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Impresoras 3d

impresora 3d creality cr10 2018

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 realiza mediante procesos aditivos. En un proceso aditivo, un objeto se crea al colocar capas sucesivas de material hasta que se crea el objeto. Cada una de estas capas se puede ver como una sección transversal horizontal del objeto eventual.

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

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

¿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 un software de modelado 3D o se basa en datos generados con un escáner 3D. Con un escáner 3D puedes crear una copia digital de un objeto.

Escáneres 3D

Actualmente, los precios de los escáneres 3D van desde los costosos escáneres 3D de grado industrial hasta los escáneres de bricolaje de $ 30 que cualquiera puede hacer en casa. Hemos creado una guía práctica para la tecnología de escaneo aquí , clasificándolas por precio, velocidad, precisión y capacidades de software.

Software de modelado 3D

Software de modelado 3D vienen en muchas formas. Existe un software de grado industrial que cuesta miles de dólares al año por licencia, pero también software gratuito de código abierto, como Blender , por ejemplo. Puede encontrar algunos tutoriales en video 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 dado lugar al auge del software adecuado para nichos específicos. Como resultado, existen aplicaciones de software en el mercado que se adaptan al sector aeroespacial o al transporte , diseño de muebles o telas y moda, entre muchas otras.

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

Ahora que tiene un modelo 3D, el siguiente paso es prepararlo para poder imprimirlo en 3D.

Rebanado: del modelo 3D a la impresora 3D

Tendrá que cortar un modelo 3D para poder imprimirlo en 3D. Cortar es dividir un modelo 3D en cientos o miles de capas horizontales y se hace con el software de corte .

A veces es posible dividir un archivo 3D dentro de un software de modelado 3D o en la propia impresora 3D. También es posible que se vea obligado a utilizar una determinada herramienta de corte para una determinada impresora 3D.

Cuando su modelo 3D está cortado, 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 de impresora 3D con la que trabajes. 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 decidir si debe comprar una impresora 3D premontada o un kit de impresora 3D de bricolaje . Lea más en nuestra guía de compradores Impresoras 3D para principiantes .

¿Qué impresora 3D es adecuada para usted?

¿Quieres comprar una impresora 3D pero tienes un presupuesto ajustado? Comenzar su viaje hacia la impresión 3D no tiene por qué ser caro. Hay muchas impresoras 3D baratas de menos de $ 250.

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

¿Cuánto cuesta una impresora 3D?

Entonces, ¿qué determina el precio de una impresora 3D?

Para empezar: piezas . Cuando un fabricante utiliza piezas de alta calidad (motores, armazón, componentes electrónicos), esto afectará el precio del producto final. Cuando las partes son de alta calidad, no significa automáticamente que las impresiones salgan bien, también hay muchos otros factores que juegan un papel importante.
Cuando un fabricante decide ir barato en piezas, puede comercializar el producto a un buen precio. Por otro lado, no significa automáticamente que una impresora 3D barata le dé resultados de impresión incorrectos. Pero probablemente tendrás que poner más tiempo y esfuerzo para llegar al mismo nivel.

En segundo lugar hay Investigación y Desarrollo . Pueden pasar años de trabajo preliminar e ingeniería antes de que el producto final sea una impresora 3D estable y de alta calidad. La mano de obra puede convertirse en horas extras costosas que, por supuesto, deben recuperarse.

El siguiente elemento que influye en el precio de una impresora 3D es: el ensamblaje . En general, es más económico y más eficiente enviar solo las piezas en comparación con una impresora 3D totalmente ensamblada . Esto puede ser en forma de un kit de bricolaje o una impresora 3D semi-ensamblada . Esto no significa necesariamente que todos los kits de bricolaje o las impresoras 3d semi-ensambladas sean baratas. Porque algunos kits de bricolaje contienen piezas de tan alta calidad que, aunque tenga que montarlo usted mismo, todavía es bastante caro. Además, algunas marcas que comercializan kits de “hágalo usted mismo” dedican mucho tiempo y esfuerzo a realizar tutoriales educativos y se centran en el servicio al cliente, que tampoco es barato.

