IMPRESORAS 3D Fabio Andres Cajamarca

Dirigido a Wilson Hernán Perez Correa

Código: 79 919 266Bogotá DC,

Universidad Abierta y a Distancia (UNAD)

I. INTRODUCCIÓN

Este trabajo recopila los aspectos principales e importantes sobre la temática de las impresoras 3D sus características principales, su funcionamiento y tipo de tecnología, software, tintas y demás elementos requeridos para su funcionamiento, tipos de aplicación.

II. HISTORIA

Chuck Hull, un inventor destacado en el campo de la óptica iónica, idea el primer método de impresión 3D: la estereolitografía.

Año 1988

La compañía 3D Systems, fundada por Chuck Hull, comercializa las primeras máquinas de impresión estereolitográficas.

Años 1988 – 1990

Se desarrollan nuevos métodos de impresión:

la impresión por deposición de material fundido (fused deposition modelling o FDM).

la impresión por láser (selective laser sintering o SLS).

Año 1990

Scott Crum, que había concebido el método de impresión FDM, establece la empresa Stratasys para la comercialización de su invento.

Año1993

Un grupo de estudiantes del MIT concibe la impresión 3D por inyección.

Dos años más tarde, en 1995, inician la venta de los primeros equipos basados en esta tecnología a través de la compañía 3D Systems, creada en 1988 por Chuck Hull.Año 2005

El Dr Bowyer, de la Universidad de Bath, Reino Unido, desarrolla la primera máquina 3D autorreplicante: la RepRap, que supone un salto adelante en la normalización y acceso a las impresoras tridimensionales.

Año 2009

La empresa Organovo ingenia la impresora 3D MMX Bioprinter, la primera capaz de fabricar tejidos orgánicos.

III. TIPOS DE IMPRESIÓN

Estereolitografia:

Fue el primer método concebido, consiste en la aplicación de un láser ultravioleta a una resina sensible a la luz contenida en un cubo. El láser va solidificando la resina en capas hasta que el objeto adquiere la forma deseada.

Impresión por láser:

Más conocido por su nombre en inglés (selectivo laser interino SLS) este método consiste en la compactación del material con el que se quiere construir el objeto material que se encontrara pulverizado a una temperatura próxima a la fundición, a través de la aplicación de un láser.

Con este tipo de impresoras se utiliza filamentos de material plástico PLA O ABS ( hilo Plástico) el procesos consiste en fundir capas muy finas de plástico y sobreponer las siguientes capas formando asi el objeto.

Impresión por Inyección

Similar al de tipo laser, su diferencia radica en que en lugar de emplear un láser, el material que está en polvo y a una temperatura cercana a la fundición se compactara mediante la inyección de un aglomerante(Tinta)Esta tecnología permite imprimir color ya que el aglomerante utilizado puede tener color.

Impresión por deposición de material fundido

Este método consiste en la expulsión por parte de la máquina de un material fundido sobre un espacio plano.El material deberá ser expelido en hilos minúsculos para poder solidificarse nada más al caer a la superficie. El expulsor se ira moviendo para que el material solido tome forma de cada capa.

IV. MATERIALES

Tipo Tecnologías Materiales

ExtrusiónModelado por deposición fundida (FDM)

Termoplásticos (por ejemplo PLA, ABS), HDPE, metales eutécticos, materiales comestibles

HiladoFabricación por haz de electrones (EBF3)

Casi cualquier aleación

Granulado

Sinterizado directo de metal por láser (DMLS)

Casi cualquier aleación

Fusión por haz de electrones (EBM)

Aleaciones de titanio

Sinterizado selectivo por calor (SHS)

Polvo termoplástico

Sinterizado selectivo por láser (SLS)

Termoplásticos, polvos metálicos, polvos cerámicos

Proyección aglutinante (DSPC) Yeso

Laminado Laminado de capas (LOM)

Papel, papel de aluminio, capa de plástico

Fotoquímicos

Estereolitografía (SLA) fotopolímero

Fotopolimerización por luz ultravioleta (SGC)

fotopolímero

V. SOFWARE

Son los programas utilizados que realizan la interface hombre máquina, son fáciles de usar, agradables al usuario, algunos de estos vienen con herramientas para confirmar las características de nuestro diseño.

