PDF de programación - Guía práctica para tu primera impresión 3D

Guía Práctica para
Impresión 3D
Carlo Fonda

tu Primera

Science Dissemination UnitThe Abdus Salam International Centre
for Theoretical Physics, Trieste, Italy

[email protected]


¿Qué es impresión 3D de bajo costo? Una
breve historia: La impresora Láser

Esta historia no es sobre impresoras 3D, es sobre un
dispositivo que puede imprimir textos e imágenes en una hoja
de papel y que se ha transformado en un
aparato para la casa o la oficina que la
gente usa diariamente, muchas veces sin
siquiera darse cuenta de lo importante que
es: la impresora láser.

La impresora láser fue inventada1 por
Xerox en 1969 por el investigador Gary
Starkweather (foto de la derecha) que tenía
una impresora mejorada en 1971, a la que
que
integró, un año después, en un
sistema de impresión en red completamente funcional.



La primera impresora láser diseñada para uso de oficina

sistema

salió en 1981 y fue la
Xerox Star 8010. A
pesar de ser muy
innovadora la Star era
un
caro
($17.000) que sólo
podía
adquirir un
pequeño número de
empresas
e
instituciones.

Hoy en día, después de 30 años, el costo de imprimir se
ha reducido en dos órdenes de magnitud: una impresora a
color de inyección de tinta modelo SOHO (small-office home-
office) cuesta menos de $50, mientras que una impresora láser
básica en blanco y negro cuesta $100 o menos. Las impresoras
láser (incluidas las de color) son por lo tanto bastante populares
en las casas donde todos pueden beneficiarse de su excelente
rendimiento, velocidad y calidad de impresión. Alguna gente
piensa que las impresoras 3D están siguiendo este mismo
camino pero a mayor velocidad.

Tecnologías 3D e impresoras 3D profesionales



La impresión 3D2 (también
llamada
por
adición) es el proceso de
fabricar un objeto
sólido
tridimensional de casi cualquier
forma a partir de un modelo
digital
La

computarizado.

fabricación

2
 


 

impresión 3D se logra usando un procedimiento de adición en
el que capas sucesivas de un material se depositan en formas
diferentes. Esto la hace diferente a otras técnicas de fabricación
que normalmente proceden por remoción de materiales por
recortado o perforado (procesos de substracción).

(i.e.,

fabricación rápida), además de

Los objetos que se fabrican por adición pueden utilizarse
en cualquier etapa del ciclo vital del objeto, desde su
preproducción (i.e., el prototipado rápido) hasta su producción
a gran escala
las
aplicaciones de herramientas y personalización post-
producción. Hoy en día esta tecnología es ampliamente usada
en joyería, zapatería, diseño industrial, arquitectura, ingeniería
y construcción, industria automotriz, aeroespacial, dental y
médica, educación, sistemas de información geográfica y para
otras muchas aplicaciones profesionales que se añaden a esta
lista cada año.

pero

las

impresoras

Varios procesos de impresión 3D
se inventaron desde finales de los años
70,
eran
originalmente grandes, caras y muy
limitadas en lo que podían producir.
La tecnología de impresión 3D más
común era
la de Modelado por
Deposición Fundida (Fused Deposition
Modeling: FDM) que fue inventada y
patentada en 1989 por S. Scott Crump
(foto a la derecha) y comercializada
Stratasys3
por
(http://www.stratasys.com). Esta se fundió con una empresa
líder del mercado, la Objet, y se convirtieron en la más grande
fábrica de impresoras 3D y de materiales para impresión 3D
que existe hoy.

compañía

la

que

cofundó,

la


 

3
 

Modelado por Deposición Fundida

A pesar de que hay muchas tecnologías posibles para la
impresión 3D, la más común, la de Modelado por Deposición
Fundida4 (FDM) es la más sencilla: crea objetos complejos a
partir de plástico fundido que se expele o se extruye a través de
una boquilla. El filamento de
plástico (o incluso de metal)
está originalmente enrollado
en una bobina que
se
desenrolla para entregar el
material a
la boquilla de
extrusión al tiempo que la
(o
boquilla, o el objeto
ambos) son movidos a
lo
largo de tres ejes gracias a un
mecanismo controlado por
computador y el material se
endurece
inmediatamente
después de su extrusión. Los
motores de paso o servomotores se utilizan comúnmente para
realizar estos movimientos, así como para empujar el filamento
dentro de la extrusora.

1: La boquilla expele plástico
fundido. 2: Material depositado
(pieza modelada). 3: Mesa de

movimiento controlado.

