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| Maqueta de Lamborghini Nitro (Foto CGTrader) |
Con la entrada presente pretendo ayudar a entender los métodos de impresión por adición así como algunos ejemplos industriales afines a nuestro sector de la maquinaria agrícola.
MÉTODOS DE
IMPRESIÓN
Existen bastantes métodos de impresión 3D ya que se puede
usar material fundido o bien se pueden usar materiales líquidos que luego
solidifican.
“Extrusión” o
adición: Son las impresoras más populares.
Cuentan con un enorme potencial de desarrollo. En este tipo de impresión se
utilizan termoplásticos (ácido poliláctico o PLA, ABS, polietileno de alta
densidad HDPE, Nylon…) en filamento que se funde y el inyector o extrusor lo
añade por capas muy finas que se van superponiendo (estratificación). La
boquilla se mueve en el plano horizontal, mientras que el lecho (aunque también
en algunas impresoras la propia boquilla) se mueve en el plano “z” vertical.
Los objetos pueden ser de casi cualquier forma geométrica e
incluso se pueden fabricar formas que con otros procesos como moldeado o
estampación no podrían realizarse. Estos materiales admiten el pulido posterior
de la pieza entre otras cosas porque son piezas resistentes. Se pueden alternar
varias cabezas extrusoras e ir cambiando de material y de color. Incluso es un
método utilizado en la industria de la alimentación pues se puede incluso
utilizar chocolate para hacer tartas con diseños impresionantes.
Son piezas que normalmente se utilizan para prototipado
rápido, también para fabricar piezas para las mismas impresoras o en robótica
(RepRap o máquinas autoreplicables)
Estereolitografía
o Jetting: Es una especie de impresora de
inyección de tinta 2D en la cual diminutas boquillas suministras microgotas de
fotopolímero capa a capa. En ellas un chorro de resina fotosensible es curada, solidificándola, con haces de luz ultravioleta (también se puede endurecer por
enfriamiento).
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| Borde de corte de broca; fabricación 3D en diamante policristalino |
Compactación: Una masa de polvo que se compacta por estratos. A las
impresoras se les denomina de 3D con tinta puesto que utilizan una especie de tinta
como aglomerante para compactar el polvo. Tienen una ventaja y es que la “tinta”
puede ser de diferentes colores por lo que la impresión también. El material
utilizado es a base de escayola y/o celulosa. Se obtiene un resultado muy
frágil por lo que luego se infiltra el material con cianocrilato o alguna
resina epoxi o incluso con algún elastómero y entonces se consiguen piezas
flexibles
Impresión de
Metal
La técnica para la impresión de metal es algo diferente,
también se produce por fusión. Se conocen por su acrónimo inglés, DMLM (Direct
Metal Laser Melting o Fusión Directa del Metal por Láser) aunque hay muchas
variantes como DMLS (Sinterización Directa de Metal Láser) o EBM (Fusión por
Haz de Electrones) o SLS (Sinterización Selectiva por Láser) La fusión del
polvo metálico se produce por el calor generado por un láser. Un suministrador
va depositando finas capas de polvo de metal y un láser transfiere la energía
al polvo que acaba fundiendo. El polvo metálico suele ser de titanio,
cromo-cobalto, aleaciones basadas en níquel, aluminio, acero y acero
inoxidable, bronce y también metales preciosos.
En otros modelos se pueden utilizar sopletes de plasma para
fundir atomizando el material de alimentación de alambre.
Son impresoras con enorme precisión y un buen acabado
superficial por lo que se usan en matricería. Lo normal es que el láser se
monte en un brazo que en algunas impresoras tiene 4 ejes y en otras 5. Tantos
grados de libertad permiten una impresión imposible por otros métodos y es por
lo que se usa mucho en aeronáutica y defensa. También es el método ideal para
reparar piezas desgastadas ya que se requiere un sistema de apoyo que suele ser
la pieza a reparar.
PRECISIÓN
DIMENSIONAL
Se denomina así a la capacidad de una impresora 3D en
respetar distancias de diseño. Se define en espesor de capa y resolución XY
(puntos por pulgada o micrómetros)
La precisión de una impresora depende de su calidad en el
diseño, de la boca extrusora y del material utilizado. Hay máquinas con tolerancias
desde algunas decenas de micras hasta 1 mm . También es común que en algunas
aplicaciones donde se requiere mucha precisión y un acabado “fino” se proceda a
imprimir un modelo ligeramente sobredimensionado para posteriormente eliminar
material y así lograr una superficie totalmente lisa. Esto se puede lograr con
mecanizado del material plástico o incluso con disolventes.
USOS INDUSTRIALES
La impresión 3D se usa para “todo”: Creación de prototipos; componentes
de turbinas de motores aeroespaciales; fuselaje de aviones; industria
armamentística; prótesis médicas; textil; zapatos; gafas; monocascos de automóviles...
He aquí algunos ejemplos que me resultan interesantes:
Escavadora 3D: Ejemplo norteamericano de colaboración a tres bandas (laboratorio público de
investigación, universidad y múltiples proveedores de la
industria) han producido la primera excavadora completamente funcional. El
proyecto ha sido denominado AME.
