Los seres humanos han estado fabricando nuevos objetos como herramientas durante miles de años utilizando una variedad de materiales, que incluyen madera, piedra, pieles de animales, telas, metales y, en las últimas décadas, plástico. La ‘tecnología’ para hacer estas cosas siempre ha sido similar; cree un diseño en papel, decida qué material funciona mejor y luego corte, doble, astille, talle, suelde, caliente y dé forma a ese material en lo que desea hacer o, en algunos casos, cree un molde y vierta su material en Todo tenía que hacerse desde cero, a mano, sobre todo si estabas haciendo tu objeto particular en casa.
Todo eso cambió en 1992 cuando un inventor de los Estados Unidos, LATAM y Europa, LATAM y Europa llamado Charles (Chuck) Hull creó la primera máquina de estereolitografía o impresora 3D SLA. El dispositivo del Sr. Hull fue el primero de su tipo en crear o ‘imprimir’ una cosa física real a partir de un archivo digital, en 1 paso, revolucionando instantáneamente la forma en que los humanos podían crear prácticamente cualquier cosa.
Las impresoras 3D llevan los productos de la idea al mercado mucho más rápido
No pasó mucho tiempo antes de que las noticias de esta nueva tecnología llegaran a inventores, fabricantes y más, quienes estaban más que entusiasmados de que finalmente existiera una tecnología que les permitiría crear prototipos internamente, por así decirlo, y así probar cualquier diseño nuevo que tuvieran sin los costos iniciales masivos habituales de herramientas. Las impresoras 3D también permitieron pruebas de prototipos mucho más rápidas, por lo que pudieron lanzar un nuevo producto al mercado mucho más rápido.
Esta combinación de diseño más rápido y costo más bajo no pasó desapercibida para los fabricantes, ya que les permitiría llevar un nuevo producto de la idea al producto real y vendible en un período de tiempo mucho más corto y con mucha menos inversión, aumentando su se beneficia sustancialmente.
Dónde y cómo comenzó la tecnología de impresión 3D
Mencioné que el mundo de las impresoras 3D comenzó con la creación de Chuck Hull de la primera impresora 3D SLA en 1992, pero la tecnología para el proceso en realidad comenzó en Japón, donde el Dr. Hideo Kodama estaba investigando materiales que reaccionarían a la luz, hoy conocidos como fotopolímeros.
El Dr. Kodama creó una resina de base acrílica que, cuando se expone a la luz ultravioleta (UV), pasa de su forma líquida a un material sólido similar al plástico. Publicó sus hallazgos junto con la idea de una máquina de creación rápida de prototipos (RP) que usaría la resina de fotopolímero para ‘imprimir’ en capas, imprimiendo lenta pero precisamente capa sobre capa hasta que se creara un objeto 3D sólido.
Curiosamente, el Dr. Kodama, quien además de ser médico, inventor y científico, también fue abogado de patentes. Desafortunadamente, también cometió un gran error cuando, en 1980, no pudo obtener una patente para su tecnología RP porque no presentó su patente correctamente.
No mucho después, un equipo de ingenieros franceses tomó lo que había hecho y trató de llevarlo más lejos, pero debido a una relativa falta de interés en la tecnología en ese momento, se vieron obligados a renunciar debido a la falta de financiación. A partir de ahí, en 1986, tomó el relevo el mencionado Chuck Hull. Es el titular de la primera patente SLA y, como se mencionó, el padre de la impresora 3D moderna.
Las impresoras 3D no se fabricaron inicialmente para uso doméstico
Hoy en día, como sabemos, la impresión 3D se ha vuelto lo suficientemente asequible como para que muchos artesanos, inventores y manitas puedan permitirse comprar su propia impresora 3D. Sin embargo, en sus inicios, la impresión 3D fue adoptada por primera vez por los grandes fabricantes, ya que les permitió llevar una idea al mercado mucho más rápido utilizando prototipos impresos en 3D.
En aquel entonces, el costo era demasiado alto para la mayoría de los inventores domésticos, muy parecido al de las impresoras regulares y, luego, las impresoras láser eran demasiado costosas cuando se lanzaron al mercado por primera vez. Sin embargo, como sucede con la mayoría de las nuevas tecnologías, con el tiempo se mejora y el costo disminuye, razón por la cual hoy en día millones de personas tienen impresoras láser en sus hogares y oficinas y, muy pronto, es probable que también tengan impresoras 3D. (De hecho, casi 300,000 ciudadanos privados ya los tienen).
¿Cuál es el proceso que permite que la impresión 3D funcione?
