E stas máquinas llegaron a venderse por cientos demiles de dólares y su uso estaba restringido a em-presas de gran envergadura como automotrices,

ingeniería aeroespacial, organismos gubernamenta-les, etc.

Actualmente el mercado del prototipo rápido estácompuesto por un mix de sistemas, materiales y ser-vicios a precios más accesibles. Se puede incorporar

esta tecnología desde U$D 30.000, ventaja que faci-litó integrar estas máquinas en todo tipo de empre-sas, que sumándolas en su totalidad, todavía no lle-gan a ser seiscientas compañías en todo el mundo.

La conveniencia de este método radica principal-mente en la facilidad para producir todo tipo de ob-jetos de simples o de complejas e intrincadas formasgeométricas, reduciendo considerablemente tiempode elaboración y posibilitando obtener el prototipode un desarrollo y su matriz de fabricación con per-fección digital a partir de un software de diseño.

AplicacionesLas más frecuentes se realizan en ingeniería, dise-

ño, arquitectura y construcción para evaluar concep-tos de diseño y ergonomía. Tiene gran importancia enmatricería digital, medicina, biomecánica, juguete-ría, arte y joyería.

Existen máquinas instaladas en universidades y es-cuelas técnicas para capacitar y educar a estudiantesy en institutos de investigación.

Se emplea en la manufactura de herramientas,creándose patrones en positivo o negativo para luegoutilizarlos como moldes de inyección.

Las automotrices lo usan para generar y comprobaraerodinámicamente nuevos modelos de vehículos.

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Desarrollo entre el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y empresas privadas.

Prototipadoras Rápidas (Rapid Prototyping)

Máquinas al alcancede la Pequeña y Mediana Empresa

La industria del prototipo rápido comenzóhace alrededor de veinte años, la técnicafue desarrollada en Estados Unidos entre

el Instituto Tecnológico de Massachu-setts (MIT) y empresas privadas. El siste-ma más difundido fue la Estereolitografía

(Stereolithography), basado en la cons-trucción de foto-polímeros a partir de tec-

nología láser.

Desarrollo de moldes para colada de metal.

Por Nicolás V. Castiglione de Axial S.A. - Diseñador (UBA)

Los prototipos se fabri-can a todo color o mo-nocolor, como se apre-cia en estos modelosde carburadores, bom-bas y compresores.

Las empresas aeroespaciales diseñan sus partes de ti-tanio, no sólo por la rapidez, sino también por el ma-yor ahorro de material obtenido mediante este siste-ma de adición por capas, si se lo compara con el desustracción de viruta. Se suman además, numerosasempresas de fabricación en masa de pequeños com-ponentes metálicos y de producción de auto partes.

En medicina la planificación quirúrgica utiliza estatécnica para estudiar y perfeccionar los procedimien-tos de intervención, reconstrucción de huesos rotos omal formados como modelo tangible a partir de la in-formación de una tomografía computada. La cons-trucción de prótesis es la especialidad donde más in-tensamente se emplea, permitiéndolas instalar rápi-damente y adaptarlas con exacta precisión en la par-ticular dimensión de cada paciente, con un conside-rable ahorro de costo.

Por ejemplo, para reconstruir la oreja de una per-sona que la ha perdido accidentalmente, primero seescanea en tres dimensiones la oreja sana, digital-mente se hace una copia en espejo de la misma y porúltimo se envía la información a la prototipadora quedesarrollará el órgano en el material adecuado.

El diseño de instrumental y dispositivos para la me-dicina, es otro campo importante que utiliza estasmáquinas. La odontología las aplica para la restaura-ción dental y reconstrucciones quirúrgicas para extir-par tumores.

MaterialesSe pueden lograr prototipos de diferentes materia-

les en: cerámica, yeso, plástico, polímeros, etc. Losmateriales están relacionados con la aplicación re-querida y con el tipo de tecnología empleada.

Estos materiales son utilizados directamente comomateria prima en cada proceso. Para producir ele-mentos metálicos se usa un procedimiento indirecto:se prepara la matriz de fundición en la prototipado-ra, para luego introducir el metal por colada. Losprototipos rápidos directamente sobre metal todavíaestán en desarrollo, hasta ahora sólo se realizaronensayos fijando polvillo de metal con aglutinantesquímicos, aunque se está progresando en el fundidode polvo de metal depositado en sucesivas capas me-diante láser de alto poder.

3D Printer (3DP). Desarrollado por el InstitutoTecnológico de Massachusetts (MIT)

La Estereolitografía mencionada anteriormente, in-tegra la primera generación de prototipadoras, su al-to costo de adquisición y mantenimiento dio lugar ala creación de la segunda generación más accesible

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Muchas de las partes que componen la Estación Espacial Internacional fueron desarrolladas con máquinas prototipadoras.Cada pieza estará ensamblada a 450 kilómetros de altura y viajará a una velocidad de 26.000 kilómetros por hora.

Planificación quirúrgicade procedimientos de intervención

e instalación de prótesis.

para pequeñas y medianas empresas. La nueva tec-nología que aparece a mediados de los años ’90, es-tá basada en cabezales inkjet, de allí su denomina-ción: 3DP o 3D Printer, que solidifican el material yademás lo colorean.

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• Fácil de usar comparado con sistemas de mayorcomplejidad.• Equipos fabricados en tamaño más pequeño pa-ra ahorro de espacio físico.• Precio más económico, accesible a PyMEs. • Mayor rapidez para obtener un modelo termina-do con respecto a otros sistemas.• Bajo costo en el precio de sus materiales, reci-cla el material no empleado.• No requiere de la construcción de estructu-

ras de apoyo, para la arquitectura de geome-trías complejas, evitando de este modo desper-diciar material en elementos ajenos al modeloen sí.• Versatilidad: cada equipo puede procesar mate-riales de diversas propiedades físico-químicas y va-riar la consistencia de la pieza. • Es el único sistema del mercado que trabaja “atodo color” coloreando con múltiples tonalidadesel prototipo elaborado.

Ventajas de 3DP

Componente para producciónde turbinas.

Prototipo para fabricaciónde vehículos.

Llanta de bicicletas.

Carcasas paraequipos

electrónicos.

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El proceso de trabajo de 3DP está esquematizadoen el gráfico adjunto y funciona por deposición dematerial en polvo en sucesivas capas (layers) super-puestas y adheridas entre sí para construir una formaúnica por medio de la solidificación. El material enpolvo es un derivado de almidón y yeso; la emulsiónfijadora es de base acuosa, las propiedades químicasde los materiales pueden variarse para conseguir ca-racterísticas de flexibilidad y dureza adecuadas alproducto final que se pretende obtener.

Crea partes de cualquier forma geométrica, ejecutael trabajo directamente de un archivo digital evitan-do todo tipo de conversión o pasaje entre diferentessoftware, posibilitando lograr volúmenes en escala1:1. Cada layer es finalizado en escasos segundos, laspartes son terminadas en cuestión de horas compara-do con los viejos sistemas que demoraban días encompletarlas. El material en polvo que no solidificacomo parte del prototipo, actúa como sujeción delmismo mientras es construido, y será reciclado parafuturas aplicaciones. Las piezas creadas pueden sertratadas con cera, poliuretano, material epoxy u otrassubstancias, para adquirir propiedades específicas. ■

Mediante un software para diseño en 3D se proyecta la pieza a mecanizar,y el diseño digitalizado se envía a la prototipadora.