Impresión 3D en Casa

Figura Impresa en 3D
Fotografia: Crative Tools bajo CC License

Que es impresión en 3D?

Es un método de producción de partes en 3 dimensiones por medio de adición de material en capas que se apilan una sobre la otra hasta formar el objeto solido. Diferentes métodos han sido desarrollados para producir piezas en 3D, pero tal vez el método más común para impresoras de pequeño formato es el método de fusión e inyección de material. En teoría la impresión 3D puede utilizar cualquier material, pero en general se utiliza plástico se por su versatilidad y costo.

Principio de impresión 3D por capas
Imagen: Tecnología Propia - Derechos Reservados

Sistema de Inyección de Material
Imagen: Tecnología Propia - Derechos Reservados

Principio del Método Inyección


El método de inyección con plástico utiliza normalmente el material en forma de fibra que se almacena en un rollo o tambor. El material es empujado a travez de una boquilla en el cual el material es calentado a su punto de fusión y es dosifica. Un sistema de de servo motores controla la posición de la boquilla en 3 dimensiones de acuerdo a los comandos suministrados por un computador o sistema de procesamiento central. La información de la forma y las dimensiones de la parte son extraídas de un modelo virtual 3D que es producido en el computador por un programa de CAD.

Tecnología Asequible

La tecnología de modelacion tridimensional  ha existido por más de 2 décadas, pero a sido tradicionalmente de alto costo y manejada por unas pocas compañías. Sin embargo en años recientes, varias iniciativas de individuos en colaboración con la academia han desarrollando impresoras 3D más económicos que han hecho posible que nuevos usuarios accedan a la tecnología y se integren a la era de la manufactura personalizada.

Hoy en día hay existen compañías pequeñas ofrecen kits para armar impresoras de mesa personales 3D así como sitios web ofreciendo gratuitamente planos de ensamble, listas de partes e instrucciones para que entusiastas de la electrónica y el DIY puedan ensamblar y operar sus propias impresoras 3D. Reseñamos aquí algunas de las iniciativas y compañías más populares.

Impresora RepRap
Fotografia: Tony Buser bajo CC Lisence 

• RepRap es un proyecto de la Universidad de Bath (Reino Unido) en colaboración con otros investigadores al rededor del mundo que hasta el momento se han producido 3 generaciones de impresoras 3D. Una de las ideas importantes de este proyecto es que la impresora sea capaz de autoduplicarse. Aunque en la practica esto no es completamente posible dado la diversidad de materiales usados, lo que si se puede lograr una vez se tenga la primera impresora es imprimir todas las partes plásticas que una segunda impresora. El proyecto que es de hardware libre (Open Source) puede ser visto aqui. En donde se encuentra toda la lista de partes e instrucciones necesarias para construir la impresora. El costo de los componentes esta por debajo de los $1000 dolares. 

• Fab@Home: Es también un proyecto de iniciativa hardware libre (Open Source) que busca que quien quiera pueda tener una impresora de 3D que no solo puede inyectar plástico sino otros materiales inusuales tales como silicona, queso, pegante, etc. El precio de la impresora 3D con dos jeringas de inyección es de alrededor $1400 dolares, pero también puden descargarse la lista de materiales e instrucciones de ensamble del sitio web para que un entusiasta compre los materiales y fabrique su propia maquina.

Fab@Home
Fotografía: Oskey bajo CC Lisence 

• Makerbot Thing-o-Matic: Producida por Makerbot Industries, es tal vez la impresora de 3D más popular en el momento dado que esta nueva compañía de apenas 3 años de fundada, ha echo un gran esfuerzo en su desarrollo y comercialización a travez de grupos de aficionados e importantes medios de tecnología. La impresora se puede adquirir como kit comercial para ser ensamblada por el usuario a un costo de al rededor $1300 dolares o completamente ensamblada por un valor de $2500 dolares. También hace parte de la iniciativa de hardware libre (Open Source) o sea que sus partes y tecnología pueden ser copiadas y duplicadas sin necesidad de autorización. 