Blender DraftSight Catia FreeCAD OpenSCAD SolidWorks Tinkercad AutoCAD

VI. FABRICANTES

3D Systems

La primera compañía que comercializó impresoras 3D (máquinas de impresión estereolitográficas).

Stratasys

La primera en fabricar equipos con tecnología FDM, abarca una amplia gama de impresoras 3D y servicios de impresión 3D.

Organovo

Está llamada a revolucionar las tecnologías de impresión 3D, después de anunciar la fabricación de tejidos humanos a través del uso de éstas.

VII. USOS

En medicina

El campo de la medicina es uno de los más avanzados en cuanto al uso de las impresoras 3D. En Estados Unidos, la FDA aprobó en agosto de 2015 el primer medicamento que puede ser producido por impresión 3D. El medicamento se llama Spritam y se utiliza para el tratamiento de la epilepsia. La impresión 3D de medicamentos puede permitir a los médicos recetar dosis más precisas, ajustadas a las necesidades de cada paciente.

Prótesis

Existen impresoras que son capaces de crear guías quirúrgicas y modelos dentales.2 Las guías quirúrgicas se usan para que el dentista sepa exactamente dónde debe colocar un implante. Pero lo que es más sorprendente es que ya se han realizado implantes de prótesis más allá de la odontología. Es el caso de un estudiante de secundaria de Colorado, que ha creado una prótesis robótica con una impresión 3D. Este brazo robótico tiene un coste de 500 dólares, unas 160 veces inferior a los que se construyen por los métodos tradicionales, por lo que podría llegar a la mayoría de los hogares, independientemente de su poder de adquisición.

Trasplantes

Mucha gente sufre accidentes que le provocan heridas tan graves que necesitan una reconstrucción de algunas partes del cuerpo. Existen dos casos: que necesiten coger piel de una parte del cuerpo y colocarla en la lesión, cosa muy dolorosa, o que necesiten reconstruir algún hueso. En ambos casos las

impresoras en tres dimensiones pueden ayudarnos.

En el primer caso, ya se ha dado la primera creación de un material con propiedades parecidas a las del tejido humano. Este tipo de material está compuesto por miles de gotas de agua conectadas y encapsuladas dentro de películas de lípidos y pueden llevar a cabo algunas de las funciones de las células, e interactuar con los demás tejidos de nuestro cuerpo. Estas ‘redes de gotas’ son totalmente sintéticas, no cuentan con genoma y no se replican.

Generalidades

Aplicaciones típicas incluyen visualización de diseños, prototipado/CAD, arquitectura, educación, salud y entretenimiento. Otras aplicaciones pueden llegar a incluir reconstrucción de fósiles en paleontología, replicado de antigüedades o piezas de especial valor en arqueología y reconstrucción de huesos y partes del cuerpo en ciencia forense y patología.

Alimentación

La impresión 3D está siendo, sin duda, una de las revoluciones más importantes de los últimos años, algo de lo que aún no hemos visto su verdadero potencial. Una startup española plantea algo de lo que se ha hablado en muchas ocasiones: combinar esta tendencia con la cocina. Foodini es una impresora 3D que es capaz de dar vida a algunas recetas "por arte de magia".

Natural Machines es una startup española con sede en Barcelona, quienes son responsables de Foodini. Tras este ingenioso nombre, que mezcla magia y cocina, se esconde un dispositivo que es capaz de imprimir recetas por capas. Se puede programar la hora en la que debe

empezar, algo que agradecerían aquellos que quieran regresar a casa y encontrarse la cena "recién impresa".

