¿Qué es una impresora 3D? -...
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¿Qué es una impresora 3D?
Para entender lo que es una impresora 3D, tenemos que pensar en un dispositivo que
es capaz de generar cuerpos físicos sólidos tridimensionales mediante la adición capa a
capa de un material, generalmente plástico ABS (por sus siglas en inglés Acrylonitrile
Butadiene Styrene - acrilonitrilo butadieno estireno) que es un plástico muy resistente
al impacto (golpes), pero como veremos más adelante no es el único material que se
utiliza. Es decir que permite crear, sin la necesidad de utilizar cualquier tipo de molde,
un objeto que luego podremos tomar en las manos.
La diferencia más
importante que podemos
encontrar entre las formas
tradicionales de
construcción de objetos y
la impresión 3D es que
mientras en el primer
método el objeto a
modelar se obtiene
quitando el material sobrante, en la impresión 3D sólo se utiliza estrictamente el
material a utilizar, lo que produce importantes ahorros, además de menor
contaminación.
Con respecto a los materiales que emplean las impresoras 3D para crear los
objetos, estos básicamente se dividen en:
a) Termoplásticos PLA (ácido láctico o ácido poliláctico) es un poliéster alifático
termoplástico derivado de recursos renovables, de productos tales como
almidón de maíz o caña de azúcar). Se pueden biodegradar bajo ciertas
condiciones, tales como la presencia de oxígeno, y es difícil de reciclar.
b) ABS que son los más utilizados en las impresoras 3D más económicas del
mercado, pero también podemos encontrar impresoras que modelan
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objetos en materiales tales como resinas, fotopolímeros y hasta incluso
metal, pero el costo de este tipo de impresoras 3D es tan alto que es
prácticamente imposible adquirir alguna de ellas para ser usada fuera del
ámbito industrial. Además los costos asociados a la misma, tales como la
energía necesaria para abastecer el equipo y los insumos para el modelado
de piezas, son excesivamente altos.
Cómo funciona una impresora 3D
Con respecto a cómo estas impresoras 3D cumplen con su trabajo, en primera instancia
necesitaremos de un archivo creado con algún software de modelado 3D como
Autodesk Inventor, Solidworks o Catia para “decirle” a la impresora 3D qué es lo que
debe modelar. Cabe destacar con respecto al software, que en el mundo Open
Source también existen alternativas muy dúctiles que pueden manejar este tipo de
impresoras sin ninguna dificultad y a cero costo, lo que le vendrá muy bien a pequeños
negocios y PYMES. En este sentido, las aplicaciones Open Source que destacan en esta
materia son OpenSCAD y FreeCAD.
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Pero volviendo al tema de los archivos que necesitaremos para alimentar la impresora
3D, estos contienen precisas instrucciones acerca de las coordenadas que se deben
seguir para crear el objeto y generalmente son introducidos a la impresora a través de
USB mediante un pendrive o memoria, pero también existen modelos de impresoras
3D que permiten su conexión directa a la PC.
Cabe destacar que los planos para la creación de objetos pueden ser tanto creados por
nosotros como descargados de sitios que se dedican a esta actividad.
Tipos de impresoras 3D y materiales de impresión
En la actualidad, las tecnologías de impresión 3D son variadas, y por lo visto no se podrá
conseguir un estándar, por lo menos en los próximos años. Esto es debido a la propia
juventud de la impresión 3D, que favorece que cada fabricante desarrolle su propia
tecnología e intente imponerla en la industria.
Sin embargo, entender este punto no es una tarea demasiado complicada, ya que la
principal diferencia entre las tecnologías de impresión 3D de la actualidad se encuentra
dada por cómo la impresora deposita las diferentes capas de material para crear la pieza.
