Anteriormente, sólo las condiciones industriales utilizaban impresoras 3D (máquinas que utilizan el control de programas para crear piezas de forma aditiva) para imprimir modelos volumétricos. Sin embargo, hoy en día, estos aparatos están al alcance de casi todo el mundo para uso personal. Con la ayuda de las impresoras 3D, las personas pueden fabricar una amplia gama de objetos, desde pequeñas baratijas hasta armas e incluso edificios enteros.
Tecnologías de impresión 3D
La tecnología de impresión aditiva surgió en la década de 1980 y las impresoras 3D ganaron popularidad a principios del siglo XXI.
El funcionamiento de las máquinas que imprimen piezas volumétricas puede dividirse en tres etapas:
- Creación del modelo en el software;
- Procesamiento del modelo mediante herramientas de software;
- Formación (impresión) del objeto mediante la estratificación del material.
Existen múltiples tecnologías de impresión aditiva, cada una con sus propias características:
- El método de deposición por fusión (FDM) utiliza cera fundida, metal o filamento de plástico para crear modelos. Estos materiales se colocan cuidadosamente en un orden específico.
- La estereolitografía (SLA) se basa en un polímero líquido como material de base para los objetos. El polímero se endurece mediante radiación láser.
- La fusión selectiva por láser (SLM) es una técnica utilizada para crear piezas metálicas para ensamblajes y unidades. Los chips metálicos se moldean según modelos matemáticos.
- La impresión digital por LED (DLP) utiliza plástico líquido que se solidifica cuando se expone a la luz ultravioleta.
INTRODUCCIÓN! Los científicos han logrado recientemente avances significativos en el campo de la bioimpresión, una tecnología revolucionaria que permite crear órganos y tejidos. Este innovador proceso consiste en la fusión precisa de pequeñas gotas que contienen células vivas, las cuales se dividen, crecen y modifican.
Con qué imprime la impresora 3D
La elección de los materiales para los dispositivos de creación de modelos volumétricos depende de la aplicación y la finalidad específicas.
ABC-plástico
El término latino para plástico es acrilonitrilo butadieno estireno. Es la mejor opción para modelar en 3D por sus numerosas ventajas, como su resistencia a los impactos, flexibilidad y durabilidad. Además, el plástico ABC es totalmente seguro e inodoro. Este material puede obtenerse fácilmente en forma de finas bobinas roscadas.
NOTA: el plástico ABC sólo permite producir diseños sólidos y monocromáticos. Estos artículos son duraderos y mantienen su aspecto y características siempre que se mantengan alejados de la luz solar directa.
Acrílico
En comparación con el plástico ABC, el acrílico tiene la ventaja de poder producir modelos claros cuando se imprime en 3D. Es importante tener en cuenta que el acrílico tiene un punto de fusión superior a 240 grados centígrados, por lo que es crucial considerar el rápido endurecimiento del acrílico una vez que empieza a enfriarse.
Es crucial tener en cuenta que las burbujas de aire que se crean dentro del acrílico pueden tener un impacto negativo en la estética general del producto final.
Hormigón
Cuando se trata de impresión 3D con máquinas aditivas, se han desarrollado variaciones innovadoras del hormigón que guardan un parecido asombroso con los materiales de construcción de piedra tradicionales. Por el momento, sólo se han fabricado con éxito prototipos experimentales. Sorprendentemente, estos enormes dispositivos son capaces de construir una vivienda en miniatura en apenas veinticuatro horas.
Papel
Los modelos de papel producidos mediante impresoras 3D se emplean habitualmente en el desarrollo de prototipos para proyectos informáticos. Aunque estos modelos no posean gran durabilidad ni atractivo estético, pueden generarse rápidamente. Los dispositivos que utilizan papel como consumible crean modelos adhiriendo una capa sobre otra.
Nota crucial: El papel es un material muy accesible y ampliamente utilizado para modelismo casero.
Hidrogel
El modelado 3D emplea una sustancia blanda biocompatible para fabricar una serie de mecanismos de transporte capaces de hacer llegar medicamentos a las regiones más recónditas de la anatomía humana.
En Estados Unidos, los científicos han desarrollado robots de menos de 1 cm de altura. Estos robots están recubiertos de células de tejido cardíaco, lo que les permite moverse contrayéndose. Este avance tecnológico abre posibilidades para que estos robots contribuyan en el futuro al diagnóstico y tratamiento de una amplia gama de enfermedades.
