Introduccion impresión 3d

 

La impresión 3D o la fabricación aditiva es un proceso de creación de objetos sólidos tridimensionales a partir de un archivo digital.

La creación de un objeto impreso en 3D se logra mediante procesos aditivos. En un proceso aditivo, un objeto se crea colocando sucesivas capas de material hasta que se crea el objeto. Cada una de estas capas se puede ver como una sección transversal horizontal en rodajas finas del objeto eventual.

La impresión 3D es lo opuesto a la fabricación sustractiva que consiste en cortar / ahuecar una pieza de metal o plástico con, por ejemplo, una fresadora.

La impresión 3D le permite producir formas complejas (funcionales) utilizando menos material que los métodos de fabricación tradicionales.

 
 

  • ¿Cómo funciona la impresión 3D?
  • Aprenda cómo imprimir en 3D – ¿Por dónde empezar?
  • Industria de impresión 3D
  • Ejemplos y aplicaciones de impresión 3D
  • Tecnologías y procesos de impresión en 3D
  • Materiales
  • Historia de la impresión en 3D
  • Futuro de la impresión 3D
  • Servicios de impresión 3D
  • Mercados 3D

  • Educación
  • Prototipado rápido
  • Rapid Manufacturing
  • Automotor
  • Aviación
  • Aeroespacial
  • Construcción
  • Arquitectura
  • Diseño de producto
  • Médico
  • Dental
  • Comida
  • Moda

¿Cómo funciona la impresión 3D?

Todo comienza con la creación de un modelo 3D en su computadora. Este diseño digital es, por ejemplo, un archivo CAD (Computer Aided Design). Un modelo 3D se crea desde cero con el software de modelado 3D o se basa en los datos generados con un escáner 3D. Con un escáner 3D , puede crear una copia digital de un objeto.

Escáneres 3D

Actualmente, los precios de los escáneres 3D van desde costosos escáneres 3D de grado industrial hasta escáneres DIY de $ 30 que cualquiera puede hacer en casa.

Software de modelado 3D

El software de modelado 3D viene en muchas formas. Hay un software de grado industrial que cuesta miles por año por licencia, pero también software gratuito de código abierto, como Blender , por ejemplo. Puedes encontrar algunos videos tutoriales para principiantes en nuestra página de tutoriales de Blender .

El software de modelado 3D a menudo se hace para adaptarse a las funciones de la industria del usuario. Esto ha resultado en el aumento de software adecuado para nichos específicos. Como resultado, hay aplicaciones de software en el mercado que se destinan a la industria aeroespacial o de transporte , diseño de muebles o telas y moda, entre muchos otros.

Por esta razón, cuando comienzas, la cantidad de opciones puede ser un poco abrumador, recomendamos comenzar con Tinkercad . Tinkercad está disponible de forma gratuita y funciona en navegadores compatibles con WebGL, por ejemplo, Google Chrome. Ofrecen clases para principiantes y tienen una opción incorporada para imprimir su objeto a través de varios servicios de impresión en 3D .

Cuando tienes un modelo 3D, el siguiente paso es prepararlo para que sea imprimible en 3D.

Rebanado: del modelo 3D a la impresora 3D

Deberá preparar un modelo 3D antes de que esté listo para imprimirse en 3D. Esto es lo que llaman cortar. El corte divide un modelo 3D en cientos o miles de capas horizontales y debe hacerse con un software de corte .

En ocasiones, un modelo 3D se puede dividir desde una aplicación de software de modelado 3D. También es posible que esté obligado a usar una cierta herramienta de corte para una determinada impresora 3D .

Cuando su modelo 3D se corta, está listo para alimentarlo a su impresora 3D. Esto se puede hacer a través de USB, SD o Wi-Fi. Realmente depende de la marca y tipo de impresora 3D que tenga. Cuando un archivo se carga en una impresora 3D, el objeto está listo para imprimirse en 3D capa por capa .

Aprenda cómo imprimir en 3D – ¿Por dónde empezar?

Comenzar con la impresión 3D significa preguntarse qué le gustaría aprender primero. ¿Está interesado en el hardware o desea centrarse en el resultado final, crear objetos? Responder a esta pregunta podría llevarlo a la decisión de si debe comprar una impresora 3D premontada o un kit de impresora 3D de bricolaje . Lea más en nuestra guía de compradores de » Impresoras 3D para principiantes «.

¿Qué impresora 3D es adecuada para usted?
En caso de que tenga un presupuesto ajustado y quiera iniciar su viaje para aprender la impresión 3D, los kits baratos de impresoras 3D pueden ser un excelente punto de partida. Si está interesado en seguir esta ruta, lea nuestro artículo sobre kits baratos de impresoras 3D . Explicamos qué buscar cuando compara kits de bricolaje baratos .