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En este sentido, las principales tecnologías en uso son la llamada Fusion Deposition
Modeling (FDM) o Tecnología de deposición de material plástico, el cual es un método
que permite el modelado de piezas en plásticos ABS o PLA. Este modelado se realiza
alimentando la impresora con un rollo de este material, el cual al pasar por el extrusor
del equipo se calienta, derrite y es depositado capa a capa formando el objeto. Luego
de ello se debe esperar a que el material se enfríe y pueda ser manipulado. Cabe
destacar que este método es el más usado en el ámbito de las impresoras 3D
domésticas.
Otras tecnologías actualmente en uso son la Estereolitografía (SLA) y Selective Laser
Sintering (SLS), ambas funcionan con la ayuda de un haz de láser. La primera de ellas
moldea el objeto capa a capa, pero implica el uso de en un baño de resina fotocurable.
En este caso, el objeto moldeado con resina líquida se cura mediante el láser de luz
ultravioleta.
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En cuanto a la tecnología conocida como Selective Laser Sintering o Sinterización
Selectiva Láser, es similar a la SLA, pero para el moldeado se pueden usar diversos
insumos en polvo como materiales metálicos y cerámicos, nylon, poliestireno y cristal,
entre otros. En este caso, el láser funde el material y lo solidifica. Cabe destacar que
ambas tecnologías son muy apreciadas gracias a su precisión.
La impresión 3D
Muchos de nosotros alguna vez hemos soñado con la posibilidad de tener una
herramienta que nos permita crear piezas sólidas y en 3D directamente desde una
simple computadora, y que además esta herramienta sea económica, limpia y sencilla
de operar. Aunque parezca demasiado pedir, y más aún difícil de conseguir, lo cierto es
que tal artefacto existe, y se llama impresora 3D.
Las impresoras 3D, si bien en un
principio sólo estaban relacionadas
con el ámbito industrial y la
investigación, con el tiempo fueron
haciéndose más pequeñas, y por lo
tanto más económicas y fáciles de
operar, hasta llegar a tal punto en que
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si queremos, podemos armar nuestra propia impresora 3D a partir de kits. Y lo mejor
de todo es que podemos usar una impresora 3D en casa, tal como si fuera una
impresora de chorro de tinta.
¿Qué es la impresión 3D?
La impresión 3D es una
técnica que nos
permite crear piezas
en 3D, es decir con
alto, ancho y largo, de
cualquier diseño
almacenado en un
archivo informático
creado por el usuario o
descargado desde
Internet mediante un
dispositivo llamado
impresora 3D.
También una pieza puede ser copiada por medio de un dispositivo especial, básicamente
un escáner, y luego reproducida en una impresora 3D, pero este método
lamentablemente esta fuera del alcance del usuario promedio, debido a su alto costo.
Básicamente, como mencionamos, para imprimir un diseño 3D se requiere de una
impresora 3D, la cual es un dispositivo de impresión similar a una impresora láser o
Inkjet, no en su forma física, pero si en comportamiento. Esto significa que para obtener
una pieza en 3D deberemos cargar el archivo con el diseño en el software, pulsar el
comando para imprimir y la impresora 3D comenzará a trabajar.
Lo mejor de todo es que para realizar este proceso no necesitaremos de una
computadora especial o preparada, ya que podremos usar la misma PC que usamos
para trabajar todos los días.
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La principal diferencia entre las impresoras que conocemos como las Inkjet y las
impresoras láser con respecto a la impresora 3D es que esta última en lugar de eyectar
tinta por sus boquillas, inyecta un plástico especial fundido, el cual una vez expelido, se
secará inmediatamente, dando lugar a la forma requerida con una precisión asombrosa.
Por esta sencillez, practicidad y facilidad de uso, las impresoras 3D están siendo
utilizadas cada vez más en muchos ámbitos, no solo en la industria o la investigación,
sino también en el hogar, en donde el usuario puede aprovechar su
capacidad imprimiendo piezas en 3D personalizadas a sus propias necesidades.
