Berchon Mathilde - La Impresion 3 D

LA IMPRESIÓN 3D Guía definitiva para makers, diseñadores, estudiantes, profesionales, artistas y manitas en general

MATHILDE BERCHON Y BERTIER LUYT

LA IMPRESIÓN 3D Guía definitiva para makers, diseñadores, estudiantes, profesionales, artistas y manitas en general

Mathilde Berchon

Con la colaboración de Bertier Luyt Prólogo de Jöel de Rosnay

Título original: L'impression 3D Publicado originalmente en 2014 por Groupe Eyrolles Traducción: Rubén Martín Giráldez Diseño de la cubierta: Toni Cabré/Editorial Gustavo Gili Cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública o transformación de esta obra solo puede ser realizada con la autorización de sus titulares, salvo excepción prevista por la ley. Diríjase a Cedro (Centro Español de Derechos Reprográficos, www.cedro.org) si necesita fotocopiar o escanear algún fragmento de esta obra. La Editorial no se pronuncia ni expresa ni implícitamente respecto a la exactitud de la información contenida en este libro, razón por la cual no puede asumir ningún tipo de responsabilidad en caso de error u omisión. © de la fotografía en la página 193: Whitney Trudo © de la traducción: Rubén Martín Giráldez © Groupe Eyrolles, 2014 para la edición castellana: © Editorial Gustavo Gili, SL, Barcelona, 2016 ISBN: 978-84-252-2855-1 (PDF digital) www.ggili.com

Editorial Gustavo Gili, SL Via Laietana 47, 2º, 08003 Barcelona, España. Tel. (+34) 933228161 Valle de Bravo 21, 53050 Naucalpan, México. Tel. (+52) 5555606011

Prólogo

Surfear la gran ola mundial de la impresión 3D

La industria tradicional transforma la materia empleando para ello energía e información. La fábrica centralizada y las grandes empresas capaces de producir en cadena automóviles, aviones, bienes de consumo, robots de cocina, aparatos electrónicos o incluso ordenadores son sus principales exponentes. La nueva industria en ciernes se inspira en un proceso ya habitual en internet y en las redes digitales: la transformación de la información, que condujo a la explosión de la web 2.0 y a la generación de contenidos por los usuarios. Sirviéndose de la información y la energía, esta nueva ola de producción industrial esculpe la materia para fabricar multitud de objetos diversos y personalizados. Como decía muy acertadamente Nicholas Negroponte, antiguo director del MIT Media Lab, la revolución de internet ha contribuido, con la digitalización, a “transformar los átomos en bits”. Hoy tenemos la posibilidad de retransformar los bits en átomos, es decir: en objetos físicos, en nuestra propia casa, en nuestro taller particular o en una pyme, gracias a las impresoras 3D y a las máquinas de prototipado rápido. En Francia, la eclosión de este movimiento empezó a augurarse en 2006: “Los proNETarios no se conformarán con fabricar productos digitales (textos, música, vídeos, juegos, etc.). Desde ahora cuentan con unas herramientas asombrosas que les ofrecen la posibilidad de fabricar objetos físicos a partir de impresoras 3D”.1 “Estamos a punto de presenciar una nueva revolución industrial con la irrupción de lo que podríamos llamar MFP (microfábricas personalizadas).”2 La nueva ola que sacude hoy el mundo ha generado un movimiento en apmlificación, típico de la incipiente “sociedad líquida”: se trata del Maker Movement.3 Un movimiento de makers (literalmente, ‘hacedores’), de artesanos, mañosos y aficionados que crean, producen, comparten o incluso venden los objetos físicos fruto de creaciones personales o colectivas realizadas con herramientas a su alcance: escáneres, cortadoras y fresadoras láser, impresoras 3D… El movimiento de los makers está adquiriendo ya una amplitud considerable en Facebook y Twitter, por medio del intercambio P2P y gracias al crowdsourcing y el crowdfunding. Además, con la bajada del precio de las impresoras 3D, va a tener sin duda una gran repercusión mundial. Los nuevos artesanos del 3D digital, las microempresas y las pymes sustituirán progresi-

Joël de Rosnay, con la colaboración de Carlo Revelli, La Révolte du pronétariat. Des mass média aux média des masses, Fayard, 2006.

2. Joël de Rosnay, “Comment imprimer des objets chez soi. Après les TIC, voici les MUP!”, lemonde.fr, 9 de noviembre de 2006. 3. Chris Anderson, Makers: La nueva revolución industrial, Empresa Activa, 2013.

vamente la cultura del consumo y del despilfarro con una cultura de la creación, de la innovación y de la producción descentralizada. Este movimiento desembocará también en otras nuevas formas de educación: los “trabajos prácticos” de nuestros colegios, institutos y universidades darán paso a la coeducación en los talleres abiertos a todos (hackerspaces, makerspaces, fab labs) que se inaugurarán en todo el mundo en pocos años. Evidentemente, la llegada de las microfábricas personalizadas no estará desprovista de graves dificultades industriales e incluso jurídicas. Sin duda, seremos testigos de los mismos problemas asociados a los derechos de autor que observamos hoy con relación a la música o los textos impresos, pero en esta ocasión tendrán que ver con objetos con marcas registradas. Por otro lado, estallarán nuevos conflictos entre los grandes productores de objetos estandarizados destinados al consumo masivo y los pronetarios, las microempresas y las asociaciones capaces de fabricar objetos hasta el momento producidos en fábricas centralizadas. Y ¿qué decir de las aplicaciones surgidas de las nanotecnologías, tales como las impresoras moleculares o celulares? Hoy en día, las bioimpresoras 3D fabrican, en efecto, tejidos vivos, y hasta órganos implantables en el ser humano. En manos de particulares y sin control, dichos sistemas podrían pervertirse para fabricar drogas, armas nanotecnológicas, o incluso agentes capaces de modificar el medioambiente. De ahí la importancia de la información, la evaluación, y de mantener, además de un debate en términos industriales y culturales, también un debate público y político como los que propone este libro, que anuncia una revolución como el mundo industrial no ha conocido otra desde la locomotora de vapor, las máquinas herramienta de mando digital o los robots. Esta obra pronostica el nacimiento de una democracia industrial: el “hágalo usted mismo” al alcance de cualquiera, de grupos, de redes sociales e incluso de industrias clásicas, siempre que aprendan a surfear la gran ola mundial de la impresión 3D. Joël de Rosnay

Consejero de la presidenta de Universcience Director gerente de Biotics International Autor del libro Surfer la vie, 2012

Agradecimientos

Me gustaría empezar dando las gracias a Antoine Derouin, mi editor, por su inestimable y atento seguimiento a lo largo de todo el proceso de escritura de este libro, así como al director editorial Éric Sulpice y a todo el equipo de marketing de Eyrolles por su apasionada implicación en cada una de las etapas de esta aventura. También quisiera dar las gracias a Joël de Rosnay por acceder a prologar la obra y por compartir con nosotros sus impresiones a propósito de la fabricación del mañana. Del mismo modo, mis agradecimientos a Bertier Luyt por escribir el capítulo sobre el modelado, y por su incomparable energía. A Clément Moreau y a Marine Coré-Baillais, de Sculpteo, por darme la oportunidad de lanzarme a este proyecto. Mis agradecimientos también a Oliver Tate y a Benjamin Renaud, de la compañía Work and Progress, por su atenta relectura del capítulo sobre acabados, y también a François Arnout, de 3D Avenir, y a Éric Bredin, de Stratasys. Para terminar, mi más profundo agradecimiento a los míos: Jacques, Béatrice, Claire y Colin, por su entusiasmo y sus excelentes consejos. Desde luego, no habría habido una segunda edición de no ser por los lectores. Por lo tanto, me gustaría agradeceros sinceramente que os hayáis hecho con el libro, lo hayáis leído, que os haya gustado y lo hayáis compartido con quienes os rodean. Mathilde Berchon

VII

Índice

¿Qué es la impresión 3D? La impresión 3D en pocas palabras............................... Un proceso de adición de materia.................................................. Breve apunte histórico....................................................................... ¿Qué se puede hacer con la impresión 3D?................................... Formas geométricas complejas e imbricadas........................... Componentes mecánicos de una sola pieza.............................. Objetos únicos muy elaborados.................................................. Piezas de aviones y de coches..................................................... Órganos humanos.......................................................................... Los materiales utilizados.................................................................. Plásticos........................................................................................... Metales............................................................................................. Cerámica.......................................................................................... Otros materiales............................................................................. ¿Qué cambiará la impresión 3D?..................................................... Poner el proceso de fabricación al alcance de todos............... Fabricar objetos sin ensamblaje.................................................. Reducir los costes de producción................................................ Elaborar piezas únicas a demanda.............................................. Imaginar los objetos del mañana.................................................

3 3 5 8 9 9 9 10 11 11 12 13 13 13 14 14 15 15 15 16

Los distintos procesos......................................................... 17 Principios fundamentales................................................................. Una técnica de fabricación aditiva.............................................. Un proceso controlado digitalmente.......................................... Sin archivo 3D no hay impresión 3D............................................ Impresión 3D por fotopolimerización............................................ La estereolitografía........................................................................ El proceso dlp...............................................................................

17 17 17 17 18 18 20 IX

La tecnología PolyJet.................................................................... La 2pp: la impresión 3D a escala nanoscópica.......................... La impresión 3D por fusión de lechos de polvo........................... La sinterización láser..................................................................... El proceso E-Beam......................................................................... La técnica 3dp................................................................................ Las técnicas de inyección de tinta............................................... La impresión 3D por extrusión de material................................... La técnica fdm............................................................................... Ventajas y limitaciones.................................................................. La impresión 3D por encolado de papel........................................ En resumen..........................................................................................