Y esto nos lleva al último punto que determina el precio de la impresora 3D : servicio al cliente y garantía .

Existe la posibilidad de que surjan problemas cuando compre una impresora 3D . En caso de que haya elegido una impresora 3D de una marca establecida, pagará más, pero tendrá la seguridad de que siempre hay soporte para respaldarlo. Además, cuando, por ejemplo, algo se rompe durante el envío, se alegrará de haber elegido un producto con garantía.

Industria de impresión 3D

Se espera que la industria de impresión 3D en todo el mundo aumente de $ 3.07 B en ingresos en 2013 a $ 12.8B para 2018, y exceda de $ 21B en ingresos a nivel mundial para 2020. A medida que evoluciona, la tecnología de impresión 3D está destinada a transformar a casi todas las principales industrias y cambiar la Cómo vivimos, trabajamos y jugamos en el futuro.
Fuente: Informe Wohlers 2015

La industria de la impresión 3D abarca muchas formas de tecnologías y materiales. Cuando la mayoría de la gente piensa en la impresión en 3D, visualizan una impresora 3D de escritorio simple, pero eso es solo la punta del iceberg. 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 industrias diversas con una gran variedad de aplicaciones diferentes.

En el primer semestre de 2017, el estado de la impresión en 3D de Sculpteo informó sus usos en sectores industriales como:

Bienes de consumo (17%)
Bienes Industriales (17%)
Alta tecnología (13%)
Servicios (9%)
Sectores sanitarios (7%).
En el tercer trimestre de 2017, Materialise reportó un aumento en los 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 las mismas aplicaciones en aumento dentro de la industria a medida que el campo crece.

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

Las impresoras 3D FFF / FDM son las impresoras 3D más utilizadas a partir de 2018, con SLS en segundo lugar. Aunque, a lo largo de los años la impresión en metal ha ido subiendo. Esto es de esperar ya que hay cantidades masivas de R y D en el lado metálico de la fabricación de aditivos . 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 metal.

Ejemplos y aplicaciones de impresión 3D

Las aplicaciones incluyen prototipado rápido, maquetas y maquetas a escala arquitectónica, prótesis impresas en 3D y accesorios de películas.

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

Educación

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

Los fabricantes de impresoras 3D de escuelas primarias y secundarias han asumido un papel más directo en la educación. Las empresas suelen emprender programas para promover las tecnologías. Estos programas sirven como una forma más barata para que las escuelas hagan que las impresoras 3D estén disponibles para su uso en clases.

Los programas como Crear proyecto educativo permiten a las escuelas integrar tecnologías de fabricación aditivas en su plan de estudios sin costo alguno. 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 permite a la empresa mostrar qué pueden hacer las impresoras 3D en un entorno educativo.

De manera similar, ciertas compañías brindan planes de lecciones a las escuelas, enseñando a los niños cómo usarlas (y algunas veces construirlas). Esto es importante ya que muchas escuelas pueden no tener a nadie en el personal con experiencia abundante 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 a escala de una ciudad. A lo largo de este tipo de proyectos, los profesores los guían a través de la investigación, el desarrollo y la impresión. Tales programas dan una meta mucho más específica y un nivel de enfoque que las clases regulares no tienen.

Universidades

Si bien los títulos específicos de fabricación aditiva son un advenimiento bastante nuevo , las universidades han estado utilizando impresoras 3D en otras disciplinas. Hay muchos cursos educativos que se pueden tomar para interactuar con la impresión 3D. Las universidades ofrecen cursos sobre cosas que son adyacentes a la impresión 3D como CAD y diseño 3D, que se pueden aplicar a la impresión 3D en una etapa determinada.

