¿Qué es la impresión 3D y cómo funciona exactamente?

Imagínese si pudiera imprimir objetos tridimensionales directamente desde una impresora en su hogar. Cuando era un niño en la escuela primaria, pensé que sería increíble si pudiera imprimir pizzas de mi InkJet. No es a donde me dirijo en este artículo, pero es un pensamiento interesante para imprimir objetos tridimensionales, eso es. Suena como ciencia ficción límite, y durante mucho tiempo lo fue. Ya no.

El proceso se llama (no sorprendentemente) Impresión 3d. Al igual que la impresión tradicional, que toma un trozo de papel en blanco y crea imágenes bidimensionales y texto de la nada, la impresión 3D crea objetos completamente realizados de la nada. Es un procedimiento fascinante que puede ser útil en varios campos..

El año pasado, James determinó que la impresión 3D ya no es un mito Impresión 3D: ¿mito o realidad de ciencia ficción? Impresión 3D: ¿ciencia o mito de ciencia ficción? Un pilar de la ciencia ficción desde que comenzó el género, la idea de poder crear sus propios objetos en casa es comprensiblemente fascinante. Quien no ha soñado con tener su propio replicador que haga cookies ... o una idea descabellada. Solo en los últimos 12 meses, se ha demostrado que está en lo correcto: la impresión 3D recién comienza. Únase a mí mientras exploro los entresijos de la tecnología de impresión 3D para aprender cómo funciona y qué beneficios puede aportarnos como consumidores..

Breve historia de la impresión 3D

En 1986, un tipo llamado Charles W. Hull presentó una patente para la estereolitografía, que se convirtió en el primer método conocido para crear objetos 3D de la nada. La invención de este método marcó el comienzo de una nueva era de procesos de mecanizado. Mientras que la mayoría de los objetos se construyen utilizando un sustractivo proceso (es decir, tallado, taladrado, tallado, rebanado, etc.), la impresión 3D utiliza un aditivo proceso (es decir, mediante la adición de material).

Las impresoras 3D son caras. Las impresoras tradicionales de papel y tinta le costarán cientos de dólares, pero las impresoras 3D le costarán decenas de miles. Afortunadamente, no necesita tener una impresora 3D personal ya que ya hay una serie de servicios que imprimirán objetos 3D por usted. Si estás interesado, echa un vistazo a Shapeways y Sculpteo.

Debido a la naturaleza costosa de la estereolitografía, otras formas de impresión 3D han sido pioneras. Estas técnicas más nuevas tienen sus propias ventajas y desventajas, pero la mayoría de ellas son mucho más baratas y accesibles para todos..

Técnicas de impresión 3D

Estereolitografía (SLA) es la primera técnica de impresión 3D que se desarrolló. Crea objetos de la nada al imprimir capas y capas de un fotopolímero particular encima de sí mismo. El material comienza como un líquido y cambia a un sólido cuando es golpeado por un haz concentrado de luz ultravioleta..

Procesamiento de luz digital (DLP) es similar a la estereolitografía en el sentido de que utiliza luz para endurecer un líquido en un sólido. Sin embargo, en el procesamiento de luz digital, el objeto comienza como una tina de líquido lleno. Una porción del líquido se expone a la luz, que se endurece, luego la placa de construcción se baja en una pequeña cantidad. Otro disparo de luz endurece más el líquido, y este proceso se repite. El líquido sobrante se drena, dejando un modelo sólido..

Sinterización por láser selectiva (SLS) utiliza un láser de alta potencia para fusionar partículas de material (por ejemplo, plástico, vidrio, cerámica y metal) en una masa que toma la forma tridimensional deseada.

Haz de electrones de fusión (EBM) es un proceso de impresión 3D utilizado para piezas metálicas. El proceso se lleva a cabo en el vacío y comienza extendiendo una capa de polvo de metal (generalmente titanio). Un haz de electrones derrite el polvo en una capa sólida. Los objetos creados de esta manera son sorprendentemente densos y fuertes..

Modelado de chorro múltiple (MJM) funciona de manera similar a las modernas impresoras InkJet. Extiende una capa de resina en polvo y luego pulveriza una sustancia similar a un pegamento de color que endurece el polvo en una sola capa. El modelado por chorro múltiple es extremadamente útil porque es rápido y admite la impresión en color..

Modelado por deposición fundida (FDM) utiliza una boquilla de extrusión calentada que funde un material (por ejemplo, plástico) a medida que sale. La boquilla puede moverse horizontal y verticalmente a través de controles asistidos por computadora. A medida que el material sale de la boquilla, se endurece casi de inmediato..

Casi todas las formas de impresión 3D requieren un archivo STL. Un archivo STL es un formato específico de modelo 3D que permite a las impresoras 3D cortar el objeto de manera conveniente y efectiva en las capas individuales utilizadas en la impresión real. La mayoría de los archivos STL se crean primero en un programa de diseño asistido por computadora (CAD) y luego se convierten.

Beneficios de la impresión 3D

Las impresoras 3D son útiles tanto a nivel comercial como personal. La única barrera real para la impresión 3D personal es el costo extraordinario involucrado y los conocimientos técnicos necesarios para crear modelos STL que funcionen. Si puede superar esa joroba inicial, verá los muchos beneficios.

El trabajo relacionado con el diseño se hace mucho más rápido y fácil con las impresoras 3D. Los diseñadores pueden tomar conceptos e ideas y producir rápidamente una representación tridimensional funcional llamada creación rápida de prototipos. A medida que el diseño evoluciona con el tiempo, cada iteración puede crearse un prototipo casi de inmediato.

Las empresas también pueden beneficiarse mediante el uso de impresoras 3D para crear sus productos finales, no solo prototipos. Los procesos sustractivos terminan con una gran cantidad de materiales desperdiciados en forma de virutas, escombros de perforación y piezas cortadas que son demasiado pequeñas para usarse en cualquier lugar. El proceso aditivo de la impresión 3D elimina la mayoría, si no todas, las formas de desperdicio.

La naturaleza de la impresión 3D permite una fácil personalización. Las líneas de ensamblaje típicas requieren que las piezas de diferencia de un objeto encajen juntas de una manera específica o de lo contrario la línea falla. Con una impresora 3D, las personalizaciones personales se realizan en el archivo STL; la impresora no necesita ser alterada.

Y el nivel de detalle que se puede lograr a través de la impresión 3D no tiene comparación con ningún otro método de fabricación, excepto por los objetos diseñados y fabricados completamente a mano. La precisión de una impresora 3D puede llegar hasta una resolución de 4 micras. Eso es más delgado que un cabello humano.

La tecnología de impresión 3D no es exactamente un cambio mundial, pero sin duda es fascinante y valiosa. Las empresas de todo el mundo ya emplean la impresión 3D en sus procesos de fabricación. Los aficionados ya imprimen objetos singulares para su propio disfrute. En la próxima década, es completamente posible que veamos impresoras domésticas que crean objetos 3D a nuestro propio criterio..

Crédito de la imagen: 4 bolas de colores a través de Shutterstock, diagrama de MJM a través de TurkCADCAM