolitografía (patentada en 1986 por Charles Hull, fundador de 3D Systems, Inc.). Mediante un haz de luz ultravioleta se solidifican las partes deseadas de una resina líquida que está contenida en una tina. Este proceso es similar a la polimerización de las resinas dentales al exponerse a ciertas frecuencias de luz. Su ventaja es que el desperdicio de material es mínimo.

2. Sinterizado selectivo por láser (patentado en 1989 por Carl Deckard, estudiante de la Universidad de Texas, en Austin). Un láser fusiona las áreas seleccionadas de un bloque de polvo precalentado, el cual puede componerse de nailon, poliestireno o vidrio. Aunque hay una pérdida aproximada del 30% de la materia prima, se logran objetos con gran resistencia mecánica y térmica.

3. Extrusión de material (patentada en 1992 por S. Scott Crump, fundador de Stratasys Ltd.). Esta variante, también denominada “modelado por deposición fundida”, utiliza una boquilla para derretir y depositar filamentos de metal o de plásticos ABS (material resistente con el que se hacen los bloques LEGO). Funciona como una duya para decorar pasteles.

4. Impresión 3D a color o proyección aglutinante (patentada en 1993 por un equipo del Instituto Tecnológico de Massachusetts encabezado por Emanuel Sachs). A diferencia de las técnicas anteriores, permite obtener objetos de varios colores a la vez. Esto se logra mediante un cabezal similar al de una impresora convencional, el cual superpone pigmentos y capas de un aglutinante líquido sobre una cama de polvo compactado que sirve como materia prima. Al finalizar se extrae la pieza y se retira el material pulverizado que no se fusionó.

5. Impresión multimaterial o PolyJet (técnica comercializada desde 2014 por la empresa estadounidense Stratasys). Utiliza como base las técnicas de extrusión de material y de impresión 3D a color. Sin embargo, su cabezal de boquillas múltiples puede construir objetos de tres materiales diferentes (de una lista de 20) y tres colores a la vez. Su ventaja es que permite manipular con precisión el grado de translucidez, rigidez, flexibilidad y resistencia térmica de sus esculturas.

Oscar Salvador Miyamoto Gómez

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