Impresoras 3D

  • Autor de la entrada:
  • Categoría de la entrada:Historia Computadoras
  • Tiempo de lectura:12 minutos de lectura

Incluso los mejores artistas luchan por mostrarnos cómo se ven los objetos del mundo real en todo su esplendor tridimensional (3D).

La mayoría de las veces eso no importa: mirar una foto o un boceto nos da una idea suficientemente buena. Pero si está en el negocio de desarrollar nuevos productos y necesita mostrárselos a sus clientes o clientes, nada mejor que tener un prototipo: un modelo que puede tocar, sostener y sentir.

El único problema es que los modelos tardan años en fabricarse a mano y las máquinas que pueden hacer «prototipos rápidos» cuestan una fortuna (hasta medio millón de dólares).

Hurra, entonces por las impresoras 3D , que funcionan un poco como las impresoras de inyección de tinta y crean modelos 3D capa por capa hasta 10 veces la velocidad y una quinta parte del costo. ¿Cómo funcionan exactamente? ¡Miremos más de cerca!

Antes de que existieran cosas como el diseño asistido por computadora (CAD) y los láseres , los modelos y prototipos se tallaban laboriosamente en madera o se pegaban entre sí a partir de pequeños trozos de cartón o plástico.

Pueden tardar días o incluso semanas en fabricarse y, por lo general, cuestan una fortuna. Conseguir cambios o alteraciones fue difícil y consumió mucho tiempo, especialmente si se estaba utilizando una empresa de fabricación de modelos externa, y eso podría disuadir a los diseñadores de realizar mejoras o aceptar comentarios de último momento: «¡Es demasiado tarde!»

Con la llegada de una mejor tecnología, una idea llamada prototipado rápido (RP) surgió durante la década de 1980 como solución a este problema: significa desarrollar modelos y prototipos por métodos más automatizados, generalmente en horas o días en lugar de las semanas que los prototipos tradicionales solía llevarse.

La impresión 3D es una extensión lógica de esta idea en la que los diseñadores de productos hacen sus propios prototipos rápidos, en horas, utilizando sofisticadas máquinas similares a las impresoras de inyección de tinta.

¿Cómo funciona una impresora 3D?

Imagínese construir un prototipo de automóvil de madera convencional. Comenzarías con un bloque de madera maciza y tallarías hacia adentro, como un escultor, revelando gradualmente el objeto «escondido» en el interior.

O si quisiera hacer un modelo de arquitecto de una casa, la construiría como una casa prefabricada real, probablemente cortando réplicas en miniatura de las paredes en cartulina y pegándolas juntas.

Ahora, un láser podría tallar fácilmente la madera en forma y no está más allá de las posibilidades de entrenar a un robot para que pegue cartón, ¡pero las impresoras 3D no funcionan de ninguna de estas maneras!

Una impresora 3D típica es muy parecida a una impresora de inyección de tinta operada desde una computadora . Construye un modelo 3D una capa a la vez, de abajo hacia arriba, imprimiendo repetidamente sobre la misma área en un método conocido como modelado por depósito fusionado (FDM).

Trabajando de forma totalmente automática, la impresora crea un modelo durante un período de horas al convertir un dibujo CAD en 3D en muchas capas de secciones transversales bidimensionales; impresiones en 2D separadas de manera efectiva que se colocan una encima de la otra, pero sin el papel en el medio.

En lugar de usar tinta, que nunca acumularía mucho volumen, la impresora deposita capas de plástico o polvo fundido y las fusiona (y a la estructura existente) con adhesivo.o luz ultravioleta.

Ventajas y desventajas de la impresión 3D

Los fabricantes de impresoras 3D afirman que son hasta 10 veces más rápidas que otros métodos y 5 veces más baratas, por lo que ofrecen grandes ventajas para las personas que necesitan prototipos rápidos en horas en lugar de días.

Aunque las impresoras 3D de alta gama siguen siendo caras (por lo general, entre $ 25 000 y $ 50 000), cuestan una fracción del costo de las máquinas RP más sofisticadas (que cuestan entre $ 100 000 y $ 500 000), y también hay disponibles máquinas mucho más baratas (puede compre un kit de impresora Tronxy 3D por alrededor de $ 100-200).

También son razonablemente pequeños, seguros, fáciles de usar y confiables (características que los han hecho cada vez más populares en lugares como escuelas de diseño / ingeniería).