Además de los ejemplos anteriores, hay muchos elementos diferentes que ayudarán a decidir cuál es la mejor impresora 3D para usted. ¿Se usará en el aula? ¿Se usará para la producción de lotes pequeños? Para obtener más información, lea nuestra guía de compradores: Las mejores impresoras 3D de 2018 .

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Industria de impresión 3D

Se espera que la industria mundial de impresión 3D crezca de $ 3.07 mil millones en ingresos en 2013 a $ 12 mil millones en 2018, y supere los $ 21 mil millones en ingresos mundiales en 2020. A medida que evoluciona, la tecnología de impresión 3D está destinada a transformar casi todas las industrias principales y cambiar el forma en que vivimos, trabajamos y jugamos en el futuro.
Fuente: Informe Wohlers 2015

La industria de impresión 3D abarca muchas formas de tecnologías y materiales. Cuando la mayoría de la gente piensa en la impresión 3D, está pensando en una impresora FDM de escritorio simple, pero esa no es la imagen completa. La impresión 3D se puede dividir en metal, telas, bio y una gran cantidad de otras industrias. Por esta razón, es importante verlo como un grupo de diversas industrias con una miríada de aplicaciones diferentes.

En la primera mitad de 2017, el estado de la impresión 3D de Sculpteo informó sobre sus usos en sectores industriales como:

  • Bienes de consumo (17%)
  • Bienes industriales (17%)
  • Alta tecnología (13%)
  • Servicios (9%)
  • Sectores de salud (7%)

En el tercer trimestre de 2017, Materialise reportó mayores ingresos para sus divisiones de software, medicina y fabricación. Los ingresos ascendieron a un aumento de $ 6 millones en total en comparación con el año anterior. Esto es indicativo de esas mismas aplicaciones en aumento dentro de la industria a medida que el campo crece.

La impresión 3D está cada vez más entrelazada con las operaciones diarias de las empresas. En términos de perspectivas, los CEO definitivamente ven la impresión 3D como un beneficio. La mayoría espera un aumento del 72% en el gasto para 2018 y el 55% espera uno en 2017. En esta etapa, la mayoría de las empresas se centran principalmente en investigación y desarrollo y creación de prototipos.

Los materiales más utilizados son los plásticos, lo que generalmente significa que FFF / FDM son las formas dominantes de impresión en 3D a partir de 2017 con SLS en segundo lugar. Aunque, a lo largo de los años, la impresión de metal ha estado subiendo. Esto es de esperar ya que hay cantidades masivas de R y D en el lado del metal de la fabricación aditiva. Compañías como Google y General Electric han estado invirtiendo en varias tecnologías a lo largo del año, posiblemente habiendo visto el potencial futuro de la impresión de metales.

Ejemplos y aplicaciones de impresión 3D

Las aplicaciones incluyen prototipos rápidos, maquetas y modelos a escala arquitectónica, prótesis impresas en 3D y accesorios para películas.

Otros ejemplos de impresión 3D incluirían la reconstrucción de fósiles en paleontología, la reproducción de artefactos antiguos en arqueología, la reconstrucción de huesos y partes del cuerpo en patología forense y la reconstrucción de pruebas muy dañadas adquiridas a partir de investigaciones de la escena del crimen.

Educación

Los educadores y estudiantes han estado utilizando impresoras 3D en el aula. La impresión 3D permite a los estudiantes materializar sus ideas de una manera rápida y asequible.

Escuelas primarias y secundarias
Los fabricantes de impresoras 3D han asumido un papel más directo en la educación. Las empresas a menudo llevan a cabo programas para promover tecnologías. Estos programas sirven como una forma más económica para las escuelas de hacer que las impresoras 3D estén disponibles para su uso en las clases.

Programas como Create Education Project (financiado por Ultimaker) permiten a las escuelas integrar tecnologías de fabricación aditiva en su plan de estudios sin ningún costo. El proyecto presta una impresora 3D a las escuelas a cambio de una publicación en el blog sobre la experiencia del profesor al usarla o una muestra de su plan de clase para la clase. Esto le permite a la empresa mostrar lo que las impresoras 3D pueden hacer en un entorno educativo.

Del mismo modo, ciertas compañías ofrecen planes de lecciones a las escuelas, enseñándoles a los niños cómo usarlas (y, a veces, construirlas). Esto es importante ya que muchas escuelas pueden no tener a nadie en el personal con abundante experiencia en este campo.

Del mismo modo, muchas empresas educativas como Kidesign se asocian con fabricantes de impresoras para crear proyectos como Kiddeville con objetivos muy específicos en mente. Este proyecto es un proyecto de diseño colaborativo donde los estudiantes diseñan elementos de un modelo de una ciudad. En el transcurso de este tipo de proyectos, los maestros los guían a través de la investigación, el desarrollo y la impresión. Dichos programas ofrecen un objetivo mucho más específico y un nivel de enfoque que las clases regulares no tienen.