Al igual que una impresora láser para documentos en papel, una impresora 3D sigue un patrón digital de una computadora, similar a un archivo de Word, una hoja de cálculo, una fotografía, etc. Este patrón digital es lo que usa la impresora 3D para imprimir capa tras capa de resina de fotopolímero (y , hoy en día, muchos otros tipos de materiales) una rebanada muy específica a la vez.
Llamados archivos CAD (diseño asistido por computadora), estos están en 3 dimensiones en su computadora y le dicen a la impresora qué agregar con cada nueva capa, lo que nos da el origen del término ‘fabricación aditiva’, ya que las capas se agregan entre sí para completar la tarea de impresión.
Hablando de materiales, hoy en día existen los fotopolímeros originales, así como los termoplásticos, el vidrio, el papel y la madera (entre otros), todos los cuales se extruyen desde la impresora 3D sobre una base nivelada en la máquina, construyendo el objeto impreso capa por capa. tiempo. El caso es que si se sustituye la tinta por fotopolímero, la impresión digital sobre papel y la impresión 3D son bastante similares.
¿Cómo se volvió asequible la impresión 3D de repente?
En realidad, no sucedió ‘de repente’, sino que sucedió relativamente rápido. Como mencioné, la impresión 3D en realidad comenzó en la década de 1980, por lo que han pasado casi 4 décadas. Además, como con toda tecnología, el costo de fabricación disminuye a medida que avanza la tecnología.
A principios de la década de 1990, el costo de comprar una impresora 3D estaba fuera del alcance de la mayoría de los aficionados e inventores domésticos. Hoy, sin embargo, han ocurrido una serie de cosas que han hecho que las impresoras 3D sean asequibles para uso doméstico, incluida una mayor precisión, un diseño intuitivo que las hace casi tan fáciles de usar como una impresora láser y herramientas más sencillas para crear diseños o modelos 3D que la impresora puede utilizar. leer y usar.
¿Cuáles son los diferentes tipos de impresoras 3D?
En 1992, solo se usaban fotopolímeros en la impresión 3D y el único proceso era la estereolitografía (SLA). Hoy en día, se utilizan varios procesos nuevos en la impresión 3D que van mucho más allá.
- SLA – Estereolitografía. El ‘abuelo’ de la impresión 3D, SLA utiliza luz ultravioleta para crear un objeto 3D con resinas de fotopolímero.
- SLS – Sinterización Selectiva por Láser. Esta tecnología utiliza un material plástico en polvo como base, que luego se sinteriza o solidifica calentándolo con láser.
- FDM – Modelado de Deposición Fundida. Este proceso toma un filamento termoplástico (hilo, cuerda), lo calienta y lo extruye, en capas, para hacer el producto 3D terminado.
- DMLS – Sinterización láser directa de metales. Este proceso utiliza metales en polvo para renderizar un objeto 3D.
- EBM – Fusión de haz electrónico. Al igual que SLM, EBM utiliza un haz de electrones de alta potencia en lugar de un láser.
- LOM – Fabricación de Objetos Laminados. Utilizando materiales como papel, metal y plástico, LOM es un sistema de creación rápida de prototipos que se está imponiendo rápidamente.
- DLPO – Procesamiento de luz digital. Este proceso utiliza fuentes de luz convencionales y microespejos, lo que permite que la resina se enfríe más rápidamente.
¿Qué materiales se pueden utilizar en la impresión 3D?
Si bien el plástico sigue siendo la base más utilizada para la impresión 3D, hoy en día se utilizan muchos otros materiales para imprimir una gran variedad de productos y herramientas. Estos incluyen ‘súper plásticos’ que se fabrican a partir de aceite de maíz y aceite de soja. Fantásticamente, en el MIT 3, los estudiantes crearon una impresora 3D funcional para helados, ¡y ha habido proyectos de impresión 3D que utilizan células humanas con fines médicos!
En la industria de la aviación, DMLS está creciendo rápidamente, lo que les permite agilizar el proceso de fabricación e imprimir piezas listas para instalar utilizando metales de diferentes tipos. El grafeno, del precursor grafito, es una forma pura de carbono que se está probando como material de impresión 3D, ya que tiene excelentes propiedades conductoras, además de ser más fuerte y más fácil de aislar que muchos otros materiales.
