¿Por qué se inventó la impresión 3D?
Escuchar que las cosas se imprimen en 3D ya no es un hecho sorprendente. Es bastante común entre personas de diversos orígenes saber qué es este concepto y cómo funciona.
Una pregunta válida que podría surgir en la cabeza de todos es ¿por qué se inventó la impresión 3D en primer lugar? Revisando la historia de la impresión 3D, descubrí que,
La impresión 3D se inventó originalmente para crear modelos a pequeña escala (o «prototipos») para probar antes de comprometerse con un producto real. Estaba destinado a ser una técnica de creación rápida de prototipos que podría ser beneficiosa para evitar errores durante la fabricación, lo que podría resultar en un ahorro de tiempo y presupuesto.
¿Cómo se inventó la impresión 3D?
Prototipo de impresión azul
Charles ‘Chuck’ Hull es reconocido como el ‘padre de la impresión 3D’. En 1984, inventó un método similar a la impresión 3D que hoy conocemos como estereolitografía.
La impresión 3D llegó para quedarse x
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Este método se desarrolló para la creación rápida de prototipos y demostró ser muy rentable y ahorrador de tiempo que el enfoque de fabricación tradicional.
La estereolitografía permite a los creadores crear modelos digitales en 3D, que luego se pueden usar para crear un objeto físico con una resina fotosensible capa por capa.
Después de la invención de la estereolitografía (SL), Charles Hull creó y lanzó la primera impresora 3D comercial en 1986 llamada aparato de estereolitografía (SLA).
Los materiales utilizados para SLA son particularmente interesantes. Usando materiales líquidos a base de acrílico que se vuelven sólidos cuando se golpean con luz ultravioleta, la creación final es una pieza de plástico de diseño intrincado.
Esta impresora permitió a los diseñadores e ingenieros industriales reducir los costos, el tiempo y la creación de errores en los productos fabricados porque les ofrecía la técnica de creación rápida de prototipos.
Como todas las grandes cosas, el comienzo de la impresora 3D de la mente de Hull fue llevado adelante y desarrollado por dos de las otras personalidades importantes en el mundo de la impresión 3D: Carl Deckard y Scott Crump.
¿Qué es un sistema de creación rápida de prototipos?
Un modelo a escala de la ciudad de Xi’an, China
Según un artículo de blog de la Red Europea de Subcontratación, «… antes de que se acuñara el término impresión 3D, solo se conocía como creación rápida de prototipos».
Entonces, para entender la razón detrás de su invención, primero debemos tratar de darnos cuenta de cómo la impresión 3D es una práctica de creación rápida de prototipos.
La tecnología de creación rápida de prototipos es cuando cualquier modelo o producto se somete a una creación rápida con la ayuda de un diseño tridimensional asistido por computadora (CAD).
Esto significa que cualquier diseño digital que cree con la ayuda de una computadora puede imprimirse en 3D como pequeños modelos o partes de un producto con el que puede experimentar antes de fabricar la pieza completa.
Los modelos a escala de edificios, casas, automóviles o incluso robots son un buen ejemplo de prototipos que se pueden producir mediante impresión 3D, para dar una visión temprana del producto antes de la fabricación final.
Entonces, en esencia, la impresión 3D se inventó para crear un método de fabricación más rápido, sencillo y asequible que utiliza archivos digitales para crear elementos tangibles.
Consulte también nuestro artículo sobre ¿Qué es la polimerización en tina en la impresión 3D? SLA y DLP: pros y contras
El desarrollo de la impresión 3D
Prototipos impresos en 3D por una impresora 3D Ultimaker
Aunque la impresión 3D se centró inicialmente en la fabricación de prototipos, pequeños patrones o piezas, la aplicación de esta tecnología experimentó un mayor desarrollo en los años posteriores.
La formación de la empresa 3D Systems de Hull también influyó mucho en la industria de fabricación aditiva y las cosas realmente tomaron un impulso después de eso.
Después de la invención de la estereolitografía o SL, aparecieron formas más desarrolladas de impresión 3D; dos de ellos son la sinterización selectiva por láser (SLS) patentada por Carl Deckard y el modelado por deposición fundida (FDM) de Scott Crump.
Estas formas utilizaron un proceso similar de fabricación aditiva pero con diferentes materiales base. El tipo de producto y la aplicación de los productos también varía entre estas tecnologías.
Aquí hay una tabla para comparar brevemente algunas de las tecnologías de impresión 3D a lo largo de los años:
| Modelado por deposición fundida | Filamento termoplástico | Modelos y prototipos de bajo costo | Aficionados, creadores individuales o fabricantes. |
| Sinterización por láser selectiva | Polvo de polímero | Productos industriales avanzados | Grandes industrias como la automotriz, aeroespacial, médica, etc. |
| Estereolitografía | resina fotosensible | Patrones y piezas detallados e intrincados, prototipos y molduras | Ingenieros y fabricantes que necesitan probar y verificar productos |
Tabla comparativa de tecnologías de impresión 3D
Con FDM, la impresión 3D se llevó al entorno doméstico, donde no solo las grandes corporaciones e industrias podían usar la tecnología para producir objetos 3D, sino que un entusiasta tendría la oportunidad de hacer lo mismo.
La tecnología FDM es más barata y las impresoras FDM son más accesibles y fáciles de usar. Esto le da al público en general la oportunidad de aprender y practicar la impresión 3D por interés, que se ve principalmente en la impresión 3D estética.
También se desarrolló el primer prototipo de uso de SL para llegar a la producción comercial con la aerolínea Emirates utilizando la impresión 3D para generar componentes de cabina de aviones, aplicando la tecnología SLS.
