PDF de programación - Impresión 3D, una introducción

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO



FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN



DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA



LABORATORIO DE TECNOLOGÍA DE MATERIALES



LECTURAS DE INGENIERÍA No.26



IMPRESIÓN 3D, UNA INTRODUCCIÓN



RECOPILÓ:

Mtro. FELIPE DÍAZ DEL CASTILLO RODRIGUEZ



CUAUTITLÁN IZCALLI, EDO. DE MÉXICO. 2018-1







Compartir el conocimiento abre un mundo de

posibilidades nuevas. El aporte de conocimiento y el

trabajo en conjunto está produciendo cambios

significativos en el software y lo hará también en

mundo físico. Se puede estudiar “el caso de la

impresión 3D”, como base para construir otras

cosas que no sean impresoras; y teniendo un modelo

exitoso, aplicarlo a otros conceptos más complejos;

hay mucho por aprender.



Adaptado de:

http://reprap.org/wiki/Introducci%C3%B3nALaImpresi%C3%B3n3D



UNAM-FES-CUAUTITLÁN IMPRESIÓN 3D

INTRODUCCIÓN

La tecnología de impresión 3D es el proceso por el cual, se hace un objeto tridimensional,

casi de cualquier forma, a partir de un modelo 3D, básicamente bajo un proceso de adición

de material. Es por eso que también se denomina manufactura aditiva. Esto es, El objeto es

formado por la superposición de capas de material que se agregan una y una.

Figura 1.

Sí, es sumar material por capas: Material + Material + Material = Sumar = Adicionar =

¡Objeto 3D!



En el fondo, ¿Es parecido a como se construye una casa?; ¿O un edificio?; ¿O un castillo

de arena? Paso por paso, ladrillo a ladrillo, pared a pared, piso por piso, balde a balde...

¿Cuál es la innovación? Ah, que no hay innovación… Que el mundo viene “imprimiendo”

hace mucho tiempo y nosotros desde chicos lo venimos haciendo cuando jugamos en la

playa con arena, o los orfebres cuando hacen piezas de cerámica... ¿Entonces?

Figura 2.



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Bueno, se trata de una explicación sencilla, algo aproximado, pero claro; esta explicación

sencilla se podría mejorar comentando que la impresión 3d tiene algunos elementos que la

caracterizan:

• Manufactura aditiva

• Diseños en 3d y datos informáticos.

• Tecnología.

• Nuevos materiales.

• Posicionamiento preciso.

• Robótica.

• Sensores de posicionamiento.

• La conjunción / combinación de estos factores.



La impresión 3D se ha visto difundida en los últimos años. Constantemente vemos noticias

resaltando nuevas maravillas de esta tecnología emergente, pero ¿Qué se puede hacer con la

impresión 3D exactamente? ¿Es posible usarla no solo para prototipos, también para

producción?

La invención de la impresión 3D apunta a dos objetivos principales: Reducir el tiempo

necesario para obtener la primera versión de un producto y eliminar varias restricciones de

los métodos de producción tradicionales. Por ejemplo, la impresión 3D permite producir

geometrías complejas o partes interconectadas sin requerir de ensamblado. También es

posible imprimir objetos individuales así como pequeñas cantidades, rápidamente y a bajo

costo. Esta tecnología también ayuda a reducir la perdida de material de producción.

La impresión 3D puede producir diferentes objetos sin la necesidad de usar herramientas

específicas o múltiples herramientas. Así es como la impresión 3D aumenta la flexibilidad

en el flujo de producción y ayuda a reducir los gastos industriales. Además, debido a que no

hay necesidad de montar una línea de producción, también ayuda a reducir los tiempos

significativamente, permitiéndole innovar y fabricar más rápido. Mientras que los métodos

tradicionales de fabricación están orientados a la producción de miles o millones de

unidades, la impresión 3D es el método más idóneo para objetos "a pedido" o personalizados

.



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En resumen, la impresión 3D posibilita a cualquier persona a fabricar objetos cuando quiera

o necesite. Es un proceso de fabricación fantástico para los creativos que desean materializar

su imaginación, brindando la posibilidad de producir y vender sus creaciones salteando

varias de las típicas etapas de producción y distribución. La impresión 3D también es útil

para reproducir objetos que no se consiguen más, por ejemplo para reparar una vieja

máquina

en

que

sus

repuestos

fueron

descontinuados.