22 23 24 24 28 29 31 31 31 33 33 35

Tipos de impresoras 3D.......................................................... 37 Los criterios de elección de una impresora 3D............................. Las impresoras 3D personales......................................................... RepRap, la impresora que se imprime a sí misma..................... Anatomía de una impresora personal......................................... Fab@Home...................................................................................... MakerBot Industries....................................................................... Ultimaker......................................................................................... Solidoodle....................................................................................... Printrbot jr....................................................................................... Micro m3d....................................................................................... Cube................................................................................................. Impresoras que no funcionan mediante fdm............................ Y las demás…................................................................................... Las impresoras 3D profesionales..................................................... Los modelos ProJet de 3D Systems............................................ Las Objet24 y las Objet30 de Objet............................................ Las Uprint se de Stratasys............................................................ La Perfactory P3 Mini Multi Lens de Envision tec.................... La serie ProJet x60........................................................................ Las impresoras 3D de producción................................................... Las EOS P........................................................................................ La gama ProJet 7000 de 3D Systems........................................ La gama Objet Connex.................................................................. X

38 39 39 41 42 43 45 46 47 47 48 49 51 51 52 53 54 55 55 56 56 57 57

Las series Dimension y Fortus de Stratasys............................... Las impresoras de gran volumen................................................. Las impresoras de materia alimentaria....................................... Las impresoras para odontología................................................ Las impresoras de joyería............................................................. Las impresoras de metal............................................................... Las impresoras de circuito electrónico.......................................

58 58 59 60 61 61 64

Los materiales de la impresión 3D................................ 65 Los plásticos........................................................................................ Los abs y las imitaciones de los abs......................................... El pla............................................................................................... El pet............................................................................................... Las poliamidas................................................................................ Los plásticos multicolor compuestos.......................................... Las resinas....................................................................................... Los plásticos transparentes.......................................................... Los plásticos resistentes al calor.................................................. Los plásticos flexibles y los cauchos........................................... El polipropileno y las imitaciones de polipropileno.................. El alumide........................................................................................ Los metales.......................................................................................... El aluminio y sus aleaciones......................................................... El cromo-cobalto y sus aleaciones.............................................. El acero inoxidable......................................................................... El acero de utillaje martensítico................................................... El titanio y sus aleaciones............................................................. Los metales preciosos................................................................... Cerámicas, arenas y hormigones..................................................... Los materiales orgánicos.................................................................. Las ceras.......................................................................................... La madera........................................................................................ El papel............................................................................................ Los materiales alimentarios.......................................................... Los tejidos biológicos.................................................................... Los materiales conductores.......................................................... ¿Hacia los materiales de impresión 4D?........................................

66 66 67 68 69 69 70 71 72 72 74 75 76 76 76 77 77 77 78 79 80 80 81 82 82 83 84 85 XI

La impresión 3D llevada a la práctica Las fases de modelado y preparación...................... 89 Creación o descarga de un modelo 3D.......................................... El modelado 3D.............................................................................. La adquisición por medio de escaneo 3D.................................. La utilización de un archivo 3D ya existente.............................. Exportación al formato STL.............................................................. Reparación y preparación del archivo STL.................................... Consejos y trucos........................................................................... Las soluciones informáticas.......................................................... Las soluciones online..................................................................... Laminado del archivo STL................................................................. Resolución, densidad y grosor..................................................... Raft y soporte................................................................................. El software de laminado................................................................ Exportación para impresión.............................................................

90 90 92 96 97 98 98 99 101 101 101 102 103 103

La fase de impresión................................................................ 105 La elección del material.................................................................... Características de un material...................................................... ¿Qué material conviene a cada objeto?...................................... Realizar una impresión...................................................................... El software de control de impresión........................................... Preparar la impresora.................................................................... Lanzar la impresión........................................................................ Optimizar la impresión...................................................................... Optimizar los costes...................................................................... Optimizar la calidad de la pieza................................................... Optimizar el tiempo de impresión...............................................

105 106 106 107 107 109 112 113 113 117 119

LA FASE DE ACABADO.................................................................. 121 La limpieza del objeto....................................................................... La solidificación de la pieza............................................................. La preparación de la pieza................................................................ El lijado............................................................................................ XII

121 123 124 124

El pulido........................................................................................... El enmasillado................................................................................. Aplicar la imprimación................................................................... El acabado de la pieza....................................................................... La pintura........................................................................................ Los otros acabados........................................................................ El envejecimiento de la pieza..........................................................

125 127 127 128 128 129 131

Aplicaciones y perspectivas LA IMPRESIÓN 3D PARA PARTICULAREs.............................. 135 ¿Cómo imprimir en 3D?..................................................................... Las impresoras 3D personales..................................................... Los servicios online........................................................................ Los locales de fabricación............................................................. ¿Qué objetos pueden imprimirse en 3D?....................................... Objetos personales........................................................................ Objetos útiles.................................................................................. Objetos restaurados o mejorados............................................... Objetos abiertos y modificables.................................................. Cómo obtener archivos 3D de objetos........................................... Un acceso más fácil a la creación 3D.......................................... Los sitios web de intercambio de modelos 3D.......................... ¿Qué proyectos cabe emprender con la ayuda de la impresión 3D?............................................................................ Presentar o monetizar nuestras creaciones............................... Ofrecer nuestro servicio de impresión 3D en casa................... Comercializar nuestro modelo de impresora 3D....................... Lanzar una campaña de financiación colectiva......................... ¿Qué tenemos derecho a imprimir en 3D?..................................... En el caso de una creación original............................................. En caso de que se trate de una copia......................................... En definitiva: ¡cread!.......................................................................

135 135 136 137 138 139 139 141 142 143 143 143 145 145 146 147 147 148 148 149 149

XIII

LA IMPRESIÓN 3D PARA PROFESIONALEs........................... 151 Arquitectura........................................................................................ Arte........................................................................................................ Diseño................................................................................................... Cine....................................................................................................... Patrimonio........................................................................................... Moda..................................................................................................... Joyería.................................................................................................. Industria pesada................................................................................. Aeronáutica..................................................................................... Automóvil........................................................................................ Defensa............................................................................................ Electrónica........................................................................................... Agroalimentaria.................................................................................. Sanidad................................................................................................. Prótesis y audífonos....................................................................... Tejido humano, órganos, implantes y medicamentos............... Humanitario......................................................................................... Educación............................................................................................. Investigación científica.....................................................................

151 154 156 157 159 159 162 163 163 163 164 165 166 166 166 169 170 170 171

¿LA TERCERA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL?........................... 173 Hacia la customización en masa...................................................... Objetos cocreados con el usuario final....................................... Una mejor adaptabilidad a los deseos del consumidor........... Una cadena de producción trastocada........................................... La impresión 3D en la nube…........................................................ … o en casa...................................................................................... Relocalización y reindustrialización............................................ Ecología y desarrollo sostenible..................................................... Objetos de diseño optimizado..................................................... Pérdidas mínimas de material...................................................... La cuestión del reciclaje................................................................ Sí, pero…............................................................................................... Una fabricación todavía demasiado lenta.................................. Materiales caros y poco variados.................................................

XIV

173 173 175 176 177 178 178 179 180 181 181 181 182 182

Formas difícilmente reproducibles y en ocasiones inestables Control de calidad en pocos casos.............................................. Conclusión...........................................................................................

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RECURSOS ÚTILES RELACIONADOS CON LA IMPRESIÓN 3D ........................................................................... 185 Espacios y comunidades................................................................... Impresoras / Fabricantes y ditribuidores...................................... Centros tecnológicos y centros de investigación........................ Formación y diseño............................................................................ Servicios de prototipaje e impresión............................................. Publicaciones......................................................................................

185 187 189 190 191 191

GLOSARIO........................................................................................... 193 ÍNDICE ALFABÉTICO.......................................................................... 197

¿Qué es la impresión 3D? ¿Cuál es el origen la impresión 3D y en qué consiste? ¿Con qué aparatos y con qué materiales podemos imprimir? Esta primera parte plantea las bases de este nuevo proceso, que en realidad tampoco es tan nuevo…

LA IMPRESIÓN 3D EN POCAS PALABRAS

Para The Economist “La tercera revolución industrial”; para Chris Anderson, el antiguo jefe de redacción de Wired, una tecnología “más importante que la web”… Con las ventas de impresoras 3D disparadas al 75% en 2014 según el gabinete de análisis Gartner, la impresión 3D sigue experimentando un fulgurante crecimiento. Pero ¿de dónde surge? ¿Se trata de una técnica nueva, como nos hace pensar el entusiasmo reciente de los medios de comunicación? ¿En qué difiere de los métodos tradicionales de fabricación? ¿Cuáles son las aplicaciones actuales y qué cambios provocará el día de mañana? En este primer capítulo vamos a dibujar un breve panorama general de la impresión 3D, remontándonos a sus orígenes.

Un proceso de adición de materia Hasta hace poco, tres eran las técnicas principales que se empleaban en la fabricación de objetos: sustraer paulatinamente materia hasta formar la pieza final (por esculpido, talla, fresado, perforación…), combinar diversos materiales (tejido, collage…) o deformar la materia para darle la forma deseada (moldeado, plegado…). La fabricación de un objeto suele combinar estos tres procedimientos, lo que exige la utilización de numerosas herramientas y el empleo de diferentes materiales. La impresión 3D funciona de modo completamente distinto: la pieza se crea en un solo paso, capa por capa, a un ritmo medio de unos dos centímetros de altura por hora. El objeto creado puede constar de mecanismos internos (como un rodamiento de bolas), formas tejidas y entrelazadas, o incluso de huecos y curvas. Si bien existen numerosos procesos de impresión 3D, todos tienen en común que los objetos se producen a base de superposición de capas sucesivas. Esta técnica recibe el nombre de fabricación “aditiva”, pues se lleva a cabo mediante la adición de materia: el objeto cobra forma a medida que las capas se solidifican.

Etapas de la impresión 3D de una hélice. (Fuente: Stratasys, vía CSC.)