Universidades

Si bien los títulos específicos de fabricación aditiva son una nueva aproximación , las universidades llevan tiempo usando impresoras 3D en otras disciplinas. Hay muchos cursos educativos que uno puede tomar para involucrarse con la impresión 3D. Las universidades ofrecen cursos sobre cosas que son adyacentes a la impresión 3D como el diseño CAD y 3D, que se pueden aplicar a la impresión 3D en una determinada etapa.

En términos de creación de prototipos, muchos programas universitarios están recurriendo a las impresoras. Existen especializaciones en fabricación aditiva que se pueden obtener a través de grados de arquitectura o diseño industrial. Los prototipos impresos también son muy comunes en los estudios de arte, animación y moda.

Los laboratorios de investigación en una amplia gama de vocaciones están empleando la impresión 3D para un uso funcional. Si bien la mayoría de los estudios todavía emplean las impresoras para los modelos, los ingenieros médicos y aeroespaciales los están utilizando para crear nuevas tecnologías. Los laboratorios médicos están produciendo todo tipo de bioimpresoras y diseños para prótesis. Los ingenieros están, de manera similar, incorporando la impresión en diseños de automóviles y aviones.

Talleres y cursos en línea

El ambiente educativo no se limita solo a instituciones y escuelas. Hay muchas otras formas en que uno puede aprender sobre la fabricación aditiva. Una de las más populares es hacerlo en línea. Para complementar los estudios en línea, muchas empresas ofrecen ofertas de descuento para impresoras 3D y tecnología relacionada. Uno de estos acuerdos viene empaquetado con las clases en línea de Coursera .

También puede aprender de forma gratuita al mirar videos de YouTube. Muchos usuarios de YouTubers y en línea se ganan la vida con el ensamblaje de impresoras 3D y la creación de tutoriales gratuitos.

Las impresoras de metal son costosas y requieren un poco de entrenamiento antes de poder operarlas. Esto requiere talleres en persona como los que ofrece 3DMT . Los fabricantes aeroespaciales / de defensa, generación de energía y electrónicos asisten a dos días de instrucción en profundidad y reciben una descripción detallada de las tecnologías de impresión 3D, seguida de un plan de estudios intensivo y práctico sobre cómo usar impresoras metálicas en la creación de prototipos y producción. Los cursos de este tipo son más profesionales y, a menudo atienden a las empresas en lugar de solo a las personas. Pueden ser un gran lugar para aprender a utilizar equipos que normalmente están fuera del alcance del consumidor habitual.

Prototipado rápido

Los fabricantes llevan mucho tiempo usando impresoras 3D en su proceso de diseño para crear prototipos. El uso de impresoras 3D para estos fines se denomina prototipado rápido .

¿Por qué usar impresoras 3D para creación rápida de prototipos?
En resumen: es rápido y barato. Por ejemplo, Nike usa impresoras 3D para crear prototipos de cornamusas en ejecución . Solían gastar miles de dólares (y esperar semanas) en un prototipo antes de que pudieran tenerlo en sus manos. Ahora, el costo es solo de decenas o cientos de dólares, y los cambios se pueden hacer instantáneamente en la computadora y el prototipo se puede imprimir el mismo día.

Fabricación rapida

Además del prototipado rápido, la impresión 3D también se usa para una fabricación rápida . La fabricación rápida es un nuevo método de fabricación en el que las empresas utilizan impresoras 3D para fabricación personalizada de lotes cortos / pequeños lotes. En esta forma de fabricación, los objetos impresos no son prototipos sino productos del usuario final.

Automotor

Los fabricantes de automóviles, restauradores y reparadores han estado utilizando la impresión 3D durante mucho tiempo. Los expertos de la industria automotriz solo esperan que el uso de las tecnologías AM crezca en los próximos años. Las empresas lo están utilizando para producir no solo partes, sino también herramientas y elementos interiores. También ha permitido el desarrollo en el sitio, lo que lleva a una disminución de la dependencia de la fabricación en el extranjero.

Koenigseg usa piezas de fibra de carbono en su automóvil One: 1 . Gracias a una impresora Dimension SST 1200es 3D, la empresa ahorró el 40% del costo y las piezas se desarrollaron un 20% más rápido que los métodos tradicionales. Del mismo modo, Audi está utilizando la impresión de metal en 3D para producir piezas de repuesto. Están en medio de la interrupción de su propia cadena de suministro mediante la impresión de piezas de repuesto a pedido con una impresora de metal.

