Impresión en 3D
¿Cómo funciona la impresión en 3D?

Cada impresora 3D construye las piezas según el mismo principio: un modelo digital (llamado archivo 3D o modelo 3D) se transforma en un objeto físico tridimensional añadiendo una capa de material a la vez. De aquí procede el término alternativo fabricación aditiva, en particular

La impresión en 3D es una forma fundamentalmente diferente de producir piezas que las tecnologías tradicionales de fabricación sustractiva (mecanizado CNC) o formativa (moldeo por inyección).

En la impresión 3D, no se necesitan herramientas especiales (por ejemplo, una herramienta de corte con una geometría determinada o un molde). En su lugar, la pieza se fabrica directamente en la plataforma construida capa por capa, lo que da lugar a un conjunto único de ventajas y limitaciones.

El proceso siempre comienza con un modelo digital 3D (principalmente en formato STL u OBJ) – este es el plano del objeto físico. Este modelo es cortado por el software de la impresora 3D (llamado slicer) en finas capas bidimensionales, y luego transformado en un conjunto de instrucciones de lenguaje de máquina (código G) que la impresora puede ejecutar.

A partir de este momento, el funcionamiento de una impresora 3D varía según el proceso. Por ejemplo, las impresoras FDM de sobremesa funden filamentos de plástico y los aplican a la plataforma de impresión mediante una boquilla (como una pistola de pegamento de alta precisión controlada por ordenador). Las grandes máquinas industriales SLS utilizan un láser para fundir (o sinterizar) capas finas de polvos metálicos o plásticos.

Los materiales disponibles también varían dependiendo del proceso. Los plásticos son, con mucho, los más comunes, pero los metales también se pueden imprimir en 3D. Las piezas producidas también pueden tener una amplia gama de propiedades físicas específicas, desde objetos ópticamente transparentes hasta objetos gomosos.

Dependiendo del tamaño de la pieza y del tipo de impresora 3D, el proceso de impresión suele durar entre 4 y 18 horas. Sin embargo, las piezas impresas en 3D rara vez están listas para su uso fuera de la máquina. A menudo requieren un tratamiento posterior para alcanzar el nivel deseado de acabado de la superficie. Estos pasos requieren más tiempo y esfuerzo (generalmente manual).

Una breve historia de la impresión en 3D

    • El autor de ciencia ficción Arthur C. Clarke describió por primera vez las funciones básicas de una impresora 3D en 1964.
    • La primera impresora 3D fue lanzada en 1987 por Chuck Hull de 3D Systems utilizando el proceso de “estereolitografía” (SLA).
    • En los años 90 y 90, se desarrollaron otras tecnologías de impresión en 3D, incluyendo FDM de Stratasys y SLS de 3D Systems. Estas impresoras eran caras y se utilizaban principalmente para la creación de prototipos industriales.
    • En 2009, el Comité ASTM F42 publicó un documento con terminología estándar sobre la fabricación de aditivos. La impresión en 3D se ha convertido así en una tecnología de fabricación industrial.
    • En el mismo año, las patentes del FDM expiraron y se desarrollaron las primeras impresoras de escritorio 3D de bajo coste a través del proyecto RepRap. Lo que antes costaba 200.000 dólares de repente se puso a la venta por menos de 2.000 dólares.
    • Según Wohlers, la adopción de la impresión en 3D está aumentando: entre 2015 y 2017 se vendieron más de un millón de impresoras de sobremesa 3D en todo el mundo y las ventas de impresoras industriales de metal casi se duplicaron en 2017 en comparación con el año anterior.

Ventajas

    • Posibilidad de reproducir cualquier geometría (liberar el proceso de diseño de las restricciones de la fabricación tradicional, geometrías imposibles…)
    • Ofrecer una respuesta inmediata a las cambiantes necesidades del mercado (reducir time to market).
    • Posibilitar la diferenciación y personalización de los productos por parte de los consumidores (mass customization, lote unitario, a medida…).
    • Reducir errores de montaje (y por tanto costes).

Sectores de aplicación

    • Moldes y matrices: fabricación de piezas con canales de refrigeración internos, insertos o moldes híbridos.
    • Medicina: fabricación de implantes médicos, productos ortopédicos y herramientas quirúrgicas a medida y programación y planificación quirúrgica.
    • Aeronáutica y automoción: fabricación de piezas con estructuras aligeradas o canales internos y sometidas a frecuentes cambios de diseño.
    • Arquitectura y topografía: fabricación de maquetas.
    • Diseño / Ingeniería: desarrollo de productos, maquetas, primeras series, carcasas de equipos…