En términos de prototipos, muchos programas universitarios están recurriendo a las impresoras. Existen especializaciones en fabricación aditiva que se pueden obtener a través de títulos 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 emplean la impresión 3D para uso funcional. Si bien la mayoría de los estudios aún emplean impresoras para modelos, los ingenieros médicos y aeroespaciales las están utilizando para crear nuevas tecnologías. Los laboratorios médicos están produciendo todo tipo de bioimpresoras y diseños para prótesis. Los ingenieros también están incorporando la impresión en los diseños de automóviles y aviones.

Talleres & Cursos Online

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

También puedes enseñarte gratis viendo videos de YouTube. Muchos YouTubers y tutores en línea se ganan la vida armando impresoras 3D y creando tutoriales gratuitos.

Las impresoras de metal son caras y requieren algún entrenamiento antes de poder operarlas. Esto requiere talleres en persona como los ofrecidos por 3DMT . Los fabricantes de aeroespacial / defensa, generación de energía y electrónica asisten a dos días de instrucción en profundidad y reciben una descripción detallada de las tecnologías de impresión 3D, seguidas de un currículo intensivo y práctico sobre cómo usar impresoras de metal en la creación de prototipos y la producción. Los cursos de este tipo son más profesionales y, a menudo, se dirigen a empresas, en lugar de a individuos. Pueden ser un gran lugar para aprender a usar equipos que normalmente están fuera del alcance del consumidor habitual.

Prototipado rápido

Los fabricantes han usado durante mucho tiempo impresoras 3D en su proceso de diseño para crear prototipos. El uso de impresoras 3D para estos fines se denomina creación rápida de prototipos .

¿Por qué utilizar impresoras 3D para prototipado rápido?
En resumen: es rápido y relativamente barato. Nike utiliza impresoras 3D para crear prototipos de tacos en ejecución. Antes gastaban miles de dólares (y esperaban semanas) en un prototipo antes de poder tenerlo en sus manos. Ahora, el costo es solo una fracción de lo que era, y los cambios al archivo 3D se pueden hacer instantáneamente y el prototipo se puede volver a imprimir el mismo día.

Fabricación rápida

Además de la creación rápida de prototipos, la impresión 3D también se utiliza para la fabricación rápida . La fabricación rápida es un nuevo método de fabricación en el que las empresas utilizan impresoras 3D para la fabricación a medida de tiradas cortas / lotes pequeños. En esta forma de fabricación, los objetos impresos no son prototipos, sino herramientas, moldes o productos de uso final.

Automotor

Los fabricantes de automóviles, los restauradores y los reparadores han estado utilizando la impresión 3D durante mucho tiempo. Los expertos de la industria automotriz solo esperan que el uso de tecnologías de fabricación aditiva crezca en los próximos años. Las empresas lo utilizan para producir no solo piezas, sino también herramientas, plantillas y accesorios. También ha permitido la fabricación bajo demanda, lo que lleva a niveles de stock más bajos para piezas de repuesto.

El fabricante de automóviles Koenigseg usa piezas de fibra de carbono en su auto One: 1. Gracias a una impresora 3D Dimension SST 1200es, la empresa ahorró un 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. Se encuentran básicamente en medio de interrumpir su propia cadena de suministro mediante la impresión de piezas de repuesto a pedido con una impresora de metal.

Aunque los fabricantes a gran escala son los usuarios dominantes de la impresión 3D, otros entusiastas de los automóviles también están dejando su marca. Los ingenieros de automóviles de todo el mundo están utilizando piezas impresas para restaurar automóviles viejos. Un ejemplo es cuando los ingenieros australianos imprimieron partes para devolver a la vida un Tipo C delage . Al hacerlo, tuvieron que imprimir las piezas que estaban fuera de producción durante décadas y tuvieron éxito.

Aviación

La industria de la aviación actualmente utiliza la impresión 3D en muchas formas diferentes. Boeing ha estado explorando el potencial de las partes impresas y los aviones durante mucho tiempo . En 2015, se estimó 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 ahorra a la compañía 2 – 3 millones por avión.

Del mismo modo, en el lado del proveedor de impresoras 3D, hay empresas que se hacen un hueco en la fabricación de máquinas específicamente para la producción de aviones. Una de esas máquinas es el H2000 de Stratasys , que utiliza un mecanismo de construcción infinito.

