IMPRESORAS 3D. Según el método empleado para la compactación del polvo, se pueden clasificar en:

Transcripción

1 IMPRESORAS 3D Una impresora 3D es una máquina capaz de realizar réplicas de diseños en 3D, creando piezas o maquetas volumétricas a partir de un diseño hecho por ordenador, descargado de internet o recogido a partir de un escáner 3D. Surgen con la idea de convertir archivos de 2D en prototipos reales o 3D. Comúnmente se ha utilizado en la prefabricación de piezas o componentes, en sectores como la arquitectura y el diseño industrial. En la actualidad se está extendiendo su uso en la fabricación de todo tipo de objetos, modelos para vaciado, piezas complicadas, alimentos, prótesis médicas (ya que la impresión 3D permite adaptar cada pieza fabricada a las características exactas de cada paciente), etc. La impresión 3D se refiere a un proceso en los que secuencialmente se acumula material en una cama o plataforma por diferentes métodos de fabricación, tales como polimerización, inyección de aporte, inyección de aglutinante, extrusión de material, cama de polvo, laminación de metal, depósito metálico. Existen múltiples modelos comerciales: SINTERIZACIÓN LASER: donde un suministrador va depositando finas capas de polvo de diferentes metales (acero, aluminio, titanio...) y un láser a continuación funde cada capa con la anterior. ESTEREOLITOGRAFÍA: donde una resina fotosensible es curada con haces de luz ultravioleta, solidificándola. COMPACTACION: con una masa de polvo que se compacta por estratos. de adición, o de inyección de polímeros, en las que el propio material se añade por capas. Según el método empleado para la compactación del polvo, se pueden clasificar en: Impresoras 3D de tinta: utilizan una tinta aglomerante para compactar el polvo. El uso de una tinta permite la impresión en diferentes colores.

2 Impresoras 3D láser: Es un láser que transfiere energía al polvo haciendo que se polimerice. Después se sumerge en un líquido que hace que las zonas polimerizadas se solidifiquen. Una vez impresas todas las capas sólo hay que sacar la pieza. Con ayuda de un aspirador se retira el polvo sobrante, que se reutilizará en futuras impresiones. Impresoras 3D de tinta En el caso de las impresoras de tinta, el polvo compositivo utilizado puede ser a base de escayola o celulosa (el más común es el de escayola). El resultado es bastante frágil, por lo que conviene someter la pieza a una infiltración a base de cianocrilato o epoxi para darle la dureza necesaria. Las piezas hechas con polvo de celulosa pueden infiltrarse con un elastómero para conseguir piezas flexibles. La ventaja es que es un método más rápido y económico, aunque las piezas son más frágiles. Impresoras 3D láser En una piscina con resina en estado líquido y curándola con laser de luz ultravioleta. Se trata de fotopolímeros de base acrílica con diferentes propiedades físico-mecánicas: variedad de flexibilidades, elongación a rotura, resistencia, colores, etc. Se caracteriza por su precisión y acabado de superficie, lo que hace que su aplicación en matricería resulte muy adecuada. Dependiendo del polímero usado, las piezas pueden estar totalmente curadas al terminar la impresión y no hay tiempo de espera, aunque hay que retirar soportes de impresión con un chorro de agua a presión. Esta tecnología fue la primera en lograr inyectar dos materiales diferentes en una misma impresión, permitiendo la creación de materiales digitales con propiedades "a la carta". En otros polímeros fotosensibles, al acabar el proceso de impresión, debe esperarse un tiempo de curado para que el material acabe de polimerizarse y tenga las mejores características mecánicas y químicas. Después ya se podría manipular la pieza.

3 Impresoras que inyectan polímeros Determinadas impresoras usan filamentos de PLA, ABS, TPUV, Nylon, (filamento de plástico termoplástico), estas funden el plástico construyendo con él capas muy finas sobrepuestas para crear el objeto. Estos materiales admiten el pulido posterior de la pieza, al contrario que las impresoras 3D de tinta. La ventaja es que las piezas son más resistentes, aunque el proceso es más lento y más costoso. La tecnología FDM o FFF es la más extendida. Se funden los filamentos) en una o más cabezas de extrusión, que depositan el plástico por capas, siendo impresoras utilizadas habitualmente para prototipado rápido, incluso para fabricación de piezas para las mismas impresoras y en robótica (RepRap). Cuentan con un enorme potencial y son las que mayor presencia tienen en el mercado. Sus usos son tantos como actividades productivas hay. USOS ACTUALES DE LAS IMPRESORAS 3D En medicina El campo de la medicina es uno de los más avanzados en cuanto al uso de las impresoras 3D. En Estados Unidos, la FDA aprobó en agosto de 2015 el primer medicamento que puede ser producido por impresión 3D. El medicamento se llama Spritam y se utiliza para el tratamiento de la epilepsia. La impresión 3D de medicamentos puede permitir a los médicos recetar dosis más precisas, ajustadas a las necesidades de cada paciente. Prótesis Existen impresoras que son capaces de crear guías quirúrgicas y modelos dentales. Las guías quirúrgicas se usan para que el dentista sepa exactamente dónde debe colocar un implante. Pero lo que es más sorprendente es que ya se han realizado implantes de prótesis más allá de la odontología. Es el caso de un estudiante de secundaria de Colorado, que ha creado una prótesis robótica con una impresión 3D. Este brazo robótico tiene un coste de 500 dólares, unas 160 veces inferior a los que se construyen por los métodos

