El futuro de la impresión 3D es la impresión rápido en líquidos

Desde hace unos años, son cada vez más habituales las noticias sobre objetos de la vida diaria que son fabricados con impresoras 3D. Y es que cualquier cosa que se pueda representar se puede imprimir.

¿Que es la impresión 3D?

La impresión 3D también es llamada: Fabricación aditiva (Additive Manufacturing), manufactura por capas (layers), fabricación de forma libre o procesos aditivos. El nombre de “Manufactura aditiva”, es el nombre oficial usado en la industria de la manufactura, esta definición se encuentra registrada como: (ASTM F2792) para todas las aplicaciones de tecnologías de prototipos rápidos.

La Manufactura aditiva se define como el proceso de agregar o unir materiales capa por capa, para crear objetos a partir de diseño y modelado de computo CAD 3D. Actualmente al rededor del mundo, la manufactura aditiva está cambiando la forma en que se diseña y se manufacturan los productos.

Tecnologías para la impresión

Existen varias tecnologías de impresión en 3D diferentes, entre las que se encuentran las; SLS (sintetización láser selectiva), FDM (modelado por deposición fundida) y SLA (estereolitografía) son las tecnologías más utilizadas en la impresión 3D.

A la llegada de la impresión 3D a diferentes sectores profesionales como la construcción o la biomedicina, han transformado el proceso de fabricación hasta límites insospechados, aunque a veces nos parezcan insólitas, ya son una realidad.

Medicina

La mayoría de impresoras 3D que existen actualmente imprimen objetos en dos materiales plásticos conocidos como ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), un termoplástico amorfo muy resistente al impacto, muy utilizado para usos industriales y domésticos y PLA (ácido poliláctico o poliácido láctico) denominado un polímero parecido al PET (tereftalato de polietileno), que se utiliza para hacer envases.

Arriba: Impresora Mark One.

En el caso de la Impresora Mark One, es la primera capaz de imprimir en fibra de carbono, que permite crear materiales tan resistentes como ligeros y elegantes, además imprime en fibra de vidrio, nylon y PLA.

La principal ventaja de la Mark One, es que puede imprimir piezas 20 veces más rígidas y cinco veces más fuertes que el ABS, según la empresa, podría ser una revolución en el campo de la medicina para el desarrollo de prótesis, ya que como en todo tipo de industrias se requiere fabricar piezas pequeñas y resistentes.

Sector de la Alimentación

Una de las aportaciones recientes de la NASA a la humanidad, que probablemente, una de las cosas que echan de menos los astronautas en el espacio son las comidas de la tierra. Para esto la empresa BeeHex, que nace como un proyecto de la NASA fue la encargada de investigar cómo la impresión 3D podría ser utilizada para hacer alimentos.

El prototipo de la empresa BeeHex se trata de un robot Chef 3D, capaz de imprimir pizzas en menos de cinco minutos, suponiendo una alternativa a las comidas preenvazadas diseñadas para la nutrición y consumo en micro-gravedad.

Arriba: impresora chef

La razón de que la pizza sea uno de los primeros alimentos que se imprime en 3D, se debe a que su preparación se realiza por capas, aprovechando el funcionamiento de la tecnología.

Anjan Contractor, Chintan Kanuga, Jordan French y Ben Feltne, cofundadores de BeeHex, así como inversores, continúan buscando soluciones de impresión para pizzerías de alto volumen como Pizza Hut o Domino’s y, esperan que en un futuro próximo, las comidas impresas en 3D se pidan a través de una aplicación, y que los clientes también tengan la posibilidad de personalizar las comidas según sus preferencias.

Robótica

En este campo, actualmente existen plataformas de aprendizaje que permiten a los robots explorar y entender su entorno, con esto como base, la perspectiva es de arañas robot que recorran estructuras para hacer reparaciones.

Este es uno de los objetivos de un grupo de científicos que trabaja en un laboratorio de Siemens ubicado en la Universidad de Princeton, que es de utilizar la impresión 3D a través de estas arañas robot, equipadas con cámaras 3d para mapear su entorno y para que colaboren entre ellas para fabricar estructuras más complejas.