También una impresora 3D puede ser extremadamente útil para hobbystas, talleres y
servicios técnicos y demás actividades que requieren tener a disposición un método
como este, ya que mediante una impresora 3D podrían imprimir muchos repuestos y
elementos que ya no están en plaza o que directamente no existen.
Como pudimos ver, el campo de aplicación de las impresoras 3D es verdaderamente
amplio, y sólo tiene el límite que nuestra imaginación o conocimientos le impongan.
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Formas de realizar una impresión 3D
Si bien el funcionamiento de una impresora 3D parece simple, lo cierto es que la
tecnología detrás de estos dispositivos es realmente compleja, ya que para garantizar
que las piezas que mandamos a imprimir en estas máquinas se plasmen de la manera
exacta a como están definidas en el archivo, se utilizan sofisticados sistemas mecánicos
y electrónicos, lo que permite tener un control perfecto de todos los movimientos que
hacen los motores y las piezas de la impresora 3D.
Pero afortunadamente el usuario no tiene que comprender para nada el
funcionamiento de una impresora 3D, lo único que tiene que hacer es asegurarse de
que la impresora tenga cargado el material de impresión, en este caso el plástico, y
enviar a imprimir la pieza. Tal como hacemos con una impresora que utiliza papel, de la
cual nos importa poco y nada la electrónica de control.
Esta facilidad de uso de una impresora 3D se traslada a todos los tipos de tecnologías
de impresión 3D disponibles en el mercado. En todas las impresoras de este tipo, el
principio de funcionamiento es el mismo, como podremos ver a continuación:
En primer lugar se carga el archivo con el diseño que queremos imprimir en 3D en el
software que utilicemos para ello, que puede ser por ejemplo Blender, uno de los
mástilizados para estas actividades o FreeCad.
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Cabe destacar que el archivo para imprimir en una impresora 3D puede provenir desde
Internet desde sitios como Thingiverse, o directamente creado por nosotros en las
aplicaciones que mencionamos más arriba. En este punto, es necesario aclarar que
el tipo de archivo utilizado para imprimir en impresoras 3D es el formato “.STL”, el cual
contiene información de una pieza en un solo color, o el “.VRML”, el cual almacena
información de una pieza en varios colores.
Luego de ello se carga el material de impresión para imprimir la pieza, el cual varía de
acuerdo al tipo de tecnología de impresión 3D que estemos utilizando, como podremos
ver más abajo. Finalmente, se da la orden de impresión y la impresora 3D comienza a
hacer su trabajo.
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Tipos de impresoras 3D
Impresión 3D FDM
Mencionamos que el material para hacer la impresión varía de acuerdo al tipo de
impresora 3D que se trate, siendo el más utilizado en todo el mundo el llamado FDM o
“Impresión por Deposición fundida”, método en el cual se funde un
plástico, generalmente ABS (Acrilonitrilo butadieno estireno) o PLA (Poliácido
láctico), y es esparcido en capas por las boquillas extrusoras de las impresoras en una
bandeja en donde va tomando forma la pieza. Este plástico se provee en forma de
filamentos en rollos.
Impresión 3D SLA
Otro tipo de tecnología de impresión 3D es la llamada SLA o
“Estereolitografía”, método en el cual se utiliza un haz de luz ultravioleta que es
proyectado a una resina fotosensible, la cual se solidifica conforme es iluminada por el
haz UV.
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Impresión 3D SLS
También muy utilizado, en ámbitos con presupuestos más importantes, es el tipo de
impresión 3D conocida como SLS o “Sinterización Selectiva por Láser”, cuyo material
de impresión es polvo de cerámica, cristal, nylon o poliestireno, el cual es fundido de
acuerdo a como es alcanzado por el haz de láser.
Impresión 3D por Inyección
Por último, también tenemos disponible el método de impresión 3D por Inyección, el
cual va inyectando capas de fotopolímeros que se solidifican, mediante la utilización de
químicos, en la bandeja. Este método es similar en funcionamiento a las impresoras
inkjet, salvo que en lugar de tinta inyectan estos polímeros líquidos.