4 tradicionales, por lo que podría llegar a la mayoría de los hogares, independientemente de su poder de adquisición. El brazo es controlado por ondas cerebrales y tiene un diseño robusto y avanzado. En agosto del 2013, este estudiante estaba ya trabajando en la tercera generación de esta creación. Trasplantes Mucha gente sufre accidentes que le provocan heridas tan graves que necesitan una reconstrucción de algunas partes del cuerpo. Existen dos casos: que necesiten coger piel de una parte del cuerpo y colocarla en la lesión, cosa muy dolorosa, o que necesiten reconstruir algún hueso. En ambos casos las impresoras en tres dimensiones pueden ayudarnos. En el primer caso, ya se ha dado la primera creación de un material con propiedades parecidas a las del tejido humano. Este tipo de material está compuesto por miles de gotas de agua conectadas y encapsuladas dentro de películas de lípidos y pueden llevar a cabo algunas de las funciones de las células, e interactuar con los demás tejidos de nuestro cuerpo. Estas redes de gotas son totalmente sintéticas, no cuentan con genoma y no se replican. En el segundo caso, en marzo de 2014 se le reconstruyó el rostro a un joven que había sufrido un accidente de moto. Inicialmente, cuando ingresó en el hospital después del accidente, los doctores intentaron la reconstrucción de sus rostros de la mejor forma posible, manualmente, pero no pudieron hacerlo del todo bien, pues podría verse comprometida la visibilidad de su ojo izquierdo. Gracias a las nuevas tecnologías de modelado en 3D, realizaron una recreación de su cráneo antes del accidente, se seleccionaron partes a reemplazar y se imprimieron en 3D, implantando estas mediante una operación. 6 Así, han podido reconstruirle todo el rostro y permitiéndole llevar una vida relativamente normal. Órganos En las impresoras 3D usadas para crear órganos se usan células vivas como material para imprimir. A partir de éstas es posible generar un órgano para implantárselo a una persona. Es uno de los objetivos más esperados, ya que hay enormes colas de espera para que las personas que necesitan un órgano lo reciban, y a diario mueren varias de ellas debido a la espera demasiado larga. Existen varios grupos estudiando la creación de distintos órganos, siendo el corazón el gran objetivo. De momento, hay un grupo de ingenieros de la Universidad de Connecticut que ha creado riñones artificiales. Su objetivo es que estos órganos sean trasplantados a seres humanos y tengan las mismas funcionalidades que un riñón natural, y parece que no falta mucho para alcanzar esta meta. Por otro lado,

5 Organovo informó que el año 2014 saldría el primer hígado creado con una impresora de tres dimensiones. De momento el año 2013 disponían de réplicas en miniatura pero que ya tenían las funcionalidades de uno natural. En automoción Ford lleva desde finales de los años 80 utilizando esta tecnología en el diseño de sus vehículos, concretamente en la fase de diseño de prototipos, ya que es una forma rápida y efectiva de disponer de los componentes físicamente antes de su producción final. En el espacio Tanto la agencia espacial estadounidense, la NASA, como la europea, la ESA, están trabajando en el uso de impresoras 3D en el espacio que les permitan crear componentes y herramientas que se puedan imprimir directamente en el espacio, ahorrando en espacio y peso, al tener que llevar solo el material de impresión, evitando malgastar estas valiosas capacidades en objetos o herramientas que quizás no se vayan a utilizar o que una vez utilizados se puedan volver a fundir para crear otros objetos. En la industria Se están encontrando innumerables aplicaciones al uso de la impresión 3D conforme avanza su desarrollo. Por ejemplo el caso de una impresora que diseña casi cualquier tipo de zapatilla deportiva con diferentes compuestos y colores. En la alimentación Pasando por la fabricación de pasteles de chocolate (ya que una impresora 3D por fundido no deja de ser como una manga pastelera que deposita una capa continua de crema) hasta la impresión de bases de pizzas. En la Construcción La tecnología de impresión 3D cada vez es más utilizada en diferentes áreas y la construcción no es ajena a ella. Gracias a impresoras de gran formato, hoy es posible imprimir piezas en concreto. En la construcción su uso es más reciente y se dio a partir de los avances en mezclas de concreto y equipos de impresión que han desarrollado diferentes universidades y empresas privadas, principalmente europeas y chinas. Así, hoy es posible imprimir piezas prefabricadas para ser utilizadas en viviendas o en estructuras más grandes como edificios.

6 Algunas de sus ventajas son: Genera ahorros en material, tiempo y mano de obras. Es sostenible pues al desperdiciarse menos material, hay menores emisiones al ambiente. Permite fabricar diseños personalizados. Todo esto representa una gran oportunidad para la construcción, ya que la manera de hacer muros, fachadas, cubiertas y demás elementos arquitectónicos será más rápida, lo que significa aumentar la productividad y eficiencia, además, generar beneficios para los usuarios finales. Sin duda, en el mediano y largo plazo la impresión 3D va ser ampliamente utilizada en la construcción. Tres Casos 1. Utilizando una impresora 3D que crea paneles prefabricados que se encajan en el piso, la empresa china Winsun construyó 10 casas en menos de 24 horas. También, en el 2015 construyó un edificio de cinco pisos con esta tecnología 2. En Italia, la Universidad de Nápoles y la empresa tecnológica WASP crearon un soporte o viga de concreto que es utilizado en diferentes proyectos de construcción. Este elemento se imprime en piezas individuales y cuando están duras, se refuerzan en la parte externa con barras de acero. 3. Baumax, empresa chilena, también utiliza una impresora 3D para construir en un solo día casas de concreto por bloques prefabricados. Se ha convertido en una excelente opción para construcciones post desastres naturales porque son definitivas, de calidad y rápidas de instalar. Hoy en día el uso de las impresoras 3D se ha diversificado y será el la herramienta más usada en el futuro.