La impresión 3D ha estado ganando protagonismo en las noticias en los últimos años. Sin

embargo, la fabricación aditiva está lejos de ser una tecnología completamente nueva, ya que

viene siendo usada en ambientes profesionales por casi 30 años.

Nuevas impresoras 3D aparecen cada vez más seguido en las noticias, principalmente debido

a la gran apertura que estas tecnologías tuvieron hacia el público general. Luego de mucho

tiempo restringidas a profesionales y al prototipo industrial, hoy en día la impresión 3D

permite al público general imprimir partes y productos finales.

Las impresoras 3D se dividen usualmente en 2 categorías: Impresoras hogareñas e

impresoras profesionales. Esta distinción no es siempre es así: Algunas compañías usan

impresoras hogareñas para las primeras etapas de prototipo así como el público a veces

accede a impresoras profesionales en talleres de fabricación “FabLabs” o mediante servicio

en línea de internet.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que la tecnología de impresión suele ser

significativamente diferente entre ambas clases de impresoras. La mayoría de las impresoras

accesibles para el público general son del tipo FDM (del inglés "Fused Deposition

Modeling" o "Modelado por deposición de material fundido", el cual típicamente es un

filamento) mientras que las impresoras profesionales pueden imprimir en múltiples

materiales y con mayor precisión.



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Figura 3. Impresión 3D (http://reprap.org/wiki/File:Esquema_FDM_Rev03.png)



Más allá de las increíbles historias que se ven en las noticias a menudo, la impresión 3D ya

ha generado un cambio en los procesos de fabricación de varias industrias, medicina dental,

aeroespacial, aeronáutica civil y militar, joyería.. Cuanto más trabajamos en tecnologías de

impresión 3D, ¡más nos damos cuenta como casi todas las industrias se beneficiaran de la

impresión 3D



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CAPÍTULO 1

ANTECEDENTES



1.1 Historia de la impresión 3D

La tecnología de impresión tridimensional tiene sus inicios a finales de los ochentas, cuando

la empresa “Mitsubishi Motors” propone la idea de usar fotopolímeros1 para producir capas

que a su vez pudieran ayudar en la creación de figuras, dicha tecnología fue nombrada como

“Prototipado Rápido” o “RP” por sus siglas en inglés. Se le conocía así porque el proceso

era originalmente concebido como un método más rápido, efectivo y menos costoso para la

creación de prototipos industriales en el desarrollo de nuevos productos.



La primera patente para tecnología RP de la que se tiene constancia fue para el Doctor Hideo

Kodama (figura 1.1) del “Instituto Municipal de Búsqueda Industrial de Nagoya” en Japón

en el año de 1981. Desafortunadamente para el Doctor Kodama las especificaciones de su

invento no fueron debidamente rellenadas, por lo que no pudo disfrutar de los derechos de su

descubrimiento (lo cual no deja de llamar la atención ya que él era abogado en asuntos de

patentes).

Figura 1.1. Doctor Hideo Kodama, precursor no reconocido de la tecnología RP.

Fuente: www.elfilamento.com


1 Fotopolímero: Polímero gelatinoso o semi-líquido que se solidifica al entrar en contacto con la luz
ultravioleta.



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Es debido a lo anterior que, para términos prácticos, se considera que los orígenes de la

impresión 3D datan de 1986 cuando la primera licencia para un aparato de Estereolitografía

o SLA (proceso mediante el cual se convierte con un láser un fotopolímero líquido en

plástico sólido capa por capa), fue aprobada. Ésta perteneció a Charles “Chuck” W. Hull

(figura 1.2), quien inventó dicha máquina en 1984. Hull es también el co-fundador,

vicepresidente ejecutivo y el jefe del área de tecnología de “3D Systems”, una de las más

grandes y prolíficas empresas que operan dentro del sector de impresión 3D en estos días.

Figura 1.2. Charles “Chuck” W. Hull inventor de la Estereolitografía.

Fuente: https://impresoras3d.com/blogs/noticias/102825479-breve-historia-de-la-impresion-3d



El primer sistema comercial de prototipado rápido de dicha empresa fue el “SLA-1” (figura

1.3), dicho aparato fue construido en 1986; el cual siguiendo rigurosas pruebas de calidad

salió al mercado en 1988.



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