Cabe destacar que esta tecnología es la única que posibilita la impresión de piezas 3D a
todo color, y además permite la impresión de extraplanos o salientes.
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Cómo la impresión 3D va a cambiar el mundo
Hace algunos años atrás, cuando recién se comenzó a esbozar la idea y se inició la
discusión acerca de la posibilidad de crear impresoras que pudieran reproducir
formatos en tres dimensiones, aquel proyecto parecía una verdadera utopía, sólo
posible de alcanzar a través de las páginas de una novela de ciencia ficción.
No obstante, lo cierto es que el desarrollo detrás de la impresión 3D ha llevado a cabo
un largo camino, y después de cientos de pruebas y errores, finalmente se logró crear
el primer equipo de impresión capaz de reproducir un objeto en sus tres dimensiones.
Poco después este gran avance de la tecnología fue llegando a las masas, y si bien aún las
impresoras 3D no se han convertido en un elemento que todos tengamos en nuestro
hogar, lo cierto es que gracias a su esquema y a su patente libre, hoy cualquiera
puede fabricarse su propia impresora 3D.
Debido a las posibilidades casi inagotables que ofrece la impresión 3D, no sólo a gran
escala, sino también en el ámbito hogareño y en las grandes y pequeñas empresas de
todo el mundo, son muchos los que aseguran que con la impresión 3D ha llegado una
nueva revolución industrial.
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Gracias a la gran variedad de materiales que pueden implementarse en el proceso de
la impresión 3D, que incluyen principalmente nylon y poliestireno, entre otros, con una
impresora 3D es posible imprimir los más diversos objetos tridimensionales, que van
desde ropa, herramientas, casas, repuestos varios, equipos médicos, alimentos y hasta
incluso órganos para el cuerpo humano.
Por ende, podemos llegar a imaginarnos cómo la tecnología de la impresión 3D sin
dudas va a cambiar el mundo en poco tiempo más, y en este aspecto son muchos los
expertos que aseguran que gracias a la impresión 3D de alimentos, en algunas décadas
será posible incluso terminar con el hambre mundial, algo que por supuesto ha
generado grandes controversias.
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Este es precisamente un proyecto que se encuentra en plena fase de desarrollo, a través
de la iniciativa que ha tenido la NASA con una serie de empresas, que busca poder crear
entre otras cosas una impresora 3D que permite imprimir una pizza. Mientras tanto,
las grandes compañías fabricantes de alimentos ya han comenzado a realizar diversas
pruebas al respecto.
De acuerdo a muchos expertos, debido a que para imprimir comida sería necesario
utilizar insumos que incluyan distintos polvos y aceites, este tipo de alimentos podrían
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llegar a almacenarse durante años, y estiman que podría llegar a erradicar o reducir en
gran medida el hambre en todo el mundo gracias a las impresoras 3D.
Otro de los campos donde la impresión 3D ha comenzado a dar que hablar reside en el
ámbito de la medicina, donde sin dudas la tecnología detrás de la impresión 3D
permitirá generar rápidamente las más avanzadas innovaciones médicas.
Desde hace años ya se ha sostenido que uno de los principales beneficios de la
impresión 3D permitirá con el paso del tiempo mejorar notablemente la atención
médica dentro de diversas enfermedades, y tratar lesiones que hasta el momento era
impensable lograr los resultados asombrosos que permite alcanzar la tecnología
tridimensional.
Algunas ya casi en uso, y otras por mejorar para su implementación, lo cierto es que con
las impresoras 3D la medicina podrá imprimir réplicas de órganos humanos, imprimir
injertos de piel sobre quemaduras y otras lesiones.
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Es por ello que si bien la mayoría de estas innovaciones aún se encuentran en plena
etapa de prueba ya que son muy nuevas, lo cierto es que la tecnología de impresión 3D
inexorablemente transformará por completo el escenario de la salud, y quizás no
deban transcurrir demasiadas décadas para poder verlo.