La impresión 3D en pocas palabras

La impresión 3D se lleva a cabo con la ayuda de una impresora 3D. Esta máquina puede tener tamaños y aspectos variados, y siempre está vinculada a diversos programas informáticos que son fundamentales para el proceso, pues permiten preparar el archivo 3D del objeto que vayamos a fabricar y controlar después la máquina durante la impresión. Una impresora 3D, por lo tanto, es una máquina capaz de fabricar un objeto físico a partir de un modelo 3D.

Orbicular Lamp 1, lámpara impresa en 3D por el estudio de diseño Nervous System. (Fuente: Nervous System, .)

Breve apunte histórico La popularidad que están adquiriendo hoy las impresoras 3D personales y la campaña actual de los medios de comunicación nos hacen pensar que la impresión 3D está dando sus primeros pasos en estos momentos. Pero esto no es así ni por asomo. En realidad, la impresión 3D existe desde hace en torno a 25 años. Durante mucho tiempo ha permanecido circunscrita a un uso industrial muy especializado, y en un principio se empleó con fines de prototipado y utillaje rápido. Esta entrada por la puerta de atrás le ha permitido ponerse a prueba tranquilamente pero con eficacia. El lanzamiento de la primera impresora 3D, la SLA-250, tuvo lugar a finales de 1988, por parte de la que era entonces una joven empresa, 3D Systems, fundada en 1986 por el ingeniero Chuck Hull, responsable de una sesentena de patentes en el ámbito del prototipado rápido. El procedimiento que empleaba era la estereolitografía, técnica que creó y patentó en 1984. En aquella época no existía aún la expresión “impresión 3D”. Chuck Hull habla de stereolithography apparatus, fórmula que designa un sistema de fabricación por capas sucesivas a partir de un material sensible a los rayos ultravioletas. De entrada, la impresora cosechó un auténtico éxito en el mundo industrial. 3D Systems está también en el origen del STL (Standard Tessellation Language, en español, “Lenguaje Estándar de Teselado”), un formato de archivo que se convertiría más adelante en el estándar para la impresión 3D. Como sucede a menudo en la historia de todas las técnicas, por la misma época había más inventores ideando otros procedimientos de fabricación aditiva. En 1988, Scott y Lisa Crump crearon la compañía Stratasys. En ese momento se encontraban en pleno desarrollo del proceso FDM (Fused Deposition Modeling, en español “Modelado por Depósito de Fundente”), que sería patentado al año siguiente. La sociedad lanza al mercado sus primeras impresoras basadas en esta técnica, que permite depositar el material licuado capa por capa gracias a un cabezal móvil de extrusión. La FDM dará lugar más tarde a las impresoras personales. Hubo que esperar hasta 1993 para que apareciera el proceso 3DP (Three Dimensional Printing, en español “Impresión Tridimensional”), creado por el MIT (Massachusetts Institute of Technology). Es bastante similar a la técnica empleada por las impresoras 2D de inyección de tinta: un pegamento protegido bajo una película de polvo, que forma poco a poco el objeto. En 1995, la compañía Z Corporation obtuvo del MIT el derecho de uso exclusivo del proceso 3DP e inició el desarrollo de sus impresoras, destinadas únicamente al mundo industrial.

¿“Fabricación aditiva” o “impresión 3D”? Estas dos expresiones sinónimas califican el conjunto de las técnicas de fabricación capa por capa. En la actualidad, la denominación AM (Additive Manufacturing, en español “Fabricación Aditiva”), utilizada por los grandes nombres históricos del sector, se asocia principalmente al mundo industrial. Designa el conjunto de procesos de fabricación por adición de materia, que agrupa siete tipos de técnicas distintas: la extrusión de materia, la proyección de materia, la proyección de aglutinante, el laminado de papel, la fotopolimerización, la fusión de lechos de polvo y la deposición directa de energía. Más recientemente, los medios de comunicación han popularizado la fórmula “impresión 3D” a raíz de la eclosión de entidades como MakerBot o Bits from Bytes, y de servicios de impresión 3D online como Sculpteo o Shapeways. Este uso de la expresión está reservado más bien a las aplicaciones dirigidas al gran público.

La impresión 3D en pocas palabras

El año 1996 fue clave para el mundo emergente de la impresión 3D. Se lanzaron al mercado tres impresoras fundamentales: la Genisys de Stratasys, la Actua 2100 de 3D Systems, y la Z402 de Z Corporation. Aparecían por primera vez bajo la calificación de “impresoras 3D”, y la expresión comenzó a calar en el lenguaje cotidiano. A continuación, en 2005, vio la luz la Spectrum Z510 de Z Corporation, la primera impresora 3D capaz de fabricar objetos directamente en colores. A lo largo de 10 años, entre 1996 y 2006 aproximadamente, los constructores fueron creando otros modelos, mejorando y desarrollando nuevos procesos. Las impresoras 3D fueron siendo cada vez más utilizadas para el prototipado rápido y para la producción en series reducidas, pero continuaron manteniéndose circunscritas al ámbito industrial.

Hitos de la historia de la impresión 3D 1952: Kojima demuestra las ventajas de la fabricación por capas superpuestas. 1967: Swainson registra una patente en Estados Unidos para un sistema de endurecimiento de resina por láser de doble haz. 1981: Kodama publica tres métodos de solidificación holográfica. 1982: Chuck Hull lleva a cabo investigaciones a propósito de la estereolitografía. 1984: Chuck Hull registra la patente 4575330 de utilización de la estereolitografía. 1986: Creación de 3D Systems. Otros actores entran en juego. 1987: El prototipado rápido se convierte en una realidad comercial. 1989: Lanzamiento de Stratasys y de sus primeras impresoras FDM. 1990: La fabricación aditiva se utiliza para la elaboración de moldes. 1995: Z Corporation lanza las primera impresoras 3DP. 1996: Primeras alusiones a máquinas industriales como “impresoras 3D”. 2000: La fabricación aditiva se emplea para elaborar piezas de producción. 2007: Creación de Shapeways en los Países Bajos. 2009: Creación de MakerBot Industries y lanzamiento de la MakerBot Cupcake CNC. Lanzamiento de Sculpteo en Francia. 2011: Se venden 15.000 impresoras 3D (alrededor de 40 modelos disponibles). 2012: Se venden 45.000 nuevas máquinas. Fuente: “Putting 3D Printing into the Value Stream” [“Entrada de la impresión 3D en el flujo de valor”], Econolyst, octubre de 2012.

Poco a poco fue calando la idea de hacer accesible esta tecnología a los particulares. A partir de esta visión emergieron más empresas, principalmente en Europa. En 2007, los holandeses Peter Weijmarshausen, Robert Schouwenburg y Marleen Vogelaar crean Shapeways, un servicio online de impresión 3D abierto a particulares. El año 2009, en Francia, Éric Carreel, Clément Moreau y Jacques Lewiner fundaron Sculpteo y desarrollaron herramientas web que simplificaron el conjunto de procesos de impresión 3D para uso de los aficionados. Paralelamente, otros agentes se involucran en el ámbito de las impresoras 3D personales. Nacido en el mundo de la investigación y del código abierto, el proyecto RepRap, dirigido por Adrian

Bowyer, ve la luz en 2005 en la Universidad de Bath, en Inglaterra. Se trata de la primera impresora 3D autorreplicante —es capaz de imprimir sus propias piezas— que se basa en una tecnología muy parecida al proceso FDM. El primer modelo operativo, la Darwin, está disponible en 2007. Es de código abierto por entero, lo que permite a muchos usuarios entusiastas reproducirla y mejorarla. Hoy en día, el mercado de la impresión 3D se encuentra en plena expansión y parece que incluso está atravesando una fase de transición histórica. En abril de 2012 las compañías Stratasys y Objet se fusionaron y se convirtieron en la pure player líder mundial de la impresión 3D con 1400 millones de dólares. Otra cifra impresionante: el mercado de las impresoras 3D personales pasó de 355 unidades vendidas en 2008 a 23.265 en 2011. Los medios de comunicación se han hecho eco también del fenómeno y continúan atrayendo la atención sobre esta tecnología cada vez más conocida por el gran público. Los procesos de impresión han mejorado, los materiales disponibles se han multiplicado y el precio de las máquinas ha caído drásticamente. Ahora, por unos 400€, es posible hacerse con una impresora 3D personal con un rendimiento relativamente bueno. Expectación

Impresión 3D personal Ludificación Technologies mettables Tecnologías ponibles

Big Data

Traitement des événements complexes Procesamiento de casos complejos

Motores Moteurs de de búsqueda recherche en en lenguaje langage natural naturel Internet de las cosas

Análisis de contenido

Traducción de voz instantánea

Sistemas de gestión de bases de datos en memoria Asistencia virtual

Robots móviles Escáneres 3D Neurobusiness Chips de ADN

Voitures sanssin conducteurs Coches conductor Realidad aumentada Tecnologías máquina a máquina Services de communication de machines à machines

Análisis prescriptivo Informática afectiva

Televigilancia médicale médica móvil Télévigilance mobile NFC (Near Field Communication,

Electrovibración Affichage volumétrique et holographique Cartelismo volumétrico y holográfico Perfeccionamiento humano Interface Interfazneuronale neuronal directe directa Bio-impression Bioimpresión 3D

Localización inteligente Location Intelligence Servicios asistenciaautomobile al automóvilà distance Services de d'assistance a distancia Métodos autentificación biométrica Méthodesde d'authentification biométrique

Comunicación de Campo Cercano)

Red en malla

Computación en la nube

Yo cuantificado

Análisis predictivo Reconocimiento de voz

Impresión 3D corporativa Muro de actividades

Ordinateurs Ordenadoresquantiques cuánticos

Sensores de movimiento Analytique Analítica enin-memory memoria Realidad virtual Réalité virtuelle

Poussière Polvo intelligente inteligente Captage bioacoustique Captación bioacústica

Lanzamiento de la innovación

Pico de las expectativas

Valle de desilusión

Pendiente de iluminación

Meseta de productividad

Tiempo

La meseta se alcanzará en: menos de 2 años

entre 2 y 5 años

entre 5 y 10 años

más de 10 años

La impresión 3D aparece en lo más alto de la curva de las tendencias, según la compañía de investigación Gartner. (Fuente: Gartner.)

