Creando de la nada: lo que se puede conseguir con una impresora 3D

Hoy, querido lector, voy a hablar de algo que viene a parecerse muchísimo a la revolución de las máquinas: la impresora 3D.

Probablemente pienses que todo se reduce a esa máquina que va dejando hilo de plástico despacito sobre una superficie, pero todo esto tiene un entramado mucho más denso detrás: distintos tipos de impresión en tres dimensiones, distintos tipos de máquina, distintos materiales con los que se puede imprimir, sus ventajas, sus inconvenientes, sus curiosidades…

Tengo mucho que decirte, así que ¡andando!

¿Cuándo empezó esto de la impresora 3D?

Si no has estado siguiendo con atención este tema, probablemente creas que todo esto se inventó hace un par de años. Pero en realidad, la impresión en tres dimensiones fue inventada en los años 80: el primer sistema que se inventó fue la estereolitografía.

La estereolitografía funciona radiando con luz ultravioleta una resina que se endurece por esta vía. De este modo, si tenemos un charco de resina y le enfocamos luz ultravioleta con el contorno de la pieza deseada, podemos ir obteniendo las distintas capas a medida que vamos añadiendo material para así conseguir la pieza completa.

Pero, si esto ya estaba inventado… ¿Por qué no sabía nada?

Pues nadie sabe a ciencia cierta la causa. Algunos opinan que la impresora 3D en sus orígenes, básicamente apestaba. Entre eso y que resultaba demasiado cara, solo muy pocos podían permitirse esta tecnología.

Otra opinión, a la cual me uní en cuanto la escuché, es que se patentaba todo aquello que se descubría e inventaba en torno a la impresión tridimensional: a medida que se hacían avances, se cerraban las puertas para la gente interesada en el tema.

Lo que permite que esta teoría sea más sólida es que las fechas coinciden: teniendo en cuenta que una patente dura 20 años y que todo esto empezó en los años 80… ¡Es sumar dos más dos!

Pero cada uno puede pensar lo que quiera. Al fin y al cabo, puede haber más de una explicación razonable para esto.

¿Pueden imprimir algo más que plástico una impresora 3D?

Si no fuese así, ¡esto no sería interesante!

Además de poder imprimir en un gran surtido de plásticos, estas máquinas son capaces de imprimir con metal, hemos hablado de resinas, también utilizan fibras (de vidrio, de carbono…) y todo tipo de disparates (desde hormigón hasta pasta de galletas).

Y estos son solo materiales que conocemos y que relacionamos con construir, porque podríamos hablar de otros materiales más exóticos. ¡Se ha conseguido imprimir cosas tan increíbles como una oreja humana! 

Entonces, ¿estás diciendo que se usan distintos materiales para cada aplicación?

Eso es lo que estoy diciendo precisamente. Las distintas tecnologías han evolucionado de formas diferentes para adaptarse a los materiales que depositan y la aplicación concreta a la que están destinadas.

De este modo, tenemos la posibilidad de usar plásticos para prototipos, piezas de baja responsabilidad o partes que necesitan ser flexibles.

Pero si queremos piezas más resistentes, lo que tenemos es la posibilidad de usar metal. Este tipo de aplicaciones se usan en aeronáutica porque muchas de las piezas se deben hacer a medida y esta es una alternativa bastante barata en comparación con otras.

Y luego tenemos casos como el del padre que les prometió un castillo a sus hijos en el jardín de su casa: fabricó una impresora 3D gigante y la preparó para que pudiese escupir hormigón. Ya hemos comentado el caso de la oreja, y si tienes más curiosidad se están haciendo cosas alucinantes.

Y, ¿hay más tipos aparte de la impresora de hilito?

Esa “impresora de hilito” tiene el nombre técnico de impresora por filamento fundido, y la respuesta es sí: hay más tipos aparte de ese.

 

Es muy fácil que solo conozcas ese porque resulta el más económico, el más fácil de mantener, el más manejable, lo puedes fabricar tú mismo… Es cierto: ese es el tipo más extendido, pero hay otros y ya conoces uno además de un poco de su historia (la estereolitografía, aunque no lo recuerdes).

Se dividen en muchos grupos dependiendo de ciertos factores: los tipos de movimiento (cartesiano o no cartesiano), por como tratan de obtener la figura a partir del material (añadiendo o quitando el material)…

Para aclararnos un poco, cuando nos referimos a movimiento cartesianos nos referimos a que la máquina se mueve tomando tres ejes ortogonales. Y cuando nos referimos añadir o quitar material, estamos hablando de depositar material por capas hasta conseguir la figura deseada o, a partir de un tocho de material, ir quitándole material hasta que el tocho tiene la forma de la figura.

Así que el fresar, también es imprimir en 3D. No hay nada en contra de ello. Lo único que habría que hacer es mecanizar las distintas capas de material y unirlas entre sí. Pero, vamos a seguir hablando de los tipos que vamos a considerar “convencionales” y no todos (que son muchísimos y esto se haría eterno). Te describiría unos pocos: por filamento fundido, por sinterizado, la estereolitografía…

El filamento fundido

Básicamente cosemos. O dibujamos con una manga pastelera, lo que mejor se adapte a tu imaginación. Una boquilla caliente va dejando material fundido formando capas y dibujando nivel por nivel hasta que llegamos a lo más alto y acabamos la pieza que queremos.

Esto lo habéis visto con plástico en muchas ocasiones, pero el hecho es que cualquier material que se pueda fundir y solidificar a medida que se deposita (metal, vidrio, cemento…) es apta para la aplicación.