• MakerGear ofrece 2 modelos de impresoras personales de mesa, Mosaic y Prusa, con precios algo inferiores a sus equivalente en MakerBot, disponibles como kits o completamente ensambladas. 
• BotMill produce el modelo Glider 3D cuyo costo ensamblado es al rededor de $1400 dolares.
• Otras compañías: PP3DP, Bits form Bytes, 3D systems y HP 3D printers. 

Tambor Filamento
Fotografia: MakerBot bajo CC License

Materiales

Para impresoras de mesa el material más usado es plástico ABS (el mismo de las piezas de Lego) el cual es suministrado en filamento (1.75mm a 3mm de espesor) en rollo y esta disponible en diferentes colores. Para aplicaciones industriales existe una amplia gama de plásticos los cuales se seleccionan de acuerdo a las propiedades mecánicas y a los acabados que se requieran.  

También existen en aplicaciones industriales impresoras 3D que utilizan como materia prima metales tales como aceros y aleaciones blandas. 

Otros materiales menos comunes como alimentos, pegantes y siliconas también pueden ser también utilizados para  impresión en 3D como es el caso de las impresoras Fab@Home. También existen en desarrollo maquinas para la inyección de concreto como la desarrollada por la  Universidad de Loughborough.

Modelos de Multimetros Impresos en 3D
Fotografia: Crative Tools bajo CC License

Comunidades y servicios

Banana Peel
Fotografia: MakerBot bajo CC License

Desde que la tecnología de impresión en 3D redujo su precio y comezó a penetrar el mercado de usuarios finales sen han creado comunidades para compartir información y modelos. Tal vez el más grande en el momento es Thingiverse el cual tiene almacenados miles de modelos de uso libre para quien no tenga las habilidades para crear una parte en CAD pueda simplemente descargar el modelo e imprimirlo.

Dado que el costo de las impresoras 3D es relativamente alto, algunos usuarios prefieren usar el servicio.   Algunos proveedores de este servicio son: Shapeways, Sculpteo y Ponoko. Quienes ofrecen adicionalemente librerías de modelos de uso libre y venta de productos terminados. 

Cambio de paradigma y el futuro de la impresión 3D

Pieza Impresa en 3D
Fotografia: Crative Tools bajo CC License

Con la masificación de las impresoras 3D para usuarios finales se espera que haya un cambio importante en la dinámica de muchos sistemas productivos, ya que se pasa del modelo de manufactura industrial a la manufactura personalizada, lo que obligara a empresas de ciertos sectores a cambiar sus esquemas de negocios. Un ejemplo podrían ser empresas que producen utensilios caseros. En el futuro sus usuarios no estarían interesados en comprar estos productos en el supermercado, pero si en adquirir los modelos en 3D para poderlos imprimirlos en casa. También se prevee que los usuarios se convertirán en grandes creadores de nuevos productos que serán completamente acomodados a su gusto y necesidades.

Sport Model Flying Saucer
Fotografia: MakerBot bajo CC License

Se espera que los costos de las maquinas impresión en 3D se reduzcan considerablemente en los próximos lo cual contribuirá a la masificación del producto. En el momento compañías grandes como HP están ingresando al mercado de impresión en 3D lo que podría indicar que este mercado podría seguir el modelo de las impresoras de inyección de tinta caseras de hace unos años.

La precisión es un aspecto que mejorar en el futuro, ya que en el momento las impresoras personales trabajan con esperores de capa hasta de 0.3mm, lo cual funciona bien para muchos modelos pero deja lineas visibles en las superficies del objeto. Con mayores resoluciones se obtendrán mejores acabados superficiales.

Adicionalemente, una mejora que ya se empieza a incorporarse en varios modelos es la inyección de 2 o más materiales simultaneamente, lo que permite no solo utilizar varios colores para imprimir (como en las impresoras caseras), sino combinación de materiales con diferentes propiedades para obtener objetos más complejos.

Figuras Impresas en 3D
Fotografia: MakerBot bajo CC License

Finalmente, los sistemas de impresión en 3D han tenido una evolución importante en los últimos años dado
la reducción de costos de los componentes mecánicos y electrónicos, lo cual hace la impresión en 3D más asequibles al publico en general, pero todavía hay un camino largo que recorrer. El futuro es prometedor y  muchas compañías apuestan a la manufactura personalizada, y la impresión en 3D es tal vez uno de los pilares fundamentales de esta revolución.