La impresión 3D en pocas palabras

¿Qué se puede hacer con la impresión 3D? La impresión 3D es una técnica dotada de un tremendo potencial. Ofrece posibilidades jamás imaginadas y pone en cuestión la totalidad de los procesos industriales. Hagámonos una idea rápida de lo que es capaz de hacer.

Vestido de una sola pieza. Vestido de malla impreso en 3D, ideado por el estudio de diseño Freedom of Creation. (Fuente: Freedom of Creation– 3D Systems.)

Formas geométricas complejas e inalambricas La impresión 3D es capaz de realizar piezas de formas geométricas muy complejas. Por ejemplo, es posible imprimir un tejido de una sola vez. La trama que vemos en la página anterior ha sido creada de principio a fin por una impresora 3D. Los anillos no se han ensamblado a posteriori, sino que han sido fabricados directamente en forma de malla.

Standbeast, una escultura móvil articulada, impresa en 3D de una tacada, obra del artista Theo Jansen. (Fuente: Theo Jansen.)

Componentes mecánicos de una sola pieza Pueden fabricarse piezas mecánicas sin necesidad de ensamblaje posterior alguno: el objeto sale de la máquina tal cual. Las llaves inglesas que vemos en la imagen ilustran a la perfección las capacidades de la impresión 3D para la fabricación de piezas móviles. Cada llave es completamente funcional y sale de la máquina lista para ser utilizada. Llaves inglesas impresas en 3D. (Fuente: Objet.)

Objetos únicos muy elavorados La precisión excepcional de ciertos procesos de impresión 3D permite fabricar objetos únicos muy pequeños con muchos detalles. Dos sectores especializados emplean ya con bastante asiduidad estas técnicas.

La impresión 3D en pocas palabras

-La joyería: los nombres más significativos de la joyería de lujo internacional se sirven hoy en día de la impresión 3D, que facilita la fase de fabricación a la par que garantiza una gran precisión en los detalles. De esta manera es posible realizar modelos a medida a partir de metales preciosos. Para este gremio se han diseñado impresoras especializadas. -La odontología: en estos momentos numerosos laboratorios están equipados con impresoras 3D especializadas para Modelo de ortodoncia impreso en 3D por una impresora dental Objet3D fabricar piezas a medida que requieren un OrthoDesk. (Fuente: Objet.) acabado perfecto (coronas, puentes, dentaduras, placas…).

Piezas de aviones y de coches Los sectores aeroespacial y automovilístico se valen de la impresión 3D para fabricar un gran número de partes especializadas. Esta técnica permite elaborar elementos de tamaños muy pequeños, pero también muy grandes. Además, reduce los costes de prototipado y de fabricación, al tiempo que optimiza el diseño.

Motor de avión Rolls Royce provisto de piezas impresas en 3D. (Fuente: Rolls Royce.)

Hoy en día, casi todos los aviones de líneas comerciales, por ejemplo, tienen piezas de metal impresas en 3D que pueden localizarse —entre otros lugares— en los sistemas de ventilación o en ciertas partes del fuselaje. Por el momento, el sector del automóvil emplea la impresión 3D principalmente para el prototipado de las piezas y la decoración interior de los vehículos. Es posible que el salpicadero de vuestros coches contenga piezas impresas en 3D.

Órganos humanos La impresión 3D es una técnica versátil que alcanza en nuestros días ámbitos muy diversos. Por este motivo, la investigación médica explora activamente las posibilidades de la fabricación aditiva con vistas a elaborar implantes a medida y órganos humanos, incluso. En el momento actual, es posible crear un tejido orgánico vivo gracias a una impresora 3D (véanse páginas 00 y 00).

Oreja impresa en 3D por el Walker Forest Institute Regenerative Medicine. (Fuente: WFIRM.)

Los materiales utilizados Estas técnicas de impresión 3D no tendrían valor alguno sin los materiales de los que se sirven, que se han diversificado muchísimo en los últimos años. En la actualidad, los más utilizados son los plásticos y los metales, a los que hay que añadir las cerámicas y las materias orgánicas. A cada proceso de fabricación aditiva le corresponde un material en concreto (véase, en la página siguiente, la tabla con el ejemplo de uso de plásticos).

La impresión 3D en pocas palabras

Plásticos La resina, la poliamida y el ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), tres plásticos con distintas propiedades, han sido los materiales clave de la impresión 3D durante mucho tiempo y continúan siendo muy populares. Empleados a menudo en el prototipado rápido, intervienen también en la producción de objetos terminados. Principales plásticos utilizados en impresión 3D y técnica correspondiente más indicada Resina Poliamida

Plástico

Estado antes de la impresión Líquido Polvo

Técnica Estereolitografía Sinterización láser

ABS

Filamento

Depósito de filamento fundido

Con las impresoras Objet es posible, además, imprimir materiales compuestos; estas máquinas pueden simular combinaciones de plásticos dúctiles y duros, resistentes al calor y transparentes.

Impresión polícroma en plástico Las impresoras X60 son capaces de imprimir directamente en varios colores. El material empleado, un plástico compuesto, no es el más apropiado para la producción de objetos definitivos, pero permite producir maquetas y prototipos bastante satisfactorios, destinados a presentaciones profesionales, por ejemplo.

Maqueta de arquitectura impresa en 3D en colores con una impresora X60. (Fuente: The Realization Group– Z Corporation/3D Systems.)

Metales Las técnicas de impresión en metal están experimentando en este momento un tremendo crecimiento. Interesan en particular a los industriales por motivos económicos. El caso es que la impresión 3D en metal genera mucha menos pérdida de material y es capaz de producir formas más sólidas y ligeras a un tiempo, reduciendo en todo momento el impacto energético. El sector aeroespacial, por ejemplo, ha hecho una inversión masiva en la investigación y desarrollo de este campo. El titanio y el acero inoxidable son los dos principales metales empleados hoy en día en la fabricación aditiva de utillaje y de piezas de producción industrial. Por lo que respecta a los metales preciosos, se funden en moldes a la cera perdida impresos en 3D. Además, la plata, el bronce y el platino sirven generalmente para producir pequeños modelos acabados (anillos, brazaletes, broches…).

Pieza de avión realizada mediante fabricación aditiva en metal. (Fuente: Arcam.)

Metatron, una escultura impresa en bronce, obra de Bathsheba Grossman. (Fuente: Bathsheba Grossman.)

Cerámica La cerámica se utiliza cada vez más como material para impresión 3D. Aunque la tecnología empleada resulte relativamente fastidiosa y requiera de numerosas etapas, permite fabricar piezas que habría sido imposible elaborar con métodos tradicionales.

Otros materiales Aunque los plásticos y los metales sean los materiales más utilizados, se han llevado a cabo experimentos audaces con otros componentes, sobre todo en los terrenos arquitectónico, alimentario y médico. Ciertas impresoras permiten fabricar formas en chocolate o queso; otras son capaces de imprimir tejido humano o cuero de vaca, y con otras se ha llegado a probar materiales de construcción como el hormigón.

La impresión 3D en pocas palabras

¿Qué cambiará la impresión 3D? Poner el proceso de fabricación al alcance de todos El éxito actual de las impresoras 3D personales y de los servicios de impresión 3D lleva de la mano el nacimiento de todo un ecosistema en torno a la fabricación digital por parte de particulares. Ahora es muy fácil procurarse en internet archivos de objetos listos para imprimir, o modificar a nuestro antojo un diseño antes de enviarlo a impresión (o de imprimirlo por nuestra cuenta).

Un mercado muy prometedor Terry Wohlers, especialista en fabricación aditiva, estima que el mercado de la impresión 3D debería alcanzar 3700 millones de dólares en 2015, y más de 6 millones en 2019.

De esta manera, la impresión 3D abre las puertas a un nuevo modo de producción de los objetos cotidianos que se convierte en una tarea al alcance de todos. Los particulares pueden hacerse con “máquinas de fabricar” u optar por un servicio de impresión online que les garantizará un resultado de calidad profesional. Por otro lado, se están estableciendo centros de fabricación repartidos por todo el mundo. Equipadas con impresoras 3D, estas fábricas de barrio (como los fab labs) son espacios donde cada cual puede encontrar ayuda para desarrollar sus proyectos. La impresión 3D conlleva la idea de devolver al consumidor un poder sobre los objetos que lo rodean. Con el acceso a los archivos de dichos objetos y a un medio de producción, tiene la posibilidad de comprenderlos mejor, reproducirlos y modificarlos.

La Printrbot jr de Printrbot, una impresora 3D personal de menos de 350€. (Fuente: Printrbot.)

Fabricar objetos sin embalaje En comparación con las técnicas de fabricación actuales, la impresión 3D supone un cambio radical. Para fabricar un objeto de manera industrial son necesarias una serie de acciones como triturar, forjar, doblar, elaborar, moldear, cortar, soldar, pegar o ensamblar el material. Con frecuencia, a lo largo de esta fase se pierde una gran cantidad de materia prima, por no hablar de la cantidad de energía necesaria para llevar a cabo la producción. Además, cada una de las máquinas que se emplean suelen poseer una función única; cada una ocupa un lugar en una cadena de producción larga y compleja. Esto implica que para reducir costes hay que producir el objeto en grandes cantidades y concebir el diseño de manera estandarizada, con el fin de que su fabricación sea factible para la cadena de producción existente. Así, no es la fábrica la que se adapta al artículo, sino al revés. En cambio, un objeto creado mediante fabricación aditiva suele realizarse de una sola vez, con una sola máquina, no requiere apenas —o en absoluto— ensamblaje y puede contar con elementos móviles. Sin embargo, sí suele ser necesario un tratamiento posterior para garantizar, por ejemplo, la solidez de la pieza.

