Una minifábrica para el profesional

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La tecnología de impresión tridimensional ha comenzado a salir de las fábricas y, tras madurar y abaratar sus costes, se ha hecho por fin accesible para el gran público y los profesionales

Replicar un juguete, una joya, útiles delhogar o hasta un zapato ya no es privilegio de una empresa manufacturera ni delos manitas del bricolaje. Ya está al alcancede cualquier persona. Basta clicar “Fabricar” en el panel de una impresora 3D paratransformar los bits de un diseño por ordenador descargado por Internet en átomosde un objeto sólido y convertirse en un artesano digital. ¿Será la democratizaciónde la producción individualizada? Pormenos de 600 euros se puede comprar elúltimo modelo de impresora 3D doméstica, fácilmente transportable, para autofabricarse una o más unidades de todo tipode objetos personalizados, incluso piezasde recambio descatalogadas; hace unadécada, la máquina más económica costaba 70 veces más, su tamaño era descomunal y la utilizaban solo empresas especializadas. Las tecnologías de fabricaciónpersonal están transformando el modelode producción y consumo de los objetosfabricados. Los expertos auguran una radical transformación de la producción debienes y un gran impacto económico,debido al potencial casi ilimitado de lasnuevas técnicas.

Termoplásticos y otros materiales

Las impresoras 3D son capaces de reproducir objetos físicos mediante termoplásticos (generalmente, ABS –acrilonitrilobutadieno estireno– y PLA –un polímerobiodegradable–) y otros materiales (metales, nailon, etcétera) a partir de modelosdigitalizados en el ordenador.

Las tecnologías de impresión tridimensional avanzan a pasos agigantados.Son cada vez más rápidas, económicasy flexibles. Pero no nacieron ayer, precisamente. El término “impresión 3D” lo acuñaron investigadores del MIT en 1995.Pero el padre de la técnica de impresiónde objetos es Charles Hull, cofundador de3D Systems: en 1984 inventó la estereolitografía, un proceso de impresión quepermite construir objetos físicos en tresdimensiones a partir de datos digitales.Estas técnicas se han perfeccionado y prodigado en el ámbito industrial desde losinicios de la década de 1980, sobretodo para realizar el prototipado rápido yeconómico de un producto antes deembarcarse en su fabricación real.

Durante muchas décadas, las manufacturas han estado y siguen utilizando en los procesos productivos las técnicas de corte y extracción de materiales. En cambio, la impresión 3D es un tipo de fabricación aditiva, en el que el material, generalmente plástico, es fundido y extruido en capas.

Durante muchas décadas, las manufacturas han estado y siguen utilizando en losprocesos productivos las técnicas de cortey extracción de materiales. En cambio, laimpresión 3D es un tipo de fabricación aditiva, en el que el material, generalmenteplástico, es fundido y extruido en capas.Muchas son sus ventajas: el 3D simplificael proceso de fabricación y requiere elempleo de menos herramientas y materiaprima que las utilizadas en una factoría tradicional; en algunos casos, el ahorro dematerial puede ser considerable y alcanzar el 90%. Muchos sectores se han apuntado a la fabricación aditiva: diseño industrial, arquitectura, ingeniería, construcción,automoción, aeroespacial, industrias delcalzado, dentales y médicas, educación yotros muchos campos.

Cartuchos de filamento

El coste de la impresión 3D no se acabaen la compra del dispositivo. Al igual quesucede con la típica impresión en papel,los consumibles desempeñan un papelfundamental en el precio final de unapieza. ¿Cuánto consumen estos equipos? Dependerá del diseño y del patrónde relleno de la pieza que se vaya a replicar. Lo habitual es imprimir las piezas conun relleno de entre el 15% y el 30% del material. El precio de un cartucho de filamento plástico para el ámbito domésticooscila entre los 20 y los 45 euros, deforma que con una bobina se podríanfabricar un centenar de piezas de ajedrez, según la densidad aplicada. Algunas compañías estudian el empleo dematerial reciclado del propio hogar parafabricar bobinas de filamento plásticoABS. Una alternativa a la compra de unamáquina 3D son los servicios en línea deimpresión bajo demanda como Shapeways, que produce millones de objetospara sus clientes (diseños de joyería, fundas para el iPhone, lámparas y tazas).

El proceso de impresión tridimensionalcomienza cuando creamos o descargamos un modelo informático. Al imprimir, lamáquina analiza el modelo CAD, quepuede haber personalizado el usuariosegún sus necesidades, y establece sucesivas capas del material para construir elobjeto físico; estas capas correspondena las secciones transversales virtuales delmodelo.

La impresora se encarga de transformar el modelo tridimensional mediante losarchivos STL en instrucciones de controlnumérico, que indican la trayectoria delcabezal en el espacio y la velocidad de trabajo con la que el extrusor construirá lapieza: a partir de la fusión de los hilos deplástico en capas sucesivas que se vansolidificando hasta conseguir una piezarígida completa.