Arqueología

El uso de tecnologías de escaneo 3D, permite la réplica de objetos reales sin el uso de procesos de moldeo, que en muchos casos pueden ser más caros, más difíciles y demasiado invasivos para ser llevados a cabo; en particular, con reliquias arqueológicas de alto valor cultural22 donde el contacto directo con sustancias de moldeo puede dañar la superficie del objeto original.

Arte

Más recientemente el uso de las tecnologías de impresión 3D ha sido sugerido.23 Artistas han usado impresoras 3D de diferentes maneras.24 Durante el Festival de Diseño de Londres, un montaje, desarrollado por Murray Moss y dirigido a la impresión 3D tuvo lugar en el Museo de Victoria y Alberto. La instalación fue llamada Industrial Revolution 2.0: How the Material World will Newly Materialise.

Biotecnología

La tecnología de impresión 3D está siendo actualmente estudiada en el ámbito de la biotecnología, tanto académico como comercial, para su posible uso en la ingeniería de tejidos, donde órganos y partes del cuerpo son construidas usando técnicas similares a la inyección de tinta en impresión convencional. Capas de células vivas son depositadas sobre un medio de gel y superpuestas una sobre otra para formar estructuras tridimensionales. Algunos términos han sido usados para denominar a este campo de investigación, tales como impresión de órganos, bio-impresión e ingeniería de tejidos asistida por computadora, entre otros.

VIII. ACABADOS

A diferencia de la estereolitografía, la impresión 3D por inyección está optimizada para obtener velocidad, coste bajo y facilidad de uso, todo lo cual hace de ella una técnica muy útil para etapas tempranas de diseño en ingeniería. No son necesarios materiales químicos tóxicos como los usados en estereolitografía y mínimo trabajo de post-impresión es requerido para el acabado; la única necesidad es el soplado del polvo sobrante después del proceso de impresión, o la retirada de material de soporte en otras técnicas. Las impresiones de polvo coaligado pueden ser endurecidas en el futuro por cera, o por impregnación de polímero termoplástico. Las piezas FDM pueden ser endurecidas mediante filtrado de otro metal en la pieza.

IX. Resolución y tolerancia de impresión

Los conceptos de resolución y tolerancia de impresión aparecen a menudo mezclados, superpuestos e incluso intercambiados.15 Algunos fabricantes prefieren usar un término que englobe a ambos conceptos, tal como precisión dimensional.

Parece más razonable referir la resolución de una impresora 3D a la capacidad de posicionamiento o de discernimiento de distancias antes de la inyección o depósito de material, mientras que la tolerancia de impresión dependerá, además, del proceso de solidificación o de acabado. Una buena prueba de que pueden ser tomados como conceptos diferentes es que a menudo la tolerancia de impresión suele presentar valores más desfavorables que la resolución.

En cualquier caso, la resolución puede estar dada en espesor de capa, mientras que en el plano X-Y, puede estarlo por puntos por pulgada (ppp). El espesor típico de capa es del orden de 100 micras (0,1 mm), aunque algunas máquinas tales como el Objet Connex imprimen capas tan delgadas como 16 micras.19 La resolución X-Y es comparable a la de las impresoras láser convencionales. En el caso de que el proceso las use, las partículas son del orden de 50 a 100 micras (0,05-0,1 mm) de diámetro.

La tolerancia final de pieza dependerá profundamente, además de la resolución antes descrita, de la tecnología del material utilizado. Es uno de los parámetros más importantes en la elección de proceso de impresión y del dispositivo, ya que no sólo determinará la propia tolerancia dimensional de la pieza, sino si, en caso de espesores pequeños, dicha pieza es realizable o no.

El límite actual de tolerancia para dispositivos DIY o de bajo coste están en torno a 0,1 - 0,2 mm.

Para trabajos de más demanda dimensional, algunos fabricantes son capaces de garantizar tolerancias del orden de las decenas de micras

REFERENCIAS

[1] Recuperado de https://es.wikipedia.org/wiki/Impresora_3D

[2] Recuperado de http://sicnova3d.com/impresoras-3d/

[3] Recuperado dehttp://www.impresoras-3d.info/fabricantes/