A pesar de que los fabricantes a gran escala son los usuarios dominantes de la impresión en 3D, otros tipos de entusiastas del automóvil también están dejando su huella. Los ingenieros de automóviles de todo el mundo están utilizando piezas impresas para restaurar automóviles viejos. Un ejemplo de esto es cuando los ingenieros australianos imprimieron piezas para devolverle la vida a un delage Tipo-C . Al hacerlo, tuvieron que imprimir partes que estaban fuera de producción durante décadas y lo lograron.

Aviación

La industria de la aviación actualmente utiliza la impresión 3D en muchas formas diferentes. Boeing ha estado explorando el potencial de las piezas impresas y los aviones durante mucho tiempo . Ya en 2015 se estimaba que Boeing tenía más de 20,000 piezas impresas en 3D implementadas en sus aviones. Boeing también está utilizando la impresión de metal . El 787 usa toneladas de piezas de titanio impresas, lo que le ahorra a la compañía entre 2 y 3 millones por avión.

Del mismo modo, en el lado de los proveedores de impresoras 3D, hay empresas que crean un nicho en la fabricación de máquinas específicamente para la producción de aviones. Una de esas máquinas es Stratasys ‘ H2000 , que utiliza un mecanismo de construcción infinito.

La impresión en 3D también está liberando a los diseñadores que buscan replantearse los conceptos básicos de los aviones. Airbus y sus ingenieros han estado trabajando para desarrollar marcos y formas de aviones que imiten a los que se encuentran en la naturaleza . Esto permite a las compañías producir aviones ligeros con una mejor aerodinámica.

Aeroespacial

Si desea ver la impresión 3D aplicada de la manera más salvaje que se pueda imaginar, no busque más allá de la industria aeroespacial . Desde materiales hasta impresoras conceptuales, están realizando algunas de las investigaciones más interesantes y de vanguardia en todo el campo, todo con el fin de hacer que la exploración interestelar sea más habitable.

Los viajes espaciales requieren un exterior ultra resistente. Múltiples organizaciones, como la NASA, han estado trabajando para perfeccionar el blindaje de los transbordadores con impresoras 3D . Esto les ha permitido producir materiales programables 4D que reaccionan a las condiciones de maneras muy específicas. Tal perspectiva sería imposible con los métodos tradicionales.

Los investigadores también han estado trabajando en formas de hacer que los materiales sean más accesibles. La universidad de Northwestern presentó el concepto de un medio para convertir el suelo extraterrestre en partes imprimibles . Los métodos de impresión que desarrollaron permiten a los impresores crear productos a partir de materiales abundantes.

Del mismo modo, los investigadores de la Universidad de Ottawa llevaron esta idea un paso más allá al proponer impresoras autoreplicantes que procesan el suelo lunar . Estas impresoras, aunque siguen siendo un concepto, podrían llevar a una disminución exponencial de la cantidad de materiales de construcción y equipos necesarios para una misión lunar. De hecho, podrían simplemente dejar la impresora allí para construir más máquinas.

Construcción

¿Puedes imprimir edificios? – seguro que puedes. No hay muchos, pero compañías como Apis Cor están produciendo resultados fascinantes. La compañía afirma que puede imprimir una casa dentro de las 24 horas. Actualmente, presta su maquinaria a varias otras empresas.

Del mismo modo, países como China están experimentando con la creación de curvas de nivel . Un proyecto de WinSun basado en Shanghai utiliza materiales reciclables para imprimir casas por $ 4,800 dólares por unidad . En este caso, todas las partes se imprimen por separado primero y luego se ensamblan.

Dado que los proyectos de construcción más grandes requieren un área de construcción masiva, las empresas han tenido que pensar de manera innovadora. Robótica en el sitio, por ejemplo, ha estado trabajando con el concepto de aumentar los volúmenes de construcción montando impresoras en cables y monitoreando el proceso con drones . Estos conceptos evolucionan rápidamente con el tiempo, pero les queda un largo camino por recorrer.

Arquitectura

Los arquitectos fueron uno de los primeros en adoptar la tecnología de impresión 3D. Cuando los arquitectos necesitan presentar su trabajo como un modelo de escala física, la impresión 3D siempre será una manera rápida y eficiente de hacerlo. Las impresoras 3D ayudan a reducir la mano de obra y el tiempo cuando se trata de visualizar diseños para clientes.

Diseño de producto

A pesar de que el prototipado sigue siendo el uso número uno de impresoras, hay muchas instancias de compañías que producen productos de usuario final con impresoras 3D.

Mueble

Empresas como Steelcase están investigando la impresión de muebles e invirtiendo grandes cantidades de dinero en nuevas técnicas para hacerlo. Junto con MIT, mostraron una nueva y fantástica manera de curar con UV el plástico en las formas deseadas . Esperan aprovechar esto en una técnica de fabricación de muebles.