Otros formatos de trabajo son el PLY,generado por un escáner 3D, o los ficheros VRML (o WRL), utilizados en equiposque imprimen en color. Uno de los grandesbeneficios de la impresión 3D es la facilidad para compartir o intercambiar los ficheros digitales CAD a través de las redes. Así,el repositorio Thingiverse es una comunidad onlinecon miles de usuarios de impresoras MakerBot y unos 15.000 diseños descargables por el usuario.

La principal ventaja de estas técnicases su capacidad para replicar casi cualquier forma o característica geométrica,cuya resolución variará en función de lacalidad del aparato. El espesor de capahabitual de las impresoras 3D domésticases de 100 micras, aunque algunos modelos son capaces producir de espesoresinferiores a las 16 micras.

En Estados Unidos, la autofabricacióntiene hasta feria propia en el Silicon Valley,con 100.000 asistentes en su última edición. En España, la impresión 3D es todavía un mercado incipiente en el ámbitodoméstico, pero en el que ya brotan iniciativas de todo tipo. Sobre todo, en el ámbitoeducativo. Por ejemplo, a partir deRepRapBCN, un proyecto de la FundaciónCIM de la Universidad Politécnica de Cataluña para impulsar estas técnicas desde laperspectiva del código abierto, ha nacidouna propuesta para imprimir ecografías tridimensionales que luego se envía a lospadres. O el proyecto Plastic Valley de laUniversidad Carlos III de Madrid, en el cuallos alumnos diseñan piezas para construirsus propios aparatos robóticos.

Desarrollos de código abierto

Existe un puñado de compañías que desarrollan impresoras 3D al alcance detodos los bolsillos. En algunos casos,son proyectos de “hágaselo ustedmismo”; es decir, se basan en hardwarelibre y el kit de impresora se construyesiguiendo las pautas marcadas en losmanuales: estos kits se encuentran encomunidades onlinecomo RepRap yFab@Home, que intercambian diseñosy conocimientos para construir estasmáquinas personales con desarrollos decódigo abierto.

Un puñado de fabricantes de nuevocuño están desarrollado y comercializandoimpresoras domésticas o profesionalescomo MakerBot o 3D Systems (Cube Personal 3D Printer). La empresa navarra Marcha Technology prepara la salida de laimpresora 3D de escritorio WitBoxPrinter,que podrá imprimir objetos sólidos de 20centímetros en cada uno de sus ejes. Lapequeña impresora 3D Cube cuesta unos900 euros y utiliza cartuchos de materialdisponible en 10 colores (50 dólares launidad) que permiten imprimir piezas deun tamaño medio de 14 centímetros porcada lado con un espesor de capa de 125micras. Sus usuarios pueden acceder auna plataforma social en la que compartiry también vender modelos. Si la pieza esmuy compleja, se puede enviar al serviciode impresión de 3D Systems. En todocaso, el tiempo de impresión no tiene nadaque ver con el de la impresión de textos yhay que armarse de paciencia: una piezapersonal se fabrica en unas pocas horas.

La impresión 3D también puede ser útilen países en desarrollo. Varias iniciativastratan de desarrollar equipos que puedanayudar a desarrollar pequeñas industriaslocales y fabricar bienes que pueden mejorar la calidad de vida de sus habitantes.Por ejemplo, el proyecto Re: 3D está diseñando una impresora de gran formato quepodría aceptar plásticos reciclados procedentes de los grandes vertederos, deforma que reduciría la basura y permitiríaa una aldea imprimir objetos básicos delhogar, como puede ser un sanitario. Comocitaba la revista Make,según Unicef, lafalta de sanitarios es una de las principales causas de muerte juvenil en lugaresdonde la higiene es todavía un gran problema. Es una solución ingeniosa, pero nosuficiente: también es necesario limpiarlos suministros de agua y la infraestructura de alcantarillado.

El proyecto Eurocloud

El albañil del futuro no apilará pacientemente ladrillos. Bastará con pulsar unbotón y dejar que una impresora 3D haga su trabajo. El diseñador francésFrancois Brument realizó un curioso experimento: construir una habitacióncompleta mediante la impresora Voxeljet, especializada en piezas de gran escala (hasta cuatro metros de largo, por dos de ancho y un metro de alto) a travésde la acumulación de capas de un material de policarbonato y epoxy. Presentóel invento en el Salón Internacional del Mueble, cercano a París. El resultado,que se obtuvo tan solo en 24 horas, es un ambiente futurista, con tabiques blancos curvados y alveolados, en el que aparecen cavidades triangulares pensadasen función de las necesidades del usuario. “Funciona como una impresora fotográfica, salvo que el chorro no proyecta tinta, sino gotitas de cola que se amalgaman con la materia (plástico o arena, en tanto que hay ensayos con cemento) en capas de 0,1 milímetros de espesor. Cada pieza se realiza de forma diferenciada”, explicó el diseñador. Es posible modelar a gusto del cliente cualquierdetalle: el volumen del tabique, su textura, el granulado, el espesor, la apertura,la orientación y la geometría. Las superficies permiten efectos variados, comola colocación de estantes y la ubicación de reservas espaciales para disponeraccesorios.

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