Actualmente son imprecisos para construir algo muy complejo, pero eventualmente los robots móviles se volverán más autónomos y podrían permitir a las líneas de producción producir pequeños lotes de productos complejos, en donde el aprendizaje por maquina desempeñará un papel cada vez más importante en el futuro.

Electrónica

Las impresoras 3D son capaces de crear objetos cada vez más complejos y la Rabbit Proto (Grupo de investigadores de la Universidad de Stanford) le añade una característica más compleja como la impresión de objetos que ya integren sus propias conexiones electrónicas, es decir, en vez de imprimir la carcasa de un mando de una consola de juegos, esta impresora nos permite imprimir un mando de consola que funciona de verdad.

Espacio

Otro de los campos que le ha dado su importancia a la impresión en 3D está en el espacio. La idea principal es que los astronautas puedan imprimir sus propias piezas directamente.Para esto, la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA), colaboran con 28 compañías industriales en un programa llamado AMAZE (Additive Manufacturing Aiming Towards Zero Waste & Efficient Production of High-Tech Metal Products) con el objetivo de fabricar piezas metálicas de titanio de gran tamaño sin generar residuos y en un menor tiempo.

Arriba: Válvula de agua. A la izquierda, la original, a la derecha,
una copia impresa en 3D.

La impresión 3D elimina por completo la necesidad de tener repuestos en almacén, la ausencia de material sobrante, la reducción del espacio que requiere la impresora es menor y el consumo de energía eléctrica es menor. Con estas tecnologías, todas las piezas se transmiten y almacenan en archivos CAD, que, pueden ser modificados  por los propios astronautas o desde los ingenieros en la tierra.

Más allá del metal, los ingenieros de las agencias espaciales estudian las impresoras 3D que utilizan materiales en polvo similares a la piedra, para la construcción de estaciones sobre la superficie lunar o de Marte. Los investigadores trabajan con impresoras como la D-Wave, que su proceso consiste en mezclar materiales similares al polvo lunar con sales que actúan como aglomerantes para generar materiales parecidos al cemento, pero en seco. Actualmente la impresora D-Wave es capaz de imprimir dos metros de material en una hora.

Tendencia de la impresión 3D

Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), han desarrollado una manera revolucionaria de imprimir en 3D que consiste en la producción de objetos en una fracción de tiempo con impresoras 3D tradicionales.

Self-Assembly Lab trabajó en conjunto  con la empresa estadounidense de muebles Steelcase para desarrollar el proceso denominada Rapid Liquid Printing, surge de la idea de imprimir mobiliario rápidamente, consiste en el uso de la técnica RLP, que puede dibujar libremente en un espacio como un tanque lleno de gel.

Esto permite crear estructuras de gran escala rápidamente, creando un abanico de posibilidades para la producción de muebles, abordando de esta manera los tres retos principales en la fabricación: velocidad, escala y propiedades de los materiales.

La impresión líquida permite que la apertura robótica pueda dibujar libremente en el espacio 3D, por ahora solo está limitado sólo por el tamaño del depósito.El gel usado evita que el material tenga que luchar con la fuerza de gravedad evitando la necesidad de construir a partir de una base.

El equipo ha experimentado con una variedad de materiales de impresión incluyendo plásticos, cauchos y poliuretanos con diferentes propiedades.

En cada caso, se mezclan dos materiales en la boquilla y se curan químicamente a medida que se expulsa.

El material se extrae como una pasta de dientes de un tubo, por lo que le da mejor integridad estructural que si fuera construido capa por capa.

Steelcase considera a la tecnología como un paso importante en el desarrollo de muebles y espacios de oficina personalizables, además de utilizarse a gran escala incluyendo aplicaciones aeroespaciales, automotrices y arquitectónicas.

En Conclusión, cuando estas tecnologías se usan de manera correcta, pueden ahorrar tiempo y recursos para las organizaciones con menores costos y mejor calidad, ya que con la implementación de las impresoras 3D y las herramientas de diseño digital, se está transformando la forma en que fabricamos los productos.

 

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