Aeroespacial

Si desea ver la impresión 3D aplicada de la manera más salvaje posible, no busque más allá de la industria aeroespacial . Desde materiales hasta impresoras de conceptos, están realizando algunas de las investigaciones más interesantes e innovadoras en todo el campo, todo con el propósito de hacer que la exploración interestelar sea más habitable.

El viaje espacial requiere un exterior ultra duradero. Múltiples organizaciones, como la NASA, han estado perfeccionando el blindaje de los transbordadores usando impresoras 3D.

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

De manera similar, los investigadores de la Universidad de Ottawa llevaron esta idea un paso más allá al proponer impresoras autorreplicantes que procesan el suelo lunar . Estas impresoras, aunque todavía son 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 dejar la impresora allí para construir más máquinas.

Construcción

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

Del mismo modo, países como China están experimentando con la impresión 3D en la construcción . Un proyecto de WinSun con sede en Shanghai utiliza materiales reciclables para imprimir casas por $ 4,800 dólares por unidad . En este caso, todas las piezas 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 fuera de la caja. La robótica en el sitio, por ejemplo, ha estado trabajando con el concepto de aumentar los volúmenes de compilación al montar impresoras en cables y monitorear el proceso con drones . Estos conceptos están evolucionando rápidamente con el tiempo, pero tienen un largo camino por recorrer.

Elaboración de contornos

El Dr. Behrokh Khoshnevis de la USC, pionero de la elaboración de contornos, desarrolló un método que aprovecha el poder de la fabricación de aditivos para construir viviendas. La elaboración de contornos esencialmente utiliza un dispositivo robótico para automatizar la construcción de grandes estructuras como las casas. Este dispositivo imprime paredes capa por capa extruyendo el hormigón. Las paredes se alisan a medida que se construyen, gracias a una paleta robótica.

Arquitectura

Los arquitectos fueron uno de los primeros en adoptar la tecnología de impresión 3D. Cuando los arquitectos deben presentar su trabajo como un modelo a escala física, la impresión 3D siempre será una forma 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 los clientes.

Productos de consumo

Aunque la creación de prototipos sigue siendo el uso número uno de las impresoras, hay muchas instancias de compañías que producen productos para usuarios finales con impresoras 3D.

Mueble

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

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

Para obtener más información, consulte esta lista con impresoras 3D a gran escala lo suficientemente grandes como para imprimir muebles.

Iluminación

Hay bastantes accesorios de iluminación de diseño y pantallas para lámparas que utilizan la impresión 3D. A partir de ahora, no hay producciones en masa. Las lámparas colgantes U-TL de la compañía holandesa V3RS se envuelven alrededor de un tubo fluorescente, proporcionando una forma única para las soluciones de iluminación. Pueden tomar la forma de flores u otras formas que agreguen un 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 la óptica de impresión ya se está utilizando para varias lámparas y matrices de LED. Está alterando la forma en que proyectamos y producimos luz.

Accesorios / joyas

Las impresoras 3D son excelentes para hacer adornos y pequeños complementos para nuestra vida diaria. 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 se utilizan para producir joyas. Solidscape en realidad tiene una línea completa de este tipo de máquinas, lo que indica que el mercado está ahí.

Médico

La perspectiva para el uso médico de la impresión 3D está evolucionando a un ritmo extremadamente rápido a medida que los especialistas están comenzando a utilizar la impresión 3D en formas más avanzadas. Los pacientes de 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 3D están ayudando en la cirugía ortopédica .

Bioimpresión

Desde el principio, la tecnología de impresión 3D ha sido estudiada por firmas de biotecnología y academia para su posible uso en aplicaciones de ingeniería de tejidos donde los órganos y 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

La industria dental está adoptando productos impresos en 3D a un ritmo rápido. AM ha permitido a los dentistas hacer férulas para mordidas, guardias nocturnas, retenedores, dentaduras postizas y coronas. De hecho, existe todo un mercado para las impresoras dentales como EnvisionTEC Vida . Estas impresoras permiten a los profesionales dentales fabricar electrodomésticos con 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 utilizan esto como un punto de venta único para atraer clientes de todo el mundo.