Aplicaciones de la impresión 3D en la actualidad
Niños usando un bolígrafo 3D
Pasando de la simple creación rápida de prototipos, la tecnología de impresión 3D ha crecido para fabricar bienes y objetos más grandes.
Con la impresión 3D, puede producir modelos funcionales y bien diseñados, utilizando al mismo tiempo menos material que los métodos de fabricación tradicionales.
En la industria médica, se producen prótesis, instrumentos quirúrgicos e incluso copias impresas en 3D de los órganos del paciente para que los médicos practiquen antes de la operación real.
extremidades protésicas impresas en 3d
Hay una casa completamente impresa en 3D a la venta en los Estados Unidos, LATAM y Europa, LATAM y Europa. Usando una tecnología de impresión 3D llamada Sistema de Construcción Robótica Autónoma (ARCS), imprimir la casa fue más rápido y más económico que la forma tradicional de construcción.
Curiosamente, incluso los alimentos se pueden imprimir en 3D. Los alimentos como el chocolate, la pizza, los raviolis, etc. son candidatos idóneos para los comestibles impresos en 3D.
Incluso la NASA está invirtiendo en el mercado de la impresión 3D para hacer alimentos espaciales más fáciles y sostenibles para que los astronautas ahorren tiempo y reduzcan el desperdicio.
La impresión 3D también se está volviendo cada vez más popular en el entorno del aula. Esta tecnología permite a los estudiantes diseñar creativamente y experimentar la emoción de crear objetos intrincados que pueden sostener al instante.
Las impresoras 3D también se utilizan en la construcción. Echa un vistazo a ¿Quién inventó las casas / estructuras de construcción impresas en 3D?
Limitaciones de la impresión 3D
En una etapa inicial, alrededor de las décadas de 1980 y 1990, la impresión 3D se usaba para productos industriales y aún no había alcanzado el dominio personal que tenemos hoy a través de las impresoras 3D de escritorio.
En el lado negativo, algunos de los materiales utilizados para la impresora no eran lo suficientemente resistentes y la creación 3D a menudo se desmoronaba y se descomponía con facilidad.
Además, la impresora SLA le costaría alrededor de € 300k (lo que ascendería a € 650k a partir de 2022, teniendo en cuenta la tasa de inflación). Por lo tanto, las impresoras 3D eran muy caras y no estaban orientadas al consumidor.
Muchos problemas legales deben corregirse cuando se trata de quién está imprimiendo en 3D y qué se puede imprimir en 3D. Los derechos de propiedad intelectual son especialmente difíciles de gestionar para los creadores privados no comerciales.
Por ejemplo, el caso del diseño 3D de Schwanitz del triángulo de Penrose fue especialmente criticado por muchos porque, a pesar de no ser su diseño original, Schwanitz logró eliminar el diseño 3D gratuito para compartir de otro creador, inspirado en el suyo, basado en reclamos de derechos de autor dudosos.
La impresión 3D también ha sido objeto de atención por contribuir a la liberación de emisiones nocivas. Estas nanopartículas liberadas al medio ambiente durante el proceso de impresión pueden dañar los pulmones.
El futuro de la impresión 3D
Hemos visto lo lejos que ha llegado la impresión 3D desde su propósito inicial de creación rápida de prototipos. Ahora, echemos un vistazo a lo que podría ser el futuro de la impresión 3D.
- Fabricación a gran escala y producción en serie; será más fácil imprimir 100 piezas para pruebas industriales para una empresa mediante la fabricación aditiva.
- Digitalización: no más almacenes llenos de cajas, solo archivos digitales almacenados en computadoras o en la nube.
- Software de diseño 3D más simple para la fabricación aditiva que es más fácil de aprender y operar.
- Más conciencia y aplicación de la educación en impresión 3D para generar más expertos y dar la bienvenida a los principiantes a la industria.
- Las impresoras 3D más inteligentes que tienen sensores y cámaras en su interior permitirían una retroalimentación instantánea y datos del producto fabricado.
- La impresión 3D de metal y compuestos crecerá y se desarrollará aún más.
- La impresión 3D tendrá una gran influencia en la tecnología de fabricación en la industria dental.
- Más posibilidades de diseño, estructuras y geometrías complejas y más de un material imprimible por proyecto.
- Mayor durabilidad del producto terminado e impresión 3D más rápida.
- Se liberan menos emisiones nocivas en el medio ambiente; Uso de materiales menos tóxicos.
Conclusión
La impresión 3D se inventó inicialmente como una solución al problema de la creación rápida de prototipos. Las primeras muestras, los modelos a pequeña escala eran la producción habitual en este punto.
La primera impresora 3D fue inventada por Charles Hull con el uso de su método de estereolitografía. La industria se desarrolló aún más con su empresa 3D Systems, que allanó el camino para mejorar los procesos de impresión 3D.
Más tarde, la industria de la impresión 3D aceleró hacia otros métodos como SLS y FDM y se comercializó. Esto permitió una forma innovadora de crear objetos funcionales más allá de prototipos como órganos impresos en 3D, casas, comida, etc.
Como todas las grandes cosas, la impresión 3D también se encuentra con varias limitaciones. Tales como materiales quebradizos, impresoras costosas, dificultades con los derechos de autor, riesgos para la salud, etc.
Finalmente, es evidente que la impresión 3D tiene un futuro brillante y se prevé que continúe evolucionando y madurando en el futuro cercano y eventualmente supere las limitaciones que ha enfrentado a lo largo de los años de su desarrollo.