Reducir los costes de fabricación La impresión 3D supone también un auténtico ahorro, puesto que no utiliza más que el material necesario para la fabricación del objeto y lo que no se usa puede ser reciclado para la elaboración de otro artículo. Esta ventaja concierne sobre todo a la impresión 3D en metal, a diferencia de la mecanización tradicional, en la que las pérdidas estimadas de metal representan entre un 80 y un 90%, y el material perdido no es reutilizable. Al contrario de lo que se cree, la impresión 3D también permite ganar tiempo de producción. En efecto: si bien el proceso de impresión es por lo general mucho más lento que el resto de métodos de fabricación, el tiempo medio de prototipado es, en cambio, considerablemente menor.

Elaborar piezas únicas a demanda La customización y la fabricación a demanda son más fáciles gracias a la impresión 3D, que permite crear objetos únicos sin afrontar un coste prohibitivo, sin que sea necesario produccir en masa para rentabilizar la mecanización de un producto. Gracias a la impresión 3D, numerosas industrias podrán entrar en la era de la customización a gran escala. Los objetos se fabricarán por encargo, teniendo en cuenta los gustos particulares del consumidor. La tecnología avanzará en paralelo con el desarrollo de herramientas de customización, online o no, que permitirán al consumidor modificar las formas o añadir sus propios parámetros al Un ejemplo de objeto customizado impreso en 3D: las muñecas objeto. personalizadas Makie. (Fuente: Makie Lab.)

La impresión 3D en pocas palabras

Imaginar los objetos del mañana Con la impresión 3D, los diseñadores y los ingenieros pueden inventar nuevas formas que hasta el momento era inimaginable producir con los procesos de fabricación tradicionales; ángulos, fricciones, formas complejas, etc. A partir de ahora será posible crear olvidándose de los estándares. Así, los objetos pueden ganar en ligereza, solidez y rapidez de ensamblaje.

Las 9 ventajas de la impresión 3D • Customización a un coste asequible. • Diseño más optimizado. • Producción de una gran variedad de productos con una sola impresora. • Posibilidad de realizar objetos muy pequeños. • Pérdida de material escasa. • Ninguna correlación entre la complejidad del artículo y el coste. • Producción a demanda. • Simplificación de la cadena de producción. • Acceso de nueva generación y facilidad de fabricación de artículos. (Fuente: CSC, Computer Science Corporation.)

Los distintos procesos

En realidad no existe una técnica de impresión 3D única, sino que hay muchas, y cada una de ellas con multitud de variantes. No requieren ni los mismos equipos, ni los mismos materiales, y producen resultados notablemente distintos. Grosso modo, pueden clasificarse en tres grandes familias: los procesos basados en la fotopolimerización (un material líquido que se solidifica gracias a la luz), los que consisten en ligar polvo (un aglomerante encola las partículas de polvo) y aquellos que consisten en el depósito progresivo de material.

Principios fundamentales Antes de explicar en qué consisten las distintas técnicas, conviene recordar algunos principios básicos que subyacen a toda impresión 3D.

Una técnica de fabricación aditiva La impresión 3D opera siempre por adición de materia, y no por sustracción como la mayor parte de técnicas tradicionales de fabricación (fresado, talla…). Todas las impresoras 3D fabrican los objetos trabajando el material capa por capa, según el trazado que les va indicando el ordenador al que están conectadas. La diferencia entre los distintos procesos la marca generalmente la forma en que se crean las capas.

Un proceso controlado digitalmente Las impresoras 3D pueden tener muy diversos tamaños y aspectos, pero siempre están conectadas a un ordenador. Van acompañadas de un conjunto de programas informáticos que permiten preparar el archivo 3D para la impresión y posicionar la pieza dentro de la impresora. El procesador y el firmware que se encuentran en el interior de la impresora reciben a continuación esos datos y controlan toda la fase de impresión.

Sin archivo 3D no hay impresión 3D El archivo 3D es el requisito previo indispensable para toda impresión 3D: para imprimir un objeto necesitamos un modelo 3D. Dicho modelo debe crearse con la ayuda de un programa de modelado 3D o generarse a partir de un escáner 3D (véase página 92), a no ser que exista ya en internet, en un sitio de intercambio de archivos como Thingverse. Cualquier modelador 3D puede servir para crear un archivo utilizable por una impresora 3D. Algunos son sencillos de usar (SketchUp, Tinkercard, Autodesk 123D, 3DTin), mientras que otros Los distintos procesos

están mejor adaptados a las particularidades de la impresión 3D (OpenSCAD, FreeCAD, Blender). Pero, en todos los casos, el formato final del archivo tiene que ser STL, el único aceptado ahora mismo por todas las impresoras 3D (véase página 97). Por lo tanto, hoy en día, una impresora 3D no puede fabricar en ningún caso un objeto a partir de un simple esbozo o de una ilustración en 2D.

A la izquierda, archivo 3D de una bola de Navidad, cortesía del usuario pmoews en el sitio Thingverse.com. A la derecha, bolas de Navidad impresas en 3D a partir de dicho archivo. (Fuente: pmoews.)

Principios fundamentales La fotopolimerización es un proceso de impresión 3D que emplea polímeros líquidos que se solidifican al contacto con la luz. Está en la base de la técnica más antigua de impresión 3D, la estereolitografía. También la utilizan las tecnologías DLP (Digital Light Processing, en español “Procesado Digital de Luz”) y PolyJet.

La estereolitografía Solidificación de un líquido mediante rayo láser La estereolitografía (o SLA), desarrollada en 1986 por la compañía 3D Systems, es la primera técnica de impresión 3D que surgió. Emplea un rayo láser ultravioleta que permite solidificar sucesivamente las capas de fotopolímeros líquidos.

¿Qué es un fotopolímero? Los fotopolímeros son sustancias sintéticas cuyas propiedades físicas se modifican al entrar en contacto con la luz. Los fotopolímeros líquidos son sensibles a los rayos ultravioletas y se endurecen al contacto con el láser.

Las impresoras SLA están provistas de un depósito en el que caben varios litros de fotopolímeros líquidos, una plataforma móvil sumergida en dicho depósito, un láser de rayos ultravioleta y un ordenador que controla láser y plataforma móvil. Al comienzo del proceso de impresión 3D, el programa de la máquina analiza el archivo CAD (Computer-Aided Design, en español “Diseño Asistido por ordenador”) y lo segmenta en láminas muy finas, de 0,05 a 0,1 mm de grosor. De este modo prepara el archivo para producir lo que terminará siendo un auténtico objeto físico, añadiendo una peana y algunas uniones provisionales para las partes en voladizo. Estos soportes solo son necesarios durante el transcurso de la impresión y serán disueltos posteriormente.

Barredor

Plataforma de impresión móvil

Baño de polímero líquido

Rayo láser proyectado contra espejos

Impresión 3D por estereolitografía. (Fuente: James Delaney, De Labs Inc.)

La calidad del archivo y del laminado es esencial para lograr la impresión. A continuación interviene el láser, que dibuja la primera lámina según las indicaciones que le envía el ordenador. Al pasar sobre la superficie del baño, el rayo láser solidifica los fotopolímeros líquidos que quedan expuestos, creando así la primera capa del objeto. Luego, la plataforma móvil desciende una fracción de milímetro para que el láser pueda trazar la siguiente. El proceso se repite capa tras capa hasta la obtención completa del modelo. Al terminar la impresión, la plataforma vuelve a subir y ya puede recogerse el objeto. Es entonces cuando llega la fase de acabado. El objeto se lava en un disolvente, y después se coloca en un horno ultravioleta para que quede limpio por completo, se disuelvan todas las uniones de soporte y se refuerce la solidez.

Ventajas e inconvenientes La estereolitografía presenta claras ventajas para la impresión, en términos de precisión, calidad de los detalles y acabado. Es una de las tecnologías más perfeccionadas del mercado, pero también una de las más caras (materiales, complejidad del dispositivo). La SLA permite la fabricación de piezas de gran calidad, con un margen de desviación de 0,005 mm respecto al diseño inicial. El acabado en horno solidifica el objeto de forma permanente, aunque es posible deformarlo ligeramente. La SLA permite también realizar grandes piezas, algo poco Los distintos procesos

habitual con los procesos actuales. Ciertas impresoras SLA, como los modelos Mammoth, pueden elaborar objetos de más de dos metros de diámetro. Uno de los mayores inconvenientes de la estereolitografía es la limitadísima oferta de materiales de impresión disponible y la imposibilidad de imprimir en color. Los polímeros líquidos utilizados se traducen en un resultado semitransparente que resulta frágil y a menudo inadecuado para la producción de objetos. Las piezas fabricadas a partir de la SLA requieren casi siempre, por tanto, un trabajo de acabado (barnizado, pintura, cromado, enlucido…) y por el momento se utilizan con fines de prototipado y de presentación. Se ha comprobado que la impresión por SLA es bastante lenta. Dependiendo del tamaño y del número de objetos creados, el láser puede demorarse hasta dos minutos por tramo. El tiempo medio de impresión suele estar entre las seis y las 12 horas. Para objetos más grandes, puede extenderse hasta varios días. No obstante, una vez emprendida la impresión, la máquina no requiere de ningún tipo de supervisión particular y puede funcionar toda la noche sin riesgo alguno. El proceso continúa siendo muy costoso. Al fin y al cabo, las impresoras SLA y los polímeros utilizados están entre los más caros del mercado. Por otro lado, las máquinas necesitan equipos adaptados. Es requisito indispensable contar con un sistema de ventilación, debido a los vapores tóxicos que los polímeros y los disolventes desprenden. Por eso hoy el uso de la estereolitografía está reservado principalmente a los grandes grupos industriales capaces de invertir en el proceso (la industria aeronáutica, automovilística, militar) y a servicios de impresión 3D específicos. Prototipos de una cafetera Alessi (dos tipos de plástico), realizados mediante estereolitografía con una impresora profesional ProJet HD 3000. (Fuente: 3D Systems)

Sin embargo, nuevos actores como FormLabs o B9Creator intentan lograr que la estereolitografía sea accesible a las pequeñas empresas y a los particulares. Ofrecen pequeñas impresoras estereolitográficas de mesa.