Estas impresoras también permiten reutilizar materiales. Las sillas impresas en 3D del diseñador holandés Dirk van der Kooij se imprimen en unas pocas horas. Él usa plástico reciclado de refrigeradores viejos para crear su Endless Chair , un mueble duradero y elegante.

Iluminación

Hay bastantes accesorios de iluminación de diseño y pantallas que utilizan impresión 3D. A partir de ahora, no hay producción masiva. Las lámparas colgantes U-TL de la compañía holandesa V3RS se envuelven alrededor de un tubo fluorescente, proporcionando una forma única para soluciones de iluminación. Pueden tomar la forma de flores u otras formas que agregan sabor extra al diseño de cualquier habitación.

La fabricación aditiva también ha permitido el desarrollo de ópticas para bombillas y LED. El trabajo de Luxexcel en óptica de impresión ya se está utilizando para varias lámparas LED y matrices. Está alterando la forma en que proyectamos y producimos luz.

Accesorios / productos

Las impresoras 3D son excelentes para hacer baratijas y pequeños complementos para nuestras vidas diarias. La impresión de joyas es quizás el mejor ejemplo de esto. Este es otro nicho dentro de la impresión 3D. Las impresoras como la Solidscape S300 son ideales para crear los moldes de cera que uno usa para producir joyas. Solidscape en realidad tiene una línea completa de este tipo de máquinas, lo que indica que el mercado está allí.

Empresas como Design Libero han ganado premios por sus diseños decorativos, como jarrones con intrincadas estructuras con marcos delgados como cables.

Médico

Las perspectivas para el uso médico de la impresión 3D están evolucionando a un ritmo extremadamente rápido a medida que los especialistas comienzan a utilizar la impresión 3D en formas más avanzadas. Los pacientes en todo el mundo están experimentando una mejor calidad de atención a través de implantes impresos en 3D y prótesis nunca antes vistas. Incluso las plumas de impresión 3D están ayudando en la cirugía ortopédica .

Bioimpresión

A partir de los primeros dos mil años, la tecnología de impresión 3D ha sido estudiada por firmas de biotecnología y académicos para su posible uso en aplicaciones de ingeniería de tejidos donde los órganos y las partes del cuerpo se construyen utilizando técnicas de inyección de tinta. Las capas de células vivas se depositan en un medio de gel y se acumulan lentamente para formar estructuras tridimensionales. Nos referimos a este campo de investigación con el término: bioimpresión .

Dental

Los dentistas están adoptando productos impresos en 3D a un ritmo rápido. AM ha permitido a los dentistas hacer férulas para mordeduras, protectores nocturnos, retenedores, dentaduras postizas y coronas. De hecho, hay un mercado completo para impresoras dentales como EnvisionTEC Vida . Estas impresoras les permiten a los profesionales de la odontología fabricar los aparatos en la forma exacta en que los clientes los necesitan por una fracción del costo habitual.

Comida

La fabricación aditiva invadió la industria alimentaria hace mucho tiempo. Restaurantes como Food Ink y Melisse usan esto como un punto de venta único para atraer clientes de todo el mundo.

La impresión en 3D permite que aparezcan tipos de alimentos extraños. Las pastas transparentes o cambiantes de forma podrían estar disponibles en una tienda cerca de usted en el corto plazo. Quizás, si es goloso, encontrará el ChefJet de 3D Systems en una panadería cercana. Incluso la NASA se está involucrando en el acto con pizza impresa en el espacio .

Moda

La impresión 3D ha estado en la periferia del mundo de la moda . Los aspirantes a diseñadores han estado intentando aprovechar su potencial durante mucho tiempo.

Los diseñadores están haciendo herramientas que pueden agitar el sistema de producción y venta minorista. Danit Peleg es un diseñador de moda con un buen ojo para el futuro. Si bien la implementación de la impresión 3D en la moda no es nada nuevo, el modelo de consumo que está usando en su sitio web es inmensamente inteligente. En el sitio web, los usuarios pueden diseñar su propia chaqueta y imprimirla, ajustarla y entregarla con solo unos pocos clics .

Mirando a su alrededor, uno puede ver el crecimiento de la moda impresa en 3D. Considerada la pionera de la alta costura impresa en 3D, Iris van Herpen , imprime vestidos en colaboración con i.Materialize .

Adidas prints – usuario final – sneakers de producción masiva desde hace bastante tiempo. Incluso han hecho arreglos con compañías como Carbon para usar su solución Speedcell. Las principales compañías interesadas en estas posibilidades son indicativas de una inevitable ola de crecimiento.

Tipos de tecnologías y procesos de impresión 3D

Hay varias formas de imprimir en 3D. Todas estas tecnologías son aditivas, y difieren principalmente en la forma en que las capas se construyen para crear un objeto.