La impresión 3D está permitiendo que surjan tipos de comida extraños. Las pastas transparentes o que cambian de forma podrían estar disponibles en una tienda cercana a usted en cualquier momento. Incluso la NASA se está involucrando con la pizza impresa en el espacio .

Moda

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

Los diseñadores están haciendo herramientas que pueden sacudir el sistema de producción y venta al por menor. Danit Peleg es una diseñadora 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 consumidor que está utilizando en su sitio web es inmensamente inteligente. En el sitio web, los usuarios pueden diseñar su propia chaqueta e imprimirla, ajustarla y entregarla en unos pocos clics .

Mirando a su alrededor, se 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.

El Adidas Futurecraft 4D tiene una suela impresa en 3D. Adidas ha hecho arreglos con Carbon para utilizar su proceso de impresión 3D DLS . Las grandes empresas que se interesan por 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 se construyen las capas para crear un objeto.

Algunos métodos utilizan material de fusión o ablandamiento para extruir capas. Otros curan una resina foto-reactiva con un láser UV (u otra fuente de luz similar) capa por capa.

Para ser más precisos: desde 2010, el grupo de la Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM) “ASTM F42 – Fabricación aditiva”, desarrolló un conjunto de estándares que clasifican los procesos de Fabricación Aditiva en 7 categorías de acuerdo con la Terminología Estándar para Tecnologías de Fabricación Aditiva

Fotopolimerización de la cuba

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 UV.

Proceso de impresión 3d de fotopolimerización de cuba.

Esquemas de fotopolimerización de la cuba. Fuente de la imagen: lboro.ac.uk
Estereolitografía (SLA)
La tecnología más utilizada en este proceso es la estereolitografía (SLA) . Esta tecnología emplea una cuba de resina de fotopolímero curable por ultravioleta líquida y un láser ultravioleta para construir las capas del objeto de una en una. Para cada capa, el rayo láser traza una sección transversal del patrón de la parte en la superficie de la resina líquida. La exposición al láser ultravioleta cura y solidifica el patrón trazado en la resina y lo une a la capa de abajo.

Una vez que se ha trazado el patrón, la plataforma elevadora del SLA desciende una distancia igual al grosor de una sola capa, típicamente de 0.05 mm a 0.15 mm (0.002 ″ a 0.006 ″). Luego, una cuchilla rellena de resina barre la sección transversal de la pieza y la vuelve a recubrir con material fresco. En esta nueva superficie líquida, el patrón de la capa posterior se traza, 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 sujetar la parte a la plataforma del elevador y para sostener el objeto porque flota en la cubeta llena de resina líquida. Estos se eliminan manualmente después de que se termina el objeto.

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 utiliza 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 en una tina de resina líquida que luego se solidifica capa por capa a medida que la placa de montaje se mueve hacia arriba o hacia abajo. A medida que el proceso realiza cada capa sucesivamente, es más rápido que la mayoría de las formas de impresión 3D.

El Envision Tec Ultra, la impresora 3D de alta resolución MiiCraft y Lunavast XG2 son ejemplos de impresoras DLP.

Producción continua de interfaz líquida (CLIP)
El proceso más nuevo y más rápido que utiliza fotopolimerización Vat se llama CLIP , abreviatura de la producción continua de interfaz líquida, inventado por una empresa llamada Carbon. Carbon ha lanzado dos impresoras 3D:

Impresora 3D Carbon M1
Impresora 3D Carbon M2
Síntesis de luz digital

El corazón del proceso CLIP es la tecnología de síntesis de luz digital . En esta tecnología, la luz de un motor de luz LED de alto rendimiento personalizado proyecta una secuencia de imágenes UV que exponen una sección transversal de la parte impresa en 3D, lo que hace que la resina curable UV se cure parcialmente de forma controlada. El oxígeno pasa a través de la ventana permeable al oxígeno creando una delgada interfaz líquida de resina sin curar entre la ventana y la parte impresa conocida como la zona muerta. La zona muerta es tan delgada como diez de micras. Dentro de la zona muerta, el oxígeno impide que la luz cure la resina situada más cerca de la ventana, lo que permite el flujo continuo de líquido debajo de la parte impresa. Justo por encima de la zona muerta, la luz UV proyectada hacia arriba causa una cascada como curado de la parte.