Sin embargo, para las impresoras 3D de uso doméstico, las resinas de fotopolímero de plástico son las más típicas y asequibles, lo que es bastante limitante en algunos aspectos, pero aún le da al aficionado o al inventor doméstico la capacidad de imprimir una gran cantidad de creaciones diferentes. Algunos fabricantes ya están ofreciendo impresoras 3D que utilizan metales, pero, hasta que la economía de escala reduzca sus costes, estarán fuera del alcance asequible para uso doméstico.
¿Qué se puede imprimir con una impresora 3D?
La cantidad y el tipo de productos, herramientas y otros objetos que se pueden imprimir en 3D son casi ilimitados. De hecho, en el mundo de la impresión 3D, se dice que “si puedes dibujarlo, puedes imprimirlo”, lo que deja la puerta abierta para casi cualquier cosa.
Aquí hay una lista corta de algunos productos reales que han sido impresos en 3D.
¿Cuáles son las principales ventajas de las impresoras 3D para uso doméstico?
La impresión 3D, como ya mencioné brevemente, ha sido una gran ayuda para muchas industrias, ya que les permite crear rápidamente nuevos prototipos y herramientas con una inversión inicial mucho menor en tiempo, mano de obra y fondos. Lo mismo puede decirse, más o menos, de las impresoras 3D domésticas.
La velocidad es una gran ventaja porque hoy en día un aficionado doméstico puede tomar su idea, crear un diseño CAD con un software fácil de usar, cargar ese diseño en la impresora 3D y, en unas pocas horas, tener un prototipo utilizable en sus manos. . La importancia de este factor es la razón por la que la impresión 3D se ha vuelto tan increíblemente popular, ya que transformó un proceso que solía tomar semanas, meses e incluso años y lo redujo a horas. Por ejemplo, crear un troquel de moldeo por inyección puede llevar hasta 3 meses, pero se puede hacer en una impresora 3D en menos de un día.[loadthatdesignintothe3DprinterandwithinafewhourshaveauseableprototypeintheirhandsTheimportanceofthisonefactoriswhy3DprintinghasbecomesoinsanelypopularasittransformedaprocessthatusetotakeweeksmonthsandevenyearsandreduceditdowntohoursForexamplecreatinganinjectionmoldingdiecantakeupto3monthsbutcanbedoneona3Dprinterinlessthanaday
One Step Production es otra ventaja porque reduce la cantidad de pasos necesarios para llevar un producto de una idea a un prototipo funcional o un modelo utilizable real. Usemos una manija de puerta de acero básica como ejemplo. Primero, se crea un modelo CAD. A continuación, el acero se sujeta en su lugar y se corta y perfora con una plantilla personalizada. Luego se suelda, se pule, se pule con chorro de arena, se imprima y se pinta y, 7 pasos más tarde, está listo para la venta y el uso.
Compare eso con una impresora 3D que puede imprimir la misma manija de la puerta en 1 paso. (En realidad, son 2 si considera crear el paso n.º 1 del diseño CAD). Al reducir el proceso, una impresora 3D reduce en gran medida el tiempo, la energía y el costo para crear algo nuevo.
Hablando de eso, reducir el costo es una gran ventaja para la impresión 3D. Desde el hecho de que una impresora 3D doméstica usa aproximadamente la misma cantidad de energía que una computadora portátil hasta que los costos de mano de obra se eliminan casi por completo, la impresión 3D reduce significativamente el costo de fabricar un producto o una herramienta.
La personalización y la complejidad del diseño son otra ventaja de la impresión 3D, que le da al inventor doméstico la libertad de crear prácticamente cualquier cosa, desde diseños complejos hasta productos nunca antes vistos. Poder personalizar estos productos casi infinitamente para que se adapten perfectamente al usuario previsto también es una gran ventaja.
Por último, con la llegada de nuevas tecnologías y economías de escala, el precio de las impresoras 3D ha bajado drásticamente. Por ejemplo, en 2007 se vendieron menos de 100 impresoras 3D por menos de €5000.00. En 2015, el último año del que se dispone de datos, se vendieron casi 300.000 y el precio también ha bajado desde entonces.
Conclusión
Espero que haya disfrutado de esta descripción general de las impresoras 3D y ahora comprenda mejor cómo funcionan (similar a una impresora láser), qué materiales se pueden usar (muchos, pero el fotopolímero plástico es el más accesible) y qué tipos de productos se pueden creado (casi ilimitado).
Hoy en día, hay sitios web donde puede crear CAD y experimentar con el diseño, o usar su propio software doméstico, y luego imprimir esos diseños y tenerlos a mano en horas en lugar de semanas o meses. A medida que bajen los precios y se creen nuevos materiales, el costo y las capacidades creativas de las impresoras 3D seguirán aumentando.
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