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La impresión 3D: Una introducción a la manufactura aditiva

impresión 3D

Impresora 3D

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La introducción de la impresión 3D o manufactura aditiva sin duda ha presentado diversos beneficios en diversas áreas. Por ejemplo, la optimización de cadenas de suministro, logística y procesos de manufactura.

Recientemente, ha tomado mayor auge, debido a que es una de las tecnologías que forman parte de la Industria 4.0. Permite la impresión de moldes, inyectores de combustible, joyas, herramientas. También es primordial que dichos productos cubran diversos parámetros.

Los más importantes son de tipo mecánicos y últimamente, estéticos. Por ejemplo, los productos como molduras, juguetes, partes de calzado deportivo y hasta alimentos. En esta publicación te platico sobre lo básico que se debes conocer de la impresión 3D.

La manufactura aditiva es el proceso de unir materiales para crear objetos en tres dimensiones. Usualmente se hace colocando capa sobre capa de material. Asimismo, recibe nombres como prototipado rápido o manufactura rápida.

A diferencia de las técnicas de manufactura convencional, como el maquinado o estampado. Técnicas donde se remueve material de una pieza base u hoja de metal. La manufactura aditiva o impresión 3D, crea objetos agregando material.

Antecedentes de la impresión 3D

Los orígenes de la impresión 3D

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se sitúan a finales de los años 80. El ingeniero estadounidense Charles Hull patenta el sistema conocido como estereolitografía (SLA).

Fue el primer proceso de prototipado rápido. Su método se basaba en la solidificación de finas capas de resina fotosensible por medio de su exposición a un láser de luz ultravioleta. Asimismo, entre 1988 y 1989, las empresas japonesas NTT y Sony/D-MEC comenzaron a comercializar sus versiones de máquinas de estereolitografía.

Posteriormente, en 1990, la empresa Electro Optical Systems en Alemania, empezó a producir su propio sistema conocido como Stereos. En 1991 Stratasys lanza su primera impresora 3D con esta tecnología de prototipado. Esto la convirtió en el sistema más democratizado y popular de la actualidad.

En 1992 sale a la luz el tercer sistema de impresión 3D: el Sinterizado por Láser Selectivo. Fué desarrollado por los doctores Carl Deckard y Joe Beaman de la Universidad de Texas.

Un año después, en 1993 un grupo de estudiantes del MIT patentó la tecnología que habían estado desarrollando. Las técnicas de impresión tridimensional (3DP). Fueron muy parecidas a la de las impresoras de tinta convencionales.

Más adelante, en 1995 la famosa compañía ZCorp también se haría con la licencia en exclusiva. Esto la convirtió en el fabricante y distribuidor a nivel mundial. Así, en 1996, el mercado del prototipado rápido ya se había asentado.

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Con la llegada de los tres principales representantes de cada una de las tecnologías de fabricación. Finalmente, el término de impresión 3D ya estaba consolidado.

Ante este nuevo panorama de revolución en la tecnología de fabricación de impresoras 3D, comienzan a surgir las primeras investigaciones.

Se enfocaron principalmente en experimentar con diversos tipos de materiales y optimización de las técnicas mencionadas.

impresion 3d
Diversos materiales para impresión 3D.

Tecnologías base de la impresión 3D

Son factores determinantes de este fenómeno, la facilidad de digitalizar productos. También la existencia de nuevos formatos abiertos de representación digital ayudada bastante.

Finalmente, la aparición de nuevas máquinas de producción a bajo costo. El elemento central que lidera este posible cambio en los modos de producción es la facilidad para transformar objetos físicos en datos.

Posteriormente se convierten los datos en objetos físicos. Las tecnologías que están detrás de este nuevo modelo de producción se agrupan en tres áreas:

a) Digitalización: un paso facilitado por la proliferación de software distribuido bajo la modalidad de código abierto. OpenSCAD, Blender o Parametric Parts, son ejemplos de programas para el diseño y la representación de objetos 3D. Las herramientas de captura de datos.

También llamadas de escaneado, han avanzado de forma importante los últimos años. Cuentan con interfaces más simples. Esto permite que puedan ser utilizadas por personas que no son profesionales en el tema.

b) Gestión de objetos en formato digital: los formatos de archivos digitales que representan modelos de objetos son varios. Tradicionalmente se ha utilizado el formato DWG (DraWinG), de la aplicación Autocad.

Han surgido otros como STL (Stereo Lithography), de 3D Systems, y AMF (Additive Manufacturing Format). Este último usa el lenguaje estándar de marcas XML.

c) Producción: existen dos categorías de máquinas de fabricación digital. Las de tecnología aditiva son las que añaden capas de material hasta construir un objeto. Mientras que las de tecnología sustractiva operan en base a retirar material.

impresora 3d
Objetos impresos en 3D

Conclusiones

Aprendiste que la impresión 3D o fabricación aditiva es una de las técnicas más populares en la actualidad. Su mayor ventaja es su versatilidad. Permite elaborar prácticamente cualquier objeto, sin importar su geometría.

La impresión 3D funciona principalmente a partir de la deposición de material capa por capa. Existe un conjunto de características que le proporcionan ventajas competitivas.

Principalmente frente a cualquier otro proceso de fabricación industrial. Una de ellas es, la posibilidad de conseguir piezas cuya complejidad geométrica es independiente del costo.

Esto facilita la materialización de objetos en la impresión 3D. Todo esto sin importar que posean diferentes espesores, curvas pronunciadas, formas irregulares e incluso ahuecados.

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Sobre el Autor

Luis Antonio Mier Quiroga

Académico desde hace 15 años, enseñando materias relacionadas a electrónica, automatización y control. Ha dirigido, realizado y colaborado en proyectos de investigación y desarrollo tecnológico y es autor de publicaciones en revistas especializadas.