El proceso DLP Del proyector al objeto sólido Al igual que la estereolitografía, la DLP consiste en la exposición de polímeros líquidos a la luz. Este procedimiento lo puso en práctica por primera vez la sociedad EnvisionTEC, un proveedor alemán especializado en prototipado rápido, que quería usarlo para producir objetos destinados al mercado de la prótesis dental, la joyería y los audífonos. En este caso, la luz que permite el proceso de fotopolimerización proviene de un chip minúsculo que barre rápidamente la superficie del depósito (fue desarrollado en 1987 por el doctor Larry Hornbeck, de Texas Instruments). Este chip contiene hasta un total de dos millones de espejos microscópicos (del tamaño de una quinta parte de un cabello humano), que garantizan una repro-

ducción extremadamente precisa. Se puede encontrar en la mayoría de los proyectores de las salas de conferencias. Una impresora DLP está equipada con el mismo tipo de proyector, la luz se dirige hacia el objeto que reposa sobre la plataforma. Los rayos UV pasan a través del chip y de los espejos, controlados por un complejo sistema electrónico, y filtran o no la luz en función del trazado del objeto previsto por el ordenador. A diferencia de la SLA, la DLP no implica ningún desplazamiento de la luz en el eje horizontal, sino únicamente un progresivo descenso de la plataforma por el eje vertical. Gracias a este mecanismo, esta clase de impresión es entre dos y cinco veces más rápida que la SLA.

Funcionamiento del proyector DLP. (Fuente: .)

Ventajas y límites La ventaja principal de la DLP es la reducción de un tercio de los costes de impresión respecto a la SLA. Permite fabricar piezas muy sólidas en plástico, con un acabado de superficie capaz de competir con las tecnologías de moldeado por inyección. La precisión media de una impresora DLP como la ZBuilder es de 0,2 mm.

El micrómetro (mm) El micrómetro es un submúltiplo del metro que forma parte de las unidades de longitud del Sistema Internacional de unidades (SI). 1 µm equivale a 0,001 milímetros. Hasta 1968, al micrómetro se lo denominaba micra; hoy en día, ambos términos se emplean indistintamente.

Los materiales utilizados por la DLP también son más variados que los que usa la SLA; entre ellos se cuenta una resina de base que logra resultados similares a los obtenidos con ABS. Se han desarrollado otros materiales como la resina translúcida o las ceras de moldeado y la investigación avanza con rapidez en este terreno.

Los distintos procesos

La DLP es bastante más rápida y precisa que el proceso FDM (véase página 31). Esto permite producir modelos de alta precisión en un tiempo récord: no se necesitan más que ocho segundos para solidificar una capa de 0,1 mm.

Audífonos impresos por DLP en una máquina EnvisionTEC. (Fuente: EnvisionTEC.)

La tecnología PolyJet Implementada en 1999 por la compañía Objet, la tecnología PolyJet también emplea la técnica de la fotopolimerización, pero de una manera totalmente distinta a la SLA y la DLP. Aun así, el programa de la máquina divide el modelado 3D en láminas muy finas y planifica las junturas que sustentan el objeto, necesarias para el buen desarrollo de la impresión. Por lo tanto, el objeto se fabrica inyectando fotopolímeros sobre una superficie, capa por capa, hasta alcanzar el resultado final. El material se proyecta sobre una plataforma respetando con precisión el trazado de la pieza. Cada vez que una capa ha sido depositada se aplica un tratamiento ultravioleta, lo que permite que la sustancia se endurezca inmediatamente. A continuación se introduce la pieza en agua para desprender las junturas de soporte y luego se lava. El material de soporte es un gel soluble, lo que representa una de las mayores ventajas de la tecnología PolyJet, porque no se necesitan largas fases de acabado. Con la variante PolyJet Matrix es posible imprimir materiales compuestos con distintas propiedades físicas y mecánicas. El usuario puede incluso crear sus propios materiales compuestos, llamados digital materials. Este proceso de doble inyección permite entre otras cosas, por ejemplo, combinar materiales dúctiles y rígidos, o transparentes y opacos.

Piezas realizadas mediante el proceso PolyJet. (Fuente Stratasys-Objet.)

Cabezal de impresión

Eje X Eje XY

Rayo UV Material de impresión

Material de soporte Plataforma de impresión

Eje Z

Funcionamiento de la tecnología PolyJet. (Fuente: Objet.)

Por consiguiente, cada material cuenta con su propio sistema de almacenamiento. De los ocho cabezales de impresión generalmente disponibles en la máquina, se reservan dos para cada material. Cada cabezal de impresión está equipado con 96 boquillas. La potencia de la tecnología PolyJet Matrix reside en gran parte en el programa Objet Studio, que hace posible el control minucioso del proceso en su conjunto, sin olvidar la gestión de los archivos STL, que combinan diversos materiales.

La impresión multimaterial El principal atractivo de las técnicas PolyJet y PolyJet Matrix es que ofrecen una surtida lista de materiales de impresión con características muy diferentes. La posibilidad de crear a demanda nuestro propio material compuesto supone una ventaja clara cuando deseamos obtener resultados específicos. Por sus particularidades (resistencia a la tracción, tensión de rotura…), los digital materials permiten idear prototipos con propiedades bastante similares al diseño final.

La 2PP: La impresión 3D a escala nanoscópica La 2PP (Two-Photon Polymerization, en español “Fotopolimerización de Dos Fotones”) es una técnica que permite fabricar objetos a escala nanoscópica (1 nanómetro = 1 millonésima parte de 1 metro), con resoluciones que alcanzan los 100 nm. Un láser de luz pulsada, emitiendo habitualmente a 800 nm, se concentra sobre una solución de fotopolímero. La polimerización interviene únicamente en el punto en el que la luz es más intensa. Por medio de esta técnica es posible imprimir objetos únicamente visibles bajo el microscopio. No se necesitan estructuras de soporte. Hasta la fecha, la 2PP se ha visto limitada por tiempos de preparación y de impresión que podían llegar a ser larguísimos (100 µm/s). Gracias al desarrollo de nuevos materiales fotopolímeros y a un nuevo aparato, la Universidad de Viena anunció en marzo de 2012 que había logrado acelerar considerablemente la impresión en 2PP, que queda fijada en 5 µm/s.

Los distintos procesos

Así es como pudo imprimirse un coche de carreras de 330 × 130 × 100 µm, compuesto por 100 capas con una media de 200 líneas de polímeros, en cuatro minutos y con una precisión de 1 µm respecto al archivo CAD inicial.

Prototipo de coche de carreras realizado mediante el proceso 2PP, a un tamaño de una décima de milímetro. (Fuente: TU Wien.)

La impresión 3D por fusión de lechos de polvo La impresión 3D mediante aglomeración de polvo agrupa los procesos de sinterización láser SLS y DMLS, además de las técnicas E-Beam, EBF3 y 3DP. Su particularidad consiste en que utiliza el polvo como material principal, aglomerándolo mediante diversas técnicas. La principal ventaja del polvo es que permite imprimir en una gran variedad de materiales, siendo el metal uno de los grandes avances en este terreno.

La sinterización láser Un láser puede fusionar las partículas de polvo La tecnología SLS (Selective Laser Sintering, en español “Sinterización Selectiva por Láser”), también conocida sencillamente como sinterización láser, fue desarrollada por la compañía EOS, ubicada en Alemania. Por medio de un láser muy potente se logra fusionar minúsculas partículas de polvo. Igual que en el resto de técnicas de impresión 3D, un programa segmenta al principio el archivo CAD en finas láminas. A continuación puede comenzar la impresión 3D. La bandeja de polvo se precalienta dentro de la máquina a una temperatura justo por debajo del punto de fusión. Un rodillo extiende una capa de polvo muy fina (de 0,1 mm de grosor) sobre la plataforma de impresión. El láser pasa entonces por encima del polvo siguiendo el trazado determinado por el ordenador y funde las partículas hasta que se fusionan entre sí.

Una vez fusionada la lámina, el rodillo extiende otra capa de polvo y el láser pasa de nuevo. El proceso se repite hasta que se completa la fabricación del objeto. Al terminar, hay que sacar la pieza de la bandeja de polvo y limpiarla para quitarle las partículas que no se han fusionado. El material básico del proceso de sinterización no es, por tanto, líquido sino polvo. Puede tratarse de polvo de plástico, cerámica, vidrio o metal (en este último caso, hablaríamos de direct metal laser sintering (DMLS). No obstante, la mayor de parte de las impresoras utilizan polvos que combinan dos compuestos; la única condición es que se disponga de partículas uniformes y muy finas, del orden de 50 μm. El material más corriente es la poliamida, que permite producir prototipos y objetos acabados. El polvo es de color blanco, pero puede colorearse después de la impresión. Durante el proceso DMLS, el rayo láser pasa también sobre una bandeja de polvo, pero en este caso es de metal. Con un láser de fibra óptica de 200 vatios se puede fabricar un objeto con un grosor de capa de 20 μm.

Modelo conceptual de zapato impreso mediante sinterización láser de polvo de poliamida en una impresora EOS. (Fuente: Janina Alleyne.)

Los distintos procesos

Esquema explicativo del proceso de impresión 3D mediante sinterización láser. (Fuente: Phenix Systems.)

Los metales utilizables en DMLS son el acero inoxidable, el acero martensítico destinado al utillaje (un tipo de acero con excelentes propiedades mecánicas), el cromo-cobalto, el Inconel 625, el Inconel 718 y el titanio Ti6AlV4. En teoría, casi todos los metales son compatibles con este proceso, siempre que se preparen adecuadamente, es decir: siempre que se pulvericen de manera hom*ogénea.