En el lado negativo, el acabado de los modelos que producen suele ser inferior a los producidos con máquinas RP de gama alta. La elección de materiales a menudo se limita a solo uno o dos, los colores pueden ser crudos y la textura puede no reflejar muy bien el acabado deseado del producto.

Entonces, en general, los modelos impresos en 3D pueden ser mejores para visualizaciones preliminares y aproximadas de nuevos productos; Las máquinas RP más sofisticadas se pueden usar más adelante en el proceso cuando los diseños están más cerca de la finalización y aspectos como la textura precisa de la superficie son más importantes.

Casos de uso de las impresoras 3D

¿Para qué se puede utilizar una impresora 3D? Es un poco como preguntar «¿De cuántas formas se puede utilizar una fotocopiadora?»

En teoría, el único límite es tu imaginación. En la práctica, los límites son la precisión del modelo desde el que imprime, la precisión de su impresora y los materiales con los que imprime.

La impresión 3D moderna se inventó hace unos 25 años, pero solo comenzó a despegar en la última década. Gran parte de la tecnología es aún relativamente nueva; aun así, la variedad de usos de la impresión 3D es bastante asombrosa.

Uso médico

La vida es un viaje de ida; Los seres humanos falibles y envejecidos con cuerpos arrugados y desmoronados ven naturalmente una gran promesa en una tecnología que tiene el potencial de crear partes y tejidos corporales de reemplazo.

Es por eso que los médicos estuvieron entre las primeras personas en explorar la impresión 3D. Ya hemos visto orejas impresas en 3D (de la empresa india Novabeans), brazos y piernas (de Limbitless Solutions, Biomechanical Robotics Group y Bespoke) y músculos (de la Universidad de Cornell).

Las impresoras 3D también se han utilizado para producir tejido artificial (Organovo), células (Samsara Sciences) y piel (en una asociación entre el gigante de los cosméticos L’Oreal y Organovo).

Aunque estamos un poco lejos de tener órganos de reemplazo completos impresos en 3D (como corazones e hígados), las cosas se están moviendo rápidamente en esa dirección.

Un proyecto, dirigido por el Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa en Carolina del Norte, imprime corazones, pulmones y vasos sanguíneos humanos en miniatura, los coloca en un microchip y los prueba con una especie de sangre artificial.

Además de las piezas de repuesto del cuerpo, la impresión 3D se utiliza cada vez más para la educación y formación médica. En el Nicklaus Children’s Hospital en Miami, Florida, los cirujanos practican la cirugía en réplicas impresas en 3D de corazones de niños . En otros lugares, se utiliza la misma técnica para ensayar la cirugía cerebral.

Uso aeroespacial y defensa

Diseñar y probar aviones es un negocio complejo y costoso: ¡un Boeing Dreamliner tiene alrededor de 2,3 millones de componentes en su interior! Aunque los modelos de computadora se pueden usar para probar bastantes aspectos de cómo se comportan los aviones, aún es necesario hacer prototipos precisos para cosas como las pruebas en túnel de viento.

Y la impresión 3D es una forma sencilla y eficaz de hacerlo. Si bien los aviones comerciales se construyen en cantidad, es más probable que los aviones militares sean altamente personalizados, y la impresión 3D permite diseñar, probar y fabricar piezas de bajo volumen o únicas de forma rápida y rentable.

Astronaveson incluso más complejas que los aviones y tienen el inconveniente adicional de que se «fabrican» en pequeñas cantidades; a veces, solo se fabrica uno.

En lugar de hacer todo el gasto de fabricar herramientas y equipos de fabricación únicos, puede tener mucho más sentido imprimir en 3D componentes únicos.

Pero, ¿por qué incluso hacer partes espaciales en la Tierra? Enviar estructuras complejas y pesadas al espacio es difícil, costoso y requiere mucho tiempo; la capacidad de fabricar cosas en la Luna o en otros planetas podría resultar invaluable.

Es fácil imaginar a los astronautas (o incluso a los robots) utilizando impresoras 3D para producir cualquier objeto que necesiten (incluidas las piezas de repuesto), lejos de la Tierra, siempre que los necesiten.

Pero incluso los proyectos espaciales convencionales generados por la Tierra pueden beneficiarse de la velocidad, la simplicidad y el bajo costo de la impresión 3D. Lo último, NASA Rover utiliza piezas impresas en 3D producidas con la ayuda de Stratasys.