Así como se estima que la
impresión 3D pueda
colaborar en reducir el
hambre en el mundo, y
también permitir a la
medicina dar respuestas
inmediatas sobre
determinadas patologías,
se estima que con el
tiempo esta tecnología
permitirá también terminar o reducir en gran medida con el problema habitacional
que existe en el planeta.
Con la disminución en los costos que los insumos para la impresión tridimensional
inevitablemente tendrán con el paso del tiempo, la impresión 3D invadirá también el
mercado
inmobiliario, y es
más, en este
aspecto ya se ha
realizado una
prueba con total
éxito, cuando
hace tiempo
atrás un grupo de
investigadores de
la Universidad del
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Sur de California construyeron una impresora 3D que permite fabricar una casa por
capas, la cual sólo llevo un día de construcción.
De esta forma, con los años las casas construidas con impresoras 3D serán la opción
más barata y más rápida, lo cual sin dudas podría llegar a tener un significativo efecto
social positivo, no sólo en los países emergentes con problemas habitacionales, sino
también en las naciones del tercer mundo donde debido a la crisis mundial se requieren
costos cada vez más competitivos.
Por otra parte, debido a la característica casi inagotable de elementos que pueden
fabricarse con las impresoras 3D, por supuesto que cada vez serán más populares los
productos textiles y afines que se fabrique utilizando esta tecnología.
Imaginémonos que al pasar el tiempo y disminuir los costos de impresión, ya no será tan
extraño pensar que cada uno de nosotros tengamos una impresora 3D en nuestra casa, y
que antes de salir podamos imprimir la ropa, los zapatos y los accesorios que deseamos
lucir ese día.
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Para ello seguramente tendremos que esperar mucho tiempo. No obstante, las grandes
empresas de la industria textil mundial ya están viendo con muy buenos ojos las
posibilidades que brinda la fabricación de productos textiles mediante la tecnología de
impresión tridimensional.
Por supuesto que todo esto traerá consecuencia, en principio relacionadas al ámbito
laboral, ya que se reducirá en gran medida la cantidad de operarios necesarios para la
fabricación de distintos elementos, aunque por otro lado se generarán nuevos oficios y
profesiones relacionados al desarrollo de gráficos de impresión y manejo de este tipo
de equipos.
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Por otro lado, una de las desventajas que indican los expertos con respecto a la
impresión 3D reside en que la misma generará inevitablemente un aumento de los
productos de imitación, dando lugar a nuevos mercados de piratería de todo tipo.
Además, según la opinión de gran cantidad de investigadores, la tecnología de la
impresión 3D no sólo podría llegar a generar un notable aumento de la piratería de los
más variados elementos, sino que también la masificación de esta tecnología podría
derivar en efectos mucho más peligrosos, como lo es la fabricación casera de armas de
fuego mediante una impresora 3D.
Ya desde hace un par de años, una compañía norteamericana que fabrica armas,
llamada Defense, desarrolló la primera pistola metálica impresa en 3D, la cual incluso
comenzó a comercializarse. Lo cierto es que el peligro no está implícito cuando es una
fábrica la que incorpora esta tecnología, sino que se acrecienta cuando las impresoras
3D se conviertan en un artefacto al que todos pueden acceder.
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Tengamos en cuenta que como sucede con todas las tecnologías, las impresoras 3D y
sus insumos con el tiempo comenzarán a tener una disminución en sus costos, lo cual
brindará la posibilidad de trasladar esta tecnología al ámbito hogareño, donde
cualquiera en definitiva podría llegar a fabricarse un arma.
Será en este punto donde los gobiernos y las legislaciones mundiales deberán poner el
acento, y encontrar el equilibrio justo entre la libertad de la que los individuos deben
gozar, frente a los perjuicios que dicha libertad puede llegar a ocasionar, cuando por
ejemplo una impresora 3D caiga en manos equivocadas.