La simple impresión con solo el hardware de Carbon no permite propiedades de uso final con aplicaciones del mundo real. Una vez que la luz ha moldeado la pieza, un segundo proceso de curado programable logra las propiedades mecánicas deseadas al hornear la pieza impresa en 3D en un baño o horno térmico. El curado térmico programado establece las propiedades mecánicas al desencadenar una reacción química secundaria que hace que el material se fortalezca para lograr las propiedades finales deseadas.

Las piezas impresas con Digital Light Synthesis ™ son mucho más como piezas moldeadas por inyección. Digital Light Synthesis ™ produce propiedades mecánicas consistentes y predecibles, creando partes sólidas en el interior.

Chorro de material

En este proceso, el material se aplica en gotitas a través de una boquilla de diámetro pequeño, similar a la forma en que funciona una impresora de papel de inyección de tinta común, pero se aplica capa por capa a una plataforma de construcción que forma un objeto 3D y luego se endurece con luz UV.

Proceso de impresión de material esquemático 3d impresión
Esquemas de chorro de material. Fuente de la imagen: custompartnet.com
Binder Jetting
Con el aglomerante se utilizan dos materiales: polvo base y un aglutinante líquido. En la cámara de construcción, el polvo se distribuye en capas iguales y el aglutinante se aplica a través de boquillas de inyección que “pegan” las partículas de polvo en la forma de un objeto 3D programado. El objeto terminado está “pegado” por los restos de aglutinante en el contenedor con el material en polvo. Una vez finalizada la impresión, el polvo restante se limpia y se utiliza para imprimir en 3D el 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.

Extrusión de material

La tecnología más utilizada en este proceso es el Fused Deposition Modeling (FDM).

Modelado de deposición fundida (FDM)
fdm proceso de impresión 3d
Modelado de deposición fundida (FDM), un método de creación rápida de prototipos: 1 – boquilla que expulsa material fundido (plástico), 2 – material depositado (pieza modelada), 3 – mesa móvil controlada. Fuente de la imagen: Wikipedia, realizada por el usuario Zureks bajo la licencia internacional CC Attribution-Share Alike 4.0.
La tecnología FDM funciona con un filamento de plástico o un cable 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 tanto en dirección horizontal como vertical mediante un mecanismo controlado numéricamente, controlado directamente por un paquete de software de fabricación asistida por computadora (CAM). El objeto se produce extruyendo material fundido para formar capas a medida que el material se endurece inmediatamente después de la extrusión de la boquilla. Esta tecnología es más ampliamente utilizada con dos tipos de material de filamento plástico: ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) y PLA (ácido poliláctico). Aunque hay muchos otros materiales disponibles que varían en propiedades desde 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, comenzó la compañía Stratasys en 1988. El término Fused Deposition Modeling y su abreviatura a FDM son marcas registradas de Stratasys Inc.

Fabricación de filamentos fundidos (FFF)
El término exactamente equivalente, Fused Filament Fabrication (FFF), fue acuñado por los miembros del proyecto RepRap para dar una frase que no estaría legalmente restringida en su uso.

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

Cartesian-XY-Head
Cartesian-XZ-Head
Delta
Core XY
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Polvo de cama de fusión

La tecnología más utilizada en este proceso es la sinterización selectiva por láser (SLS) .