Palanca de cambio de marchas Volkswagen de acero inoxidable, fabricada mediante sinterización láser de polvo metálico en una impresora EOS. (Fuente: EOS Automotive.)

Una técnica rápida y económica en materiales La precisión estándar de la sinterización láser es de 0,1 mm: por lo tanto, se trata de una técnica menos precisa que la SLA. El grosor mínimo de los muros es de 0,7 mm y el tamaño de las piezas no puede ser superior a 700 × 580 × 380 mm. Es un proceso mucho más económico en materiales, ya que el polvo que no se utiliza durante la impresión no queda afectado por la proximidad del láser y puede ser empleado en la siguiente impresión.

Molde de pelota de golf de acero inoxidable, impreso en 3D por DMLS. (Fuente: Incept 3D.)

La superficie de las impresiones 3D basadas en polvo tiene generalmente una apariencia arenosa y bastante rugosa al tacto, al contrario de la estereolitografía, que produce piezas más suaves y uniformes. Las posibilidades de acabado son diversas: las piezas pueden lijarse o pintarse para obtener un acabado más liso y hom*ogéneo. Según el material, el resultado puede resultar bastante poroso. Por medio de la sinterización láser es posible fabricar piezas a partir de materiales como el metal o la cerámica, algo que aún se encuentra rara vez en los demás procesos de impresión 3D. Las aplicaciones de la SLS son muy numerosas: herramientas, odontología, aeronáutica, automóvil, arquitectura, decoración, diseño… Las condiciones necesarias para lograr una impresión de gran calidad son bastante complejas: regularidad de los granos, elección de la longitud de la onda láser, calidad del programa de fabricación, etc. Hay que tener en cuenta, por tanto, muchos parámetros para fabricar objetos de una alta precisión.

Los constructores de impresoras SLS Las principales compañías del sector son europeas. Vale la pena destacar la compañía EOS, fundada en 1989 y establecida en Alemania, que fue la primera en comercializar un proceso de impresión DMLS para titanio. Contando con clientes como BMW, Mercedes-Benz o incluso Electrolux, este fabricante ha vendido más de 1000 impresoras de sinterización láser en el mundo. Otra empresa especializada en el terreno que nos ocupa, Phenix Systems, fue creada en el año 2000 en el marco de la École Nationale Supérieure de Céramique Industrielle, especialista en sinterización láser de polvo. Gracias a su catálogo de patentes y a su más que particular saber hacer en cuanto a la utilización de polvos finos (aquellos cuya granulación media se sitúa entre 6 y 9 µm), esta compañía francesa se ha convertido en un agente importante dentro del sector de los equipamientos de producción mediante adición de materia.

Los distintos procesos

El proceso E-Beam Fusionar el metal con un láser de electrones La tecnología E-Beam, o EBM (Electron Beam Melting, en español “Fusión por Rayos de Electrones”), fue desarrollada por la sociedad sueca Arcam. La impresión se lleva a cabo a partir de un polvo de metal que un láser de electrones funde dentro de una cámara de vacío a una temperatura de entre 700 y 1000 °C. Los electrones, proyectados a una velocidad altísima a través de un cañón estrecho, permiten fundir y fusionar las partículas metálicas capa por capa. La EBF3, también conocida como EBDM (Electron Beam Direct Manufacturing en español “Fabricación Directa por Rayos de Electrones”], es una variante del E-Beam. Permite realizar impresiones 3D en entornos de gravedad cero. El proceso fue desarrollado por un equipo de ingenieros de la NASA. También en este caso un haz de electrones pasa por un cable sobre una plataforma de posición dispuesta dentro de una caja de aluminio. Concebida en concreto para fabricar piezas en metal, la EBF3 permite trabajar una gran variedad de metales (titanio, aluminio, níquel, acero inoxidable…). También es posible elaborar piezas mezclando distintas aleaciones.

Ventajas y limitaciones Estos nuevos procesos de prototipado rápido pretenden superar en calidad, rapidez y rentabilidad a las técnicas clásicas de fabricación sustractiva. La EBF3 lo logra reduciendo los costes del material Esquema de funcionamiento de una impresora E-Beam. (Fuente: Arcam.) (reutilización de lo no impreso) y aumentando la solidez de las piezas fabricadas. A diferencia de las técnicas DMLS, el metal empleado no es una versión degradada. El Ti6Al4V (titanio, aluminio, vanadio, hierro y oxígeno) y el Al 2219 (cobre y aluminio) son las aleaciones recomendadas, bien conocidas por su extrema resistencia y propiedades térmicas. Otra ventaja: los materiales no fusionados durante el proceso EBF3 son inmediatamente reutilizables en la siguiente impresión. No es este el caso de la técnica E-Beam, que requiere que se comprueben de nuevo los residuos antes de imprimir.

La técnica 3DP Impresiones 3D polícromas 3DP, es el nombre de una tecnología inventada en el MIT, licencia propiedad de la compañía Z Corporation y comprada por 3D Systems en enero de 2012. La gama de impresoras ProJet X60 está equipada con este proceso, hoy en día único en el mundo —junto con la técnica SDL de laminado de papel por depósito selectivo—, que permite realizar impresiones 3D en varios cientos de miles de colores simultáneamente. La tecnología 3DP consiste en una plataforma que va descendiendo sucesivamente y sobre la cual un rodillo extiende una finísima capa de polvo. A continuación, un cabezal de impresión deposita unas minúsculas gotas de pegamento que encolan el material en polvo. La coloración se lleva a cabo mediante el uso de colas teñidas: para obtener el color deseado se necesita combinar cuatro. Este proceso mediante depósitos sucesivos de polvo y cola se repite con cada descenso de la plataforma de impresión hasta la obtención del objeto. Al final se aplica un tratamiento de acabado: la pieza impresa se calienta y el polvo sobrante se suprime. Las posibilidades que ofrece este proceso son muy variadas, habida cuenta de los numerosos materiales que pueden utilizarse (cerámica, metal, polímero, compuestos). Por otra parte, la 3DP permite ejercer un control localizado de ciertos aspectos de la impresión: composición de los materiales, microestructuras o incluso textura de la superficie.

Un objeto sale de entre el polvo tras la impresión mediante 3DP. (Fuente: 3D Systems.)

Los distintos procesos

Gracias a los cabezales de impresión pueden utilizarse materiales líquidos o húmedos. También es posible crear diseños que contengan formas en voladizo, entretejidas y volúmenes internos; el único requisito es contar con espacio suficiente para recoger el polvo sobrante.

Ventajas y limitaciones La 3DP supone numerosas ventajas, sobre todo en términos de precisión y de elección de materiales. Ha sido la primera en permitir la impresión en cerámica y es una de las tecnologías pioneras en impresión 3D en metal. La principal virtud de la 3DP es su coste de producción. En efecto, el precio de las impresoras 3DP puede representar una sexta parte del de las máquinas de estereolitografía. Pero, por otro lado, la calidad de impresión suele ser menor, con un grado de precisión variable. Únicamente seis compañías poseen los derechos de uso de la tecnología 3DP: ExtrudeHone, Soligen, Specific Surface Corporation, TDK Corporation, Therics y Z Corporation-3D Systems. Se han distribuido en terrenos de producción muy diversos.

Prototipo de motor realizado mediante proceso 3DP en una impresora X60. (Fuente: Undo Prototipos/3D Systems.)

La limitación principal de la 3DP tiene que ver con la fragilidad de las piezas fabricadas, que resultan más quebradizas que aquellas elaboradas mediante otros procedimientos como la SLA o la DLP. Además, la textura es mucho más rugosa.

Las técnicas de inyección de tinta Las técnicas de inyección de tinta se emplean menos que la sinterización láser o la 3DP, con las que guardan algunas similitudes. Los fabricantes 3D Systems (con sus modelos ProJet), y Stratasys, que ha comprado la empresa especializada Solidscape, se reparten el mercado. También conocidas como MJM (Multi-Jet Modeling), las impresoras de inyección de tinta utilizan cera fundida como materia prima, lo que las hace muy aptas para la fabricación de moldes. Como si de una impresora clásica de papel se tratase, la impresora 3D de inyección de tinta lanza la materia capa por capa mientras se deposita una cola especial de manera que el objeto va solidificándose. Este proceso presenta el inconveniente de que exige materiales con propiedades físicas particulares (bajo índice de viscosidad junto con una tensión suficiente a la hora de colocarlos sobre la plataforma de impresión). Requiere, además, la utilización de una gran cantidad de material.

La impresión 3D por extrusión de material Las técnicas que acabamos de presentar se sirven de la luz o de alguna clase de aglutinante para solidificar el material, ya sea líquido o en polvo. El material está dentro de una bandeja y la cama de impresión se desplaza para dejar al descubierto la parte que ha de solidificarse. Existe otro tipo de impresión 3D que consiste en depositar el material progresivamente. Se trata de la técnica FDM.

La técnica FDM La FDM fue desarrollada a finales de la década de 1980 por S. Scott Crump, cofundador de la compañía Stratasys, y comercializada en la década de 1990. Después de la estereolitografía, este es el proceso de impresión 3D más antiguo. Últimamente se ha popularizado con la llegada de las impresoras 3D personales, de la que son responsables sobre todo el proyecto Rep Rap y la compañía MakerBot. Esta técnica consiste en depositar sucesivamente un filamento de plástico o metal. Una boquilla de extrusión, a través de la cual pasa el filamento, va depositando el material siguiendo Proceso de impresión 3D por depósito de filamento fundido. el trazado definido por el archivo CAD. Se ca- (Fuente: Zureks.) lienta a más de 185 °C, fundiendo el material a medida que imprime. El material es depositado en capas muy finas (una media de 0,04 mm de grosor). El objeto se construye, por lo tanto, capa por capa, de la base a la cima.