La cabina, el gran brazo articulado y el intercambiador de
calor se han “impreso” y han conseguido una excavadora totalmente funcional.
Neumáticos: En el mundo del neumático destaco el proyecto del
departamento de investigación CIB (Corporate Innovation Board) de Michelin que
ha presentado, bajo el concento 4R (Reducir, Reutilizar, Renovar y Reciclar) a
VISION; un concepto de neumático sin aire, personalizable que es a la
vez rueda y neumático. Se crea a partir de materiales de origen biológico y
biodegradable y, por supuesto, se imprime en 3D.
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| Neumático Michelin VISION |
El neumático incluso permite “recargarse” en una impresora 3D
depositando de nuevo goma en aquellos puntos que son necesarios y volviendo a
generar la banda de rodadura (lo que hasta hoy era un “recauchutado”)
La arquitectura interior del Vision es alveolada y se suprime
el aire a presión por lo que no puede ni reventarse ni pincharse.
Koenigsegg: El fabricante sueco del superdeportivo utiliza muchos
componentes de la carrocería como las ventanillas o el turbocompresor que se
han impreso en 3D
Aeronautica y
Aeroespacial
Airbus: asegura que en su A350 hay más de 1000 componentes
fabricados en 3D; también en el avión de combate Eurofighter Typhoon existen
multitud de componentes “impresos”.
General Electric
(GE): usa la impresión 3D en la
fabricación de las boquillas de combustible de alguno de sus motores a
reacción. Hasta ahora esa misma boquilla según afirman los técnicos de GE tenía
hasta 25 soldaduras y ahora se han reducido a 5. La nueva boquilla es hasta un
25 % más ligera.
GE
como proveedor de impresoras 3D: Y es que la apuesta de GE va
por posicionarse como proveedor de impresoras 3D con más de 1000 técnicos
dedicados al desarrollo a esta actividad. Hoy cuenta en su catálogo con
impresoras DMLM de hasta 1,1*1,1*0,3 m
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| Motor LEAP (GE) e inyectores combustible |
Arquitectura
Enormes las posibilidades en el campo arquitectónico ya sea
en la creación de maquetas como de viviendas o pabellones de exposición.
Medicina
Es la medicina uno de los campos que más prometen en el uso de la impresión 3D como la creación de órganos artificiales a partir de un modelo digital. La idea es obtener réplicas de secciones corporales mediante imágenes de tomografía computerizada. Así se pueden producir implantes ortopédicos "porosos" para facilitar la osteointegración (un ejemplo es la impresión de vértebras en titanio con inserción de poros para que el hueso crezca dentro) O incluso, más sencillo, en vez de la molesta escayola para inmovilizar un hueso se puede optar por hacer una pieza en 3D con varias ventajas: más resistencia con menos pesada; dispone de agujeros para permitir respirar a la piel (y "rascarte"); está abisagrada para que el doctor, y el paciente, puedan abrirla y examinarla.
Es la medicina uno de los campos que más prometen en el uso de la impresión 3D como la creación de órganos artificiales a partir de un modelo digital. La idea es obtener réplicas de secciones corporales mediante imágenes de tomografía computerizada. Así se pueden producir implantes ortopédicos "porosos" para facilitar la osteointegración (un ejemplo es la impresión de vértebras en titanio con inserción de poros para que el hueso crezca dentro) O incluso, más sencillo, en vez de la molesta escayola para inmovilizar un hueso se puede optar por hacer una pieza en 3D con varias ventajas: más resistencia con menos pesada; dispone de agujeros para permitir respirar a la piel (y "rascarte"); está abisagrada para que el doctor, y el paciente, puedan abrirla y examinarla.
Industria
armamentística
Hay tantos ejemplos que es difícil elegir uno, pero uso el sector para hacer una llamada de atención y que es el peligro que representa poner la tecnología en manos indebidas. Algunos lectores recordarán, 2012, cuando los noticieros se hicieron eco de unos planos que se habían colgado en Internet de un arma de fuego, una pistola en concreto, impresa en 3D.
Hay tantos ejemplos que es difícil elegir uno, pero uso el sector para hacer una llamada de atención y que es el peligro que representa poner la tecnología en manos indebidas. Algunos lectores recordarán, 2012, cuando los noticieros se hicieron eco de unos planos que se habían colgado en Internet de un arma de fuego, una pistola en concreto, impresa en 3D.
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| Armas realizadas con impresión 3D |
MI OPINIÓN
La tecnología de fabricación con impresión 3D puede
representar una tercera revolución industrial.
No considero que en la fase actual la impresión 3D pueda
sustituir a la tradicional línea de producción pero si ayudar mucho en el
diseño y en la fabricación de modelos.
Existe un fenómeno a considerar y es que la impresión 3D
incluso puede ir en contra de la corriente imperante de la globalización. Si un
usuario puede fabricarse un material propio o incluso personalizar su diseño la
globalización pierde su sentido, ¿o no?
Fuentes
consultadas
CGTrader (compra de archivos para impresión 3D)
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