Algunos métodos usan material de fusión o suavizado para extrudir capas. Otros curan una resina fotorreactiva con un láser UV (u otra fuente de energía similar) capa por capa.

Para ser más precisos: desde 2010, el grupo de la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM) «ASTM F42 – Fabricación Aditiva», desarrolló un conjunto de estándares que clasifican los procesos de Fabricación Aditiva en 7 categorías según la Terminología Estándar para Tecnologías de Fabricación Aditiva. Estos siete procesos son:

  1. Fotopolimerización de tina
    1. Estereolitografía (SLA)
    2. Procesamiento de luz digital (DLP)
    3. Producción continua de interfaz líquida (CLIP)
  2. Material Jetting
  3. Binder Jetting
  4. Extrusión de material
    1. Modelado de deposición fundida (FDM)
    2. Fabricación de filamentos fusionados (FFF)
    3. Contorno de artesanía
  5. Powder Bed Fusion
    1. Selective Laser Sintering (SLS)
    2. Sinterización directa con láser de metal (DMLS)
  6. Laminación de hojas
  7. Deposición de energía dirigida

A continuación encontrará una breve explicación de los siete procesos de impresión 3D:

Fotopolimerización de tina

Una impresora 3D basada en el método de fotopolimerización Vat tiene un contenedor lleno de resina de fotopolímero que luego se endurece con una fuente de luz ultravioleta.

Proceso de impresión 3d de fotopolimerización de tina

Esquemas de fotopolimerización de tina. Fuente de la imagen: lboro.ac.uk

Estereolitografía (SLA)

La tecnología más comúnmente utilizada en este proceso es la estereolitografía (SLA) . Esta tecnología emplea una cuba de resina de fotopolímero curable por radiación ultravioleta líquida y un láser ultravioleta para construir las capas del objeto de a una por vez. Para cada capa, el rayo láser traza una sección transversal del patrón de parte en la superficie de la resina líquida. La exposición a la luz láser ultravioleta cura y solidifica el patrón trazado en la resina y lo une a la capa inferior.

Después de trazar el patrón, la plataforma del elevador del SLA desciende una distancia igual al espesor de una sola capa, típicamente de 0,05 mm a 0,15 mm (0,002 «a 0,006»). Luego, una cuchilla llena de resina barre la sección transversal de la pieza y la vuelve a revestir con material fresco. En esta nueva superficie líquida, se rastrea el patrón de capas subsiguiente, uniendo la capa anterior. El objeto tridimensional completo está formado por este proyecto. La estereolitografía requiere el uso de estructuras de soporte que sirven para unir la parte a la plataforma del elevador y sostener el objeto porque flota en el lavabo lleno de resina líquida. Estos se eliminan manualmente después de que el objeto haya terminado.

Esta técnica fue inventada en 1986 por Charles Hull, quien también en ese momento fundó la compañía, 3D Systems.

Procesamiento de luz digital (DLP)

DLP o Digital Light Processing se refiere a un método de impresión que hace uso de polímeros ligeros y fotosensibles. Si bien es muy similar a la estereolitografía, la diferencia clave es la fuente de luz. DLP utiliza fuentes de luz tradicionales como lámparas de arco.

En la mayoría de las formas de DLP, cada capa de la estructura deseada se proyecta sobre una tina de resina líquida que luego se solidifica capa por capa a medida que la placa de construcción se mueve hacia arriba o hacia abajo. Como el proceso hace cada capa sucesivamente, es más rápido que la mayoría de las formas de impresión 3D.

Envision Tec Ultra, la impresora 3D de alta resolución MiiCraft y Lunavast XG2 son ejemplos de impresoras DLP. Las compañías que se especializan en tecnología DLP incluyen a ONO y Carbon (que inventó un subtipo de DLP llamado CLIP).

Producción continua de interfaz líquida (CLIP)

Otras tecnologías que utilizan Photopolymerisation Vat son la nueva producción ultrarrápida Continuous Liquid Interface Production o CLIP y la marginalmente usada Film Transfer Imaging y Solid Ground Curing .

Material Jetting

En este proceso, el material se aplica en gotas a través de una boquilla de diámetro pequeño, similar a la forma en que funciona una impresora común de inyección de tinta, pero se aplica capa por capa a una plataforma de construcción que crea un objeto tridimensional y luego se endurece con luz UV.