Yeso
Los materiales de yeso son tan comunes en la impresión 3D como el papel, el acrílico o el plástico. Aunque los modelos fabricados con yeso pueden no ser excepcionalmente duraderos, el bajo coste de producción lo compensa con creces. Los productos de yeso se utilizan habitualmente en el desarrollo de proyectos de presentación.
Fibra de madera
La fibra de madera es una sustancia revolucionaria ideada por el famoso inventor Kai Parti. Este extraordinario material combina fibras sintéticas con elementos de madera natural, dando como resultado un producto que se asemeja mucho a la polilactida en cuanto a sus características. Los artículos fabricados con esta innovadora fibra exhiben la belleza atemporal del roble o el abedul naturales, pero poseen una resistencia superior y una durabilidad inigualable.
CRUCIAL: Actualmente, la fibra de madera sólo encuentra aplicación en las impresoras RepRap.
Hielo
También se pueden producir esculturas de hielo de extraordinaria belleza con impresoras 3D. Desde que dos científicos canadienses hicieron importantes avances en 2006, es evidente que los consumibles para la impresión volumétrica no tienen por qué limitarse al acrílico y el papel. Combinando agua y éter metílico a temperaturas inferiores a 22 grados centígrados, es posible transformarlos en pequeños objetos, aunque no especialmente resistentes ni robustos.
Polvo metálico
Gracias a la utilización de polvo metálico, ahora es posible fabricar artículos con una durabilidad excepcional: componentes y repuestos para maquinaria y electrónica, e incluso joyas, se fabrican con metales preciosos ligeros y sus mezclas, como cobre, aluminio, oro y plata.
NOTABLE: Los objetos fabricados con este polvo poseen una elevada conductividad térmica intrínseca. Para contrarrestarlo, se incorporan virutas de cerámica.
Nylon
El nailon se utiliza habitualmente en el modelado volumétrico debido a su característica de ser blando y elástico.
NOTA: el nailon presenta numerosos inconvenientes, como su potencial toxicidad.
Policaprolactona
La policaprolactona está ampliamente reconocida como la mejor opción entre los materiales de fabricación aditiva. Tiene excelentes propiedades de fusión a bajas temperaturas, capacidad de solidificación rápida y es biodegradable y no tóxico.
Policarbonato (PC)
El policarbonato, un tipo de plástico que mantiene sus cualidades y atributos incluso a temperaturas variables, se emplea habitualmente en la construcción de prototipos duraderos.
Polilactida (PLA)
La polilactida se considera la sustancia más segura y ecológicamente sostenible. Se obtiene a partir del ensilado de remolacha y maíz, así como de la biomasa. Sin embargo, la polilactida tiene algunos inconvenientes, como su vida útil relativamente corta y su tendencia a biodegradarse cuando se expone al calor y la luz.
Polipropileno (PP)
El polipropileno es ampliamente reconocido como el material plástico más ligero conocido actualmente a escala mundial. Presenta una excelente resistencia a la abrasión, aunque con un punto de fusión relativamente más bajo. Además, sufre transformaciones estructurales cuando se expone a bajas temperaturas y también es vulnerable a la oxidación.
Polifenilsulfona (PPSU)
La polisulfona de fenileno, que tiene un aspecto similar al vidrio normal, posee una resistencia significativamente mayor que el polipropileno. Procedente de la industria aeronáutica, se identificó como el material más adecuado para diseñar artículos con una resistencia al calor y una dureza excepcionales en el ámbito del modelado 3D.
Polietileno de baja presión (HDPE)
El polietileno puede encontrarse en diversos aspectos de la vida cotidiana. Se utiliza habitualmente en la producción de envases de plástico para bebidas, películas y envases de embalaje y tuberías de PVC, entre otros. Además, destaca en el campo de la impresión 3D, ya que es compatible con todas las tecnologías existentes.
Chocolate
Las impresoras 3D especializadas en crear esculturas de chocolate se están convirtiendo rápidamente en una herramienta esencial para cualquier confitería. Estas innovadoras máquinas permiten elaborar intrincadas creaciones dulces, permitiendo posibilidades ilimitadas. El proceso consiste en superponer cuidadosamente una capa de chocolate sobre otra, que se solidifica rápidamente en un ambiente frío.
Otros materiales
En el mundo existe una amplia variedad de impresoras 3D que emplean un surtido de materiales poco convencionales para su funcionamiento. Tales materiales abarcan maquinaria alimentada por cal, productos alimenticios e incluso organismos vivos. Queda por ver si estas innovaciones alcanzarán una popularidad generalizada y cosecharán una demanda significativa.
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