Otros productos

Hacer prototipos de aviones o cohetes espaciales es un ejemplo de un uso mucho más amplio de la impresión 3D: visualizar cómo se verán los nuevos diseños en tres dimensiones. Podemos usar cosas como la realidad virtual.para eso, por supuesto, pero las personas a menudo prefieren cosas que pueden ver y tocar.

Cada vez más, las impresoras 3D se utilizan para un modelado arquitectónico rápido y preciso. Aunque (todavía) no podemos imprimir en 3D en materiales como ladrillo y hormigón, hay una amplia gama de plásticos disponibles y se pueden pintar para que parezcan acabados de construcción realistas.

De la misma manera, la impresión 3D también se usa ahora ampliamente para la creación de prototipos y pruebas de productos industriales y de consumo.

Dado que muchas cosas cotidianas se moldean a partir de plástico, un modelo impreso en 3D puede tener un aspecto muy similar al producto terminado, perfecto para pruebas de grupos focales o estudios de mercado.

Productos personalizados

Desde cepillos de dientes de plástico hasta envoltorios de caramelos, la vida moderna está aquí, hoy, mañana se ha ido, es conveniente, económica y desechable. Sin embargo, no todos aprecian la producción en masa lista para usar, razón por la cual las costosas «etiquetas de diseñador» son tan populares.

En el futuro, más de nosotros podremos disfrutar de los beneficios de productos asequibles y altamente personalizados hechos a la medida de nuestras especificaciones exactas. Las joyas y los accesorios de moda ya se están imprimiendo en 3D.

Así como el sitio web de Etsy creó una comunidad mundial de artesanos artesanos, Zazzy ahora lo ha replicado utilizando tecnología de impresión 3D. Gracias a servicios sencillos en línea como Shapeways, cualquiera puede crear sus propios nick-nacks impresos en 3D,

Los «productos personalizados» no son simplemente cosas que compramos y usamos: los alimentos que comemos también pueden entrar en esa categoría. Cocinar requiere tiempo, habilidad y paciencia, porque preparar una comida deliciosa va mucho más allá de mezclar ingredientes y calentarlos en una estufa.

Dado que la mayoría de los alimentos se pueden extruir (exprimir a través de boquillas), (teóricamente) también se pueden imprimir en 3D. Hace unos años, Evil Mad Scientist Laboratories imprimió juguetonamente algunos objetos extraños con azúcar.

En 2013, el columnista del New York Times AJ Jacobsse desafió a sí mismo a imprimir una comida completa, incluidos el plato y los cubiertos.

En el proceso, se topó con el trabajo de Hod Lipson de la Universidad de Cornell, quien cree que algún día las comidas pueden imprimirse personalmente en 3D para satisfacer las necesidades nutricionales exactas de su cuerpo. Lo que nos lleva ordenadamente al futuro.

El futuro de la impresión 3D

Mucha gente cree que la impresión 3D presagiará no solo una oleada de trucos de plástico descarados, sino una revolución en la industria manufacturera y la economía mundial que impulsa. Aunque la impresión 3D ciertamente nos permitirá hacer nuestras propias cosas, hay un límite a lo que puede lograr usted mismo con una impresora barata y un tubo de plástico.

Es probable que los beneficios económicos reales lleguen cuando las grandes empresas adopten universalmente la impresión 3D como un pilar central de la industria manufacturera. Primero, eso permitirá a los fabricantes ofrecer mucha más personalización de los productos existentes, por lo que la asequibilidad de la producción en masa lista para usar se combinará con el atractivo de la artesanía artesanal única y personalizada.

En segundo lugar, la impresión 3D es esencialmente una tecnología robótica, por lo que reducirá el costo de fabricación hasta el punto en que, una vez más, será rentable fabricar artículos en América del Norte y Europa que actualmente se ensamblan a bajo costo (por humanos mal pagados) en lugares como China e India.

Finalmente, la impresión 3D aumentará la productividad (ya que se necesitarán menos personas para hacer las mismas cosas), reduciendo los costos de producción en general, lo que debería conducir a precios más bajos y una mayor demanda, y eso siempre es bueno para los consumidores, los fabricantes y la economía.


ROSEPAC

Curador Digital y Redactor. Creador del Diario Ciberninjas. Asturiano amante de las nuevas tecnologías.