Material Jetting schematics proceso de impresión en 3D

Diagramas de Jetting de materiales. Fuente de la imagen: custompartnet.com

Binder Jetting

Con el aglomerante de aglutinante se usan dos materiales: material base de polvo y un aglutinante líquido. En la cámara de construcción, el polvo se extiende en capas iguales y el aglutinante se aplica a través de boquillas de chorro que «pegan» las partículas de polvo en forma de un objeto 3D programado. El objeto terminado se «pegó» mediante restos de aglutinante en el recipiente con el material base de polvo. Una vez finalizada la impresión, el polvo restante se limpia y se utiliza para la impresión 3D del siguiente objeto. Esta tecnología se desarrolló por primera vez en el Instituto de Tecnología de Massachusetts en 1993 y en 1995 Z Corporation obtuvo una licencia exclusiva.

Proceso de impresión 3D Binder Jetting

Extrusión de material

La tecnología más comúnmente utilizada en este proceso es el Modelado de Deposición Fundida (FDM).

Modelado de deposición fundida (FDM)

proceso de impresión 3d de fdm

Modelado de deposición fundida (FDM), un método de prototipado rápido: 1 – boquilla expulsando material fundido (plástico), 2 – material depositado (parte modelada), 3 – mesa móvil controlada. Fuente de la imagen: Wikipedia, hecha por el usuario Zureks bajo la licencia CC Attribution-Share Alike 4.0 International.

La tecnología FDM funciona utilizando un filamento de plástico o alambre metálico que se desenrolla de una bobina y suministra material a una boquilla de extrusión que puede activar y desactivar el flujo. La boquilla se calienta para fundir el material y se puede mover en ambas direcciones horizontal y vertical mediante un mecanismo controlado numéricamente, controlado directamente por un paquete de software de fabricación asistida por computadora (CAM). El objeto se produce extrudiendo material fundido para formar capas a medida que el material se endurece inmediatamente después de la extrusión desde la boquilla. Esta tecnología es ampliamente utilizada con dos tipos de materiales de filamentos plásticos: ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) y PLA (ácido poliláctico). Aunque hay muchos otros materiales disponibles que van desde propiedades de relleno de madera hasta materiales flexibles e incluso conductores.

FDM fue inventado por Scott Crump a finales de los 80’s. Después de patentar esta tecnología, fundó la empresa Stratasys en 1988. El término Fused Deposition Modeling y su abreviación FDM están registrados por Stratasys Inc.

Fabricación de filamentos fusionados (FFF)

El término exactamente equivalente, Fusion Filament Fabrication (FFF), fue acuñado por los miembros del proyecto RepRap para dar una frase que no tendría restricciones legales para su uso.

Hay muchas configuraciones de impresora 3D FFF diferentes. Los arreglos más populares son:

  • Cartesiano-XY-Head
  • Cartesian-XZ-Head
  • Delta
  • Core XY

¿Busca una descripción general de todas las impresoras FFF 3D? Utiliza nuestra herramienta y compara impresoras 3D .

Contorno de artesanía

El pionero de Contour Crafting, el Dr. Behrokh Khoshnevis de la USC, desarrolló un método que aprovecha el poder de la fabricación aditiva para construir viviendas. La fabricación de contorno utiliza esencialmente un dispositivo robótico para automatizar la construcción de estructuras grandes, como casas. Este dispositivo imprime las paredes capa por capa al extruir concreto. Las paredes se suavizan a medida que se construyen, gracias a una paleta robótica.

Powder Bed Fusion

La tecnología más comúnmente utilizada en este proceso es la Selective Laser Sintering (SLS) .

Selective Laser Sintering (SLS)

SLS usa un láser de alta potencia para fusionar partículas pequeñas de plástico, cerámica o polvos de vidrio en una masa que tiene la forma tridimensional deseada. El láser fusiona selectivamente el material en polvo escaneando las secciones transversales (o capas) generadas por el programa de modelado 3D en la superficie de un lecho de polvo. Después de escanear cada sección transversal, el lecho de polvo se baja por un espesor de capa. Luego, se aplica una nueva capa de material en la parte superior y el proceso se repite hasta que se completa el objeto.

Selective_laser_melting_system_schematic proceso de impresión en 3D

Esquema del sistema SLS. Fuente de la imagen: Wikipedia del usuario Materialgeeza bajo licencia Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

Sinterización directa con láser de metal (DMLS)

DMLS es básicamente lo mismo que SLS, pero usa metal en lugar de plástico, cerámica o vidrio.

Todo el polvo intacto permanece como está y se convierte en una estructura de soporte para el objeto. Por lo tanto, no hay necesidad de ninguna estructura de soporte que sea una ventaja sobre SLS y SLA. Todo el polvo no utilizado se puede usar para la próxima impresión. SLS fue desarrollado y patentado por el Dr. Carl Deckard en la Universidad de Texas a mediados de la década de 1980, bajo el patrocinio de DARPA.