Otro enfoque de la impresión 3D es el fundido selectivo
de materiales en un
lecho granular, conocido como
Sinterización Selectiva por Láser5. Esta técnica funde partes de
las capas y luego mueve el área de trabajo hacia delante para
añadir otra capa de gránulos y repite este proceso hasta
construir la pieza completa. Este proceso utiliza el material no
fundido para sostener el material sobrante y las paredes finas de




 

4
 

la pieza que se está creando, con lo que se reduce la necesidad
de soportes auxiliares temporales para la pieza. Se suele usar
un láser para fundir (sinterizar) el material y volverlo sólido.

Otro método es el de impresión 3-D tipo inyección de
tinta6. La impresora crea el modelo una capa a la vez
expandiendo una capa de polvo (yeso o resina) e imprimiendo
un aglutinante en la sección transversal de la pieza con un
procedimiento parecido al de inyección de tinta. Esto se repite
hasta que se imprima la última capa. Esta tecnología permite la
impresión de prototipos a todo color, salientes y piezas de
elastómero. Fue desarrollado primero en el MIT y ahora es de
licencia exclusiva de Z Corporation.

Algunas impresoras 3D profesionales pueden imprimir
metal, cerámica y otra variedad de materiales y colores
produciendo objetos bastante grandes (de dimensiones de
varios metros) con una resolución increíblemente alta, más que
todo para usos industriales y profesionales. Son, naturalmente,
muy caras y fuera del alcance de la persona común.

Una revolución: la Impresora 3D Personal

La idea de que fuera posible
pasar de la impresora 3D profesional a
algo nuevo, más pequeño y más
asequible se expresó7 por primera vez
en 2004 en un artículo de Adrian
Bowyer8 (foto a la derecha), en ese
momento un
la
Universidad de Bath, en el Reino
Unido. Allí, Bowyer
imaginó el
máquinas
concepto

académico de

de


 

5
 

autorreplicantes, capaz de imprimir (algunas de) sus propias
piezas por sí mismas, de manera tan sencilla y fácil que
cualquiera fuera capaz de construirlas. A partir de esta simple
idea y con la ayuda de una gran comunidad virtual reunida en
Internet, nació un movimiento de entusiastas "hacedores" o
“makers”: el proyecto RepRap9.

Estos primeros pasos hacia la creación práctica de una
impresora 3D "personal" y barata fueron posibles dentro de la
llamada cultura maker culture10, que es la encarnación
moderna de esa comunidad de frikis que crearon las primeras
computadoras personales en los garajes de sus padres. De
hecho, esta cultura representa una extensión tecnológica del
espíritu del “hágalo usted mismo” (DIY), con sus intereses
típicos, como la electrónica, la robótica, la impresión 3D, y el
uso de las herramientas del CNC, así como las actividades más
tradicionales de metalurgia, carpintería y artesanias. Su filosofía
promueve aplicaciones de las tecnologías nuevas y originales y
fomenta la invención y creación de prototipos.

Impregnado de esta cultura, el proyecto RepRap se
propuso producir una impresora 3D de código libre y abierto,
cuyas especificaciones completas se harían públicas bajo una
licencia abierta (optaron por la Licencia Pública General de
GNU), y que tenía que ser capaz de replicarse a sí misma (al
menos parcialmente) mediante la impresión de muchas de sus
propias piezas de plástico para la
creación de nuevas máquinas.

Debido al ideal de código
de RepRap, muchos
han
diseño
como
lo cual se ha

abierto
proyectos
utilizado
inspiración con

6
 

relacionados

su


 

creado un ecosistema de parientes o derivados de
las
impresoras 3D, la mayoría de los cuales también son de código
abierto.


La disponibilidad de estos diseños significa que las
variantes de las impresoras 3D han sido y son fáciles de
inventar. La calidad y la complejidad de los diseños de
impresora, sin embargo, así como la calidad de kits o productos
acabados varía en gran medida de proyecto en proyecto. Desde
el 2008 se han creado varios proyectos y empresas que hacen
esfuerzos para desarrollar
impresoras 3D de escritorio
asequibles para uso casero. Gran parte de este trabajo ha sido
impulsado por y dirigidos a comunidades DIY / entusiastas /
pioneros, con vínculos adicionales a la comunidad académica
y de hackers.

Por tanto, el costo de las impresoras 3D se ha reducido
considerablemente11 entre el 2010 y el 2012, con muchas
máquinas que ahora cuesta menos de $1.000 (y algunas de
ellas incluso menos de $500).




 

Moilanen, J. & Vadén,
T.: Manufactura en
movimiento: primer
sondeo sobre la
comunidad de
impresión 3D, Estudios
estadísticos de Peer
Production.
http://surveys.peerprodu
ction.net/2012/05/manuf

acturing-in-motion/
 

7
 





Al mismo tiempo ha ocurrido un gran cambio en la
percepción pública sobre la impresión 3D