La estereolitografía

Ya te he contado cómo funciona, así que no te voy a contar mucho más. Como curiosidad te voy a decir que antes de la impresión 3D ya se usaba para revestir. Lo único que aportó su inventor, fue el pegar una capa sobre otra.

El sinterizado

Este es un poco más amplio. Se usa sobre todo para metales y se basa en el microfundido.

Todos tienen lo mismo en común: empezamos con el material en polvo y nuestro objetivo es soldar las partículas que nos interesan entre sí para que formen la pieza. Lo que diferencia a los distintos métodos, es en cuándo se realiza el fundido.

Podemos tener el sinterizado selectivo por láser. Esto es que el material en polvo se va depositando por capas, y cada capa es barrida por un láser que funde las partículas entre sí adquiriendo la forma deseada poco a poco.

El otro tipo de sinterizado es el, digamos, al horno. En vez de ser un láser el que barre, es un chorro de pegamento. La pieza en estado frágil se coloca en un horno y allí, sometida a calor, es donde se produce la fusión.

¿Qué ventajas y desventajas tiene esto?

Ventajas muchísimas, las mismas que desventajas. Tiene que ver sobre todo con el tiempo de ejecución y la calidad del producto acabado, además de especificaciones en el diseño.

Por parte del tiempo, todo esto es desastroso. Estamos hablando de un proceso que hace piezas por capas de menos de un milímetro. Así que he sido testigo de cómo un pequeño cilindro casi hueco ha necesitado más de media hora para ser impreso.

Después está el tema del acabado superficial. Aunque hay muchos métodos para corregir este problema, a priori lo que obtenemos es una pieza con una superficie hecha a surcos. Esto es normal sabiendo cómo se producen, pero supone un incremento en el coste si queremos cierto margen de tolerancia.

Y luego está el tema del diseño. Estamos hablando de depositar material, así que no nos vale con depositarlo en cualquier parte.

Imagínate que queremos imprimir a una persona con los brazos abiertos, en forma de “T”. De pecho para abajo no hay ningún problema, pero la punta de los brazos no se apoya en ninguna parte. Así que nos viene impuesto por diseño crear alguna especie de estructura que nos sirva para depositar el material de los brazos y que estos no caigan al vacío.

Pero esto también tiene muchas ventajas. Hablamos de piezas que antes requerían la creación de un molde y, por tanto, una inversión inicial considerable. Y si algo salía mal con el diseño, se debía romper el molde y hacerlo de nuevo (traducción al lenguaje de los mortales: más dinero).

Con la impresión 3D, se hace el diseño por ordenador, la pieza sale casi de la nada y, si algo sale mal con el diseño, se retoca el del ordenador y se imprime otra vez. Y no es que salga solo la pieza: si quieres, puede salir con articulaciones.

En cuanto a personalización, se pueden hacer los retoques que el cliente quiera, se puede elegir la densidad de la pieza (tanto global como local).

Y lo último es que la impresión 3D se ha convertido en una tecnología muy accesible: cualquiera puede tener ya una impresora 3D en su casa.

¿Cómo acaba esto en la revolución de las máquinas?

Esto viene por un proyecto que se ideó hace relativamente poco: el proyecto RepRap.

Básicamente, este proyecto lo que busca es máquinas autoreplicantes. Imagina la situación: un almacén repleto de impresoras 3D creando más impresoras 3D.

En la teoría, esto es maravilloso. La realidad es que, con la tecnología actual, esto tardaría demasiado. Así que esto ha quedado como el concepto ideal de internet, pero no se descarta que se consiga en el futuro.

¿Qué nos deparará el futuro?

Para un ingeniero, esto es un verdadero sueño: a partir de pasta y polvo, crear cualquier cosa.

Ya hemos adelantado que el futuro de la fabricación podría ser el de máquinas que se fabrican a sí mismas. En construcción, podría ser el final de muchos conceptos que tenemos ahora amueblados: podríamos tener impresoras móviles que se encargasen de hacer edificios. Y esto no es tan descabellado cuando sabemos que se está planeando la construcción del primer puente realizado con una impresora 3D.

En el sector médico ya se están haciendo grandes avances: se imprimen prótesis e incluso miembros reales a partir de células de la propia persona interesada, lo que hace muy difícil el rechazo.

El almacenamiento podría terminar: se está estudiando la posibilidad de que lo único que se lleve al espacio sea una impresora 3D y material para imprimir, de modo que las herramientas y las piezas se fabriquen solo si son necesarias para ahorrar espacio.

Aunque no es necesario que hablemos del espacio. Ya hay empresas que no ofrecen productos, ofrecen el diseño para que te lo puedas imprimir en 3D. ¡Y la cosa va desde juguetes hasta ropa!

Y esto no será difícil en el futuro porque, como ya he dicho, esta tecnología se ha hecho pública en masa y cualquiera puede comprar una impresora 3D o encontrar sus planos en la red además de los programas que las hacen funcionar. Ya veremos cómo acaba todo y supongo que ya ha llegado la hora de despedirse.

Muchas gracias por leer este artículo, espero que lo hayas disfrutado y espero que el siguiente te haga disfrutar lo mismo o aún más.

Además, en factoría de ingenieros agradecemos mucho el “feedback” y por ello nos gustaría contar con tu opinión:

¿Sabías todo esto sobre las impresoras 3D? ¿Tienes alguna y te gustaría compartirlo? ¿Cómo crees que afectaría a nuestra sociedad que la creación a partir de polvo estuviese en todos los hogares?

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Y aprovecho para decirte también que, si has encontrado este post por casualidad y quieres disfrutar de contenido de calidad, has encontrado el blog que te interesa.

¡Hasta la próxima!