Laminación de hojas

La laminación de hojas involucra material en hojas que se une con fuerza externa. Las hojas pueden ser de metal, papel o una forma de polímero. Las láminas de metal se sueldan por soldadura ultrasónica en capas y luego se muelen en forma de CNC. También se pueden usar hojas de papel, pero se pegan con cola adhesiva y se cortan en forma con cuchillas precisas. Una empresa líder en este campo es Mcor Technologies .

proceso de impresión en 3D de hojalata

Modelo simplificado de impresión 3D de chapa ultrasónica. Fuente de la imagen: Wikipedia del usuario Mmrjf3 compartido bajo la licencia Creative Commons Attribution 3.0 Unported.

Aquí hay un video con una impresora 3D de chapa metálica de Fabrisonic que usa fabricación aditiva combinada con fresado CNC:

… y aquí hay una descripción general de las impresoras 3D de Mcor que usan hojas de papel A4 estándar:

Deposición de energía dirigida

Este proceso se usa principalmente en la industria metalúrgica de alta tecnología y en aplicaciones de fabricación rápida. El aparato de impresión 3D generalmente está conectado a un brazo robótico de ejes múltiples y consiste en una boquilla que deposita polvo metálico o alambre sobre una superficie y una fuente de energía (láser, haz de electrones o arco de plasma) que lo funde, formando un objeto sólido.

Proceso de impresión 3D de deposición de energía directa

Deposición energética dirigida con polvo de metal y fusión de láser. Fuente de la imagen: proyecto Merlin

Sciaky es una importante compañía de tecnología en esta área y aquí está su presentación de video que muestra la fabricación de aditivos por haz de electrones:

Materiales

Se pueden usar seis tipos de materiales en la fabricación aditiva: polímeros, metales, hormigón, cerámica, papel y ciertos comestibles (por ejemplo, chocolate). Los materiales a menudo se producen en materia de alimentación de alambre ( filamento ), forma de polvo o resina líquida. Las siete técnicas de impresión en 3D descritas anteriormente cubren el uso de estos materiales, aunque los polímeros son los más comúnmente utilizados y algunas técnicas de aditivos se prestan para el uso de ciertos materiales sobre otros. Obtenga más información sobre los materiales que puede usar para la impresión 3D en nuestra página de materiales .

Historia de la impresión en 3D

En la historia de la fabricación, los métodos sustractivos a menudo han sido lo primero. La provincia del mecanizado (que generaba formas exactas con alta precisión) era generalmente un asunto sustractivo, desde la clasificación y el torneado hasta el fresado y el rectificado.

Las primeras aplicaciones de fabricación aditiva han estado en el extremo de la sala de herramientas del espectro de fabricación. Por ejemplo, la creación rápida de prototipos fue una de las primeras variantes de aditivos y su misión era reducir el tiempo de entrega y el costo de desarrollar prototipos de nuevas piezas y dispositivos, lo que antes solo se hacía con métodos substractivos de herramientas (normalmente de forma lenta y costosa). Sin embargo, a medida que pasan los años y la tecnología avanza continuamente, los métodos aditivos se mueven cada vez más hacia el final de la fabricación en la producción. Ahora, en algunos casos, las partes que antes eran la única opción de los métodos de sustracción pueden obtenerse de forma más rentable mediante aditivos.

Sin embargo, la integración real de las nuevas tecnologías de aditivos en la producción comercial es esencialmente una cuestión de complementar los métodos de sustracción en lugar de desplazarlos por completo. Las predicciones para el futuro de la fabricación comercial, a partir del período de la infancia ya comenzado, indican que las empresas de fabricación necesitarán ser usuarios flexibles y en constante mejora de todas las tecnologías disponibles para seguir siendo competitivas.

Futuro de la impresión 3D

Algunos defensores de la fabricación aditiva predijeron que este desarrollo tecnológico cambiará la naturaleza del comercio, ya que los usuarios finales podrán hacer gran parte de su propia fabricación en lugar de dedicarse al comercio para comprar productos de otras personas y corporaciones.

Ya existen impresoras 3D capaces de imprimir en color y múltiples materiales, y seguirán mejorando hasta el punto en que se puedan producir productos funcionales (electrónicos). Con efectos en el uso de energía, reducción de desechos, personalización, disponibilidad de productos, medicina, arte, construcción y ciencias, la impresión en 3D cambiará el mundo de la fabricación tal como lo conocemos.

Servicios de impresión 3D

Si no está seguro de si la impresión 3D es la herramienta adecuada para usted, y desea probar las posibilidades sin tener que comprar una impresora 3D, un servicio de impresión en 3D podría ser el mejor camino para usted.

Existen servicios de impresión en 3D como Shapeways , Ponoko y Sculpteo que pueden imprimir un objeto desde un archivo digital que usted simplemente carga en su sitio web. ¡Incluso puede vender sus diseños en 3D en su sitio web y ganar un poco de dinero con eso!

Mercados 3D

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