Sinterización selectiva por láser (SLS)

SLS utiliza un láser de alta potencia para fusionar pequeñas partículas de polvos de plástico, cerámica o vidrio en una masa que tiene la forma tridimensional deseada. El láser fusiona selectivamente el material en polvo al escanear 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 reduce un grosor de una 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 3d
Esquema del sistema SLS. Fuente de la imagen: Wikipedia del usuario Materialgeeza bajo licencia Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
Sinterizado láser directo de metal (DMLS)
DMLS es básicamente lo mismo que SLS, pero utiliza 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 puede usarse para la próxima impresión. SLS fue desarrollado y patentado por el Dr. Carl Deckard en la Universidad de Texas a mediados de los años 80, bajo el patrocinio de DARPA.

Laminación de la hoja

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

Modelo simplificado de impresión por ultrasonidos en chapa metálica 3D. Fuente de la imagen: Wikipedia del usuario Mmrjf3 compartida bajo Creative Commons Attribution 3.0 Unported license.
Aquí hay un video con una descripción general de las impresoras Mcor 3D que utilizan hojas de papel A4 estándar:

Deposición de energía dirigida

Este proceso se utiliza principalmente en la industria del metal de alta tecnología y en las aplicaciones de fabricación rápida. El aparato de impresión 3D suele estar unido a un brazo robótico multieje y consiste en una boquilla que deposita polvo metálico o alambre en 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 Directa de Energía.

Deposición Dirigida de Energía con polvo metálico y fundición láser. Fuente de la imagen: Proyecto Merlin.
Materiales
Se pueden usar seis tipos de materiales en la fabricación de aditivos: polímeros, metales, concreto, cerámica, papel y ciertos comestibles (por ejemplo, chocolate). Los materiales a menudo se producen en material de alimentación de alambre ( filamento ), polvo o resina líquida. Las siete técnicas de impresión 3D descritas anteriormente cubren el uso de estos materiales, aunque los polímeros son los más comúnmente utilizados y algunas técnicas aditivas se prestan para el uso de ciertos materiales sobre otros. Lea más sobre los materiales que puede usar para la impresión 3D en nuestra página de materiales de impresoras 3D .

Historia de la impresión 3D

En la historia de la fabricación, los métodos sustractivos a menudo son lo primero. La provincia de mecanizado (generando formas exactas con alta precisión) fue generalmente un asunto sustractivo, desde la presentación y el torneado a través del fresado y 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 aditivas y su misión era reducir el tiempo y el costo de desarrollo de los prototipos de nuevas piezas y dispositivos, que antes solo se realizaba con métodos de sustracción de herramientas (normalmente de forma lenta y costosa). Sin embargo, a medida que pasan los años y la tecnología avanza continuamente, los métodos aditivos avanzan cada vez más hacia el final de producción de la fabricación. Las partes que antes eran la única provincia de los métodos sustractivos ahora pueden en algunos casos hacerse más rentables a través de métodos aditivos.

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

Futuro de la impresión 3D

Algunos defensores de la fabricación aditiva prevén que este desarrollo tecnológico cambiará la naturaleza del comercio, ya que los usuarios finales podrán realizar gran parte de su fabricación en lugar de participar en el comercio para comprar productos de otras personas y corporaciones.

Las impresoras 3D capaces de producir en color y múltiples materiales ya existen y continuarán mejorando hasta un punto donde los productos funcionales (electrónicos) podrán imprimirse. Con los efectos en el uso de energía, la reducción de desperdicios, la personalización, la disponibilidad de productos, la medicina, el arte, la construcción y las ciencias, la impresión 3D cambiará el mundo de la fabricación como lo conocemos.

Servicios

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

Ejemplos de servicios son: Shapeways , Ponoko y Sculpteo . Pueden imprimir un objeto desde un archivo digital que simplemente cargue en su sitio web. ¡Incluso puedes vender tus diseños en 3D en sus sitios web y ganar un poco de dinero con ellos!

Mercados 3D

Si no tiene las habilidades para diseñar sus propios modelos 3D, todavía puede imprimir algunos objetos muy bonitos. Los mercados en 3D, como Pinshape y CGTrader, contienen archivos de modelos en 3D que puede descargar por un pequeño cargo o de forma gratuita.