Los distintos procesos

RepRap Prusa Mendel en acción. El filamento de PLA (poliácido láctico) fundido pasa a través del cabezal térmico de impresión y se deposita poco a poco sobre el lecho de impresión. (Fuente: John Biehler.)

Los materiales utilizados por la FDM son generalmente termoplásticos de tipo ABS o PLA. Ciertas impresoras admiten también el uso de policarbonatos (PC), policaprolactonas (PCL), polifenilensulfonas (PPSF), ULTEM 09085 (un tipo de plástico conocido por su resistencia al fuego y adecuado en particular para el ámbito aeronáutico) y ceras. En algunos casos, el cabezal de impresión puede sustituirse por una jeringa que permite depositar otra clase de compuestos como alimentos, (las impresoras Fab@Home son capaces de imprimir queso), o células (las impresoras Organovo están especializadas en este terreno). Para las estructuras provisionales de soporte se utiliza un material soluble en el agua, que se disuelve rápidamente con un aparato específico que emplea una solución de hidróxido de sodio.

FDM, una marca registrada La fórmula fuse deposition modeling y su sigla FDM son marcas registradas de Stratasys. Los creadores del proyecto RepRap, así como todas las empresas nacidas gracias a sus derivados, no pueden usar el término FDM por más que su técnica sea estrictamente la misma. Por lo tanto, el equipo RepRap habla de fused filament fabrication (FFF), bajo licencia GNU/GPL. Existen otras denominaciones, como molten polymer deposition (MPD).

Ventajas y limitaciones La FDM es una tecnología empleada por una gran variedad de impresoras 3D. La calidad de la impresión, el coste y la elección de materiales varían enormemente en función del tipo de máquina. Con la FDM, los materiales disponibles son numerosos. Los plásticos de tipo ABS o PLA suelen ser los que priman, con un amplio abanico de colores (rojo, amarillo, verde, azul, gris, blanco y negro, entre otros). La ventaja principal de la FDM reside en su facilidad de uso y versatilidad. También es más rápida que otras técnicas de impresión, pero la precisión no siempre es destacable, sobre todo en las impresoras personales en forma de kit de montaje, que necesitan calcular por su cuenta los parámetros en función del material. Además, a veces el filamento es difícil de manipular.

Ejemplos de piezas realizadas con la misma impresora personal (una RepRap Prusa Mendel): a la izquierda, la pieza antes de configurar la máquina; a la derecha, el resultado posterior. (Fuente: John Biehler.)

La impresión 3D por encolado de papel El laminado por depósito selectivo, o SDL (selective deposition laminated) difiere del resto de procesos de fabricación aditiva. Consiste en el corte progresivo de hojas de papel, que son encoladas unas con otras con la ayuda de una sustancia adhesiva depositada de manera selectiva. En la zona que terminará conformando el objeto se coloca mayor densidad de cola y en las zonas que servirán de soporte se acumula menor densidad. A cada hoja de papel, un lecho térmico de impresión va pegando las capas y prensándolas. Una vez la hoja queda encolada, una cuchilla la corta.

Los distintos procesos

La primera hoja se fija

La máquina deposita unas

Se coloca otra hoja de papel

Una cuchilla graduable de

El proceso se repite capa a

en la bandeja de

gotas de cola sobre la primera

y la máquina aplica presión

carburo de tungsteno corta

capa hasta que el objeto

impresión.

hoja de papel, más cantidad en

para pegarla con la anterior

una hoja de papel en el

queda terminado. Es entonces

la zona que corresponde a la

mismo instante, delimitando

cuando puede sacarse de la

pieza en sí y menos en la que

así el contorno del objeto.

cámara de impresión.

terminará siendo material de soporte.

Proceso de la técnica SDL. (Fuente: Mcor Technologies.)

La ventaja principal de este proceso es que hace posible imprimir con el material de impresión 3D menos caro del mercado, el papel. Permite también fabricar piezas multicolores y obtener resoluciones muy buenas. Sin embargo, el resultado final requiere de bastante trabajo de acabado. También es más complicado producir piezas huecas, complejas o con volúmenes internos, ya que es difícil y en ocasiones imposible eliminar ciertas zonas del papel. Asimismo, siempre resulta fastidioso quitar las junturas de soporte: a veces es necesario emplear un martillo y unas tijeras para arrancarlas.

Limpieza de objetos impresos mediante SDL. (Fuente: OINKFROG.)

Además del papel, los principales materiales compatibles con este proceso son determinados termoplásticos de tipo PVC y compuestos (metales ferrosos y no ferrosos, cerámica).

La compañía irlandesa Mcor Technologies, fundada en 2005 por los hermanos Conor y Fintan MacCormack, se ha especializado en impresión 3D de papel multicolor y registra ventas espectaculares. La impresora Mcor Iris permite imprimir más de un millón de colores con una resolución de 5760 × 1440 × 508 ppp (véase recuadro de la página 54).

Cabeza impresa mediante SDL con una impresora Mcor Iris. (Fuente: Mcor Technologies.)

En resumen Actualmente, la estereolitografía y la sinterización láser son los procesos más empleados en la industria, mientras que la técnica FDM es la más popular entre los particulares. Principales fabricantes industriales de impresoras 3D y técnicas asociadas Compañía 3D Systems Stratasys

Año de creación 1986 1989

Z Corporation

1995

Arcam Objet EnvisionTEC

1997 1999 2002

Los distintos procesos

Técnica Estereolitografía (SLA) Fused deposition modeling (FDM) Three-dimensional printing (3DP) Electron beam melting (EBM) PolyJet y PolyJet Matrix Digital light processing (DLP)

Categoría Fotopolimerización Depósito de filamento fundido Sinterización de polvo Sinterización de polvo (metal) Fotopolimerización Fotopolimerización

TIPOS DE IMPRESORAS 3D

En este preciso momento existen toda clase de impresoras 3D, con precios que van del centenar al medio millón de euros, con propiedades y usos muy diversos. Podemos dividirlas principalmente en tres grandes familias: las impresoras 3D personales, que cuestan en general menos de 4.000€ y que están dirigidas a particulares que desean fabricar en casa sus propias piezas; las impresoras 3D profesionales, de un precio medio de 50.000€, utilizadas en compañías para prototipar y producir en serie limitada; y para terminar, las impresoras 3D de producción, que cuestan bastantes cientos de miles de euros, y que se emplean en la industria para elaborar piezas funcionales.

Algunas de las 70 impresoras 3D presentadas durante la Maker Faire 2012 en San Mateo, California. (Fuente: Shawn Wallace, Make Magazine.)

Tipos de impresoras 3D

Los criterios de elección de una impresora 3D Para determinar el modelo que más se adecua a nuestras necesidades y situarse en el meollo de este mercado en evolución hay que tener en cuenta un buen número de criterios. Veamos los principales: n La técnica empleada. Como ya hemos visto en el capítulo anterior, cada técnica de impresión posee sus particularidades en cuanto a resultados y difiere en sus aplicaciones. n La calidad de impresión. La sutileza de detalles y el grosor de capa son muy variables de una impresora a otra. n Los materiales. Cada modelo de impresora se corresponde con cierta gama de materiales, que difieren según el tipo (plásticos, cerámicas, metales…), las propiedades físicas (materiales dúctiles, duros, transparentes…) y el color. Por lo tanto, vale la pena identificar cuáles son compatibles con la máquina que hemos escogido, a fin de evitar sorpresas desagradables tras la compra. n El tamaño máximo de impresión. El tamaño de la bandeja de impresión puede oscilar entre algunos centímetros y muchos metros. n El coste de producción. Varía mucho, oscila entre un centenar de euros por una impresora de código abierto para montar en casa y 500.000€ en el caso de modelos específicos. El precio de la máquina debe cotejarse con el coste del material, que puede ser también muy costoso. n La instalación y la puesta en marcha. El tiempo de instalación y los requerimientos específicos de cada impresora (cámara de ventilación, alimentación eléctrica potente) desempeñan también un papel en la elección del modelo. Las impresoras 3D necesitan tres tipos de conexiones: una alimentación eléctrica, una conexión de red (cable ethernet) y la conexión a un ordenador. En algunos casos se requieren también sistemas de refrigeración o de limpieza.

Características de una impresora 3D Antes de adquirir una impresora es importante hacerse con una relación completa de sus características, que figuran generalmente en las especificaciones técnicas que proporciona el propio fabricante. En particular, hemos de fijarnos en: • El tamaño, sin contar el embalaje. Siempre indicado en longitud × anchura × altura, nos da una idea de la envergadura de la máquina, sin olvidarnos de la altura de la tapa y del sistema de reabastecimiento de los materiales (puerta que se abre por delante, tirador lateral desplazable). Algunas impresoras como las X60 han sido diseñadas para que puedan pasar por una puerta estándar de oficina. • El tamaño, contando el embalaje. Importante por cuestiones de entrega y de logística. • El peso en vacío. Se trata del peso de la impresora sin material de impresión. • El peso en lleno. Vale la pena preverlo sobre todo en el caso de impresoras de despacho colocadas sobre una mesa o cualquier otro soporte. • El peso de los cartuchos de material. Un cartucho pesa un kilo de media, o incluso un poco más.

Las impresoras 3D personales Las impresoras 3D, utilizadas desde hace mucho por los industriales, fueron casi desconocidas para el gran público durante los 20 años que siguieron al lanzamiento del primer modelo de estereolitografía a cargo de 3D Systems en 1986. Pero la llegada del Proyecto RepRap (acrónimo de replicating rapid prototyper), una impresora autorreplicante, permitió iniciar un movimiento de apertura sin precedentes. Habían nacido las impresoras 3D personales. Hoy en día, su mercado está muy fragmentado y dominado por la compañía MakerBot, ya que si bien un número creciente de agentes independientes ofrecen impresoras personales comerciales, son absorbidas enseguida por los grandes nombres del sector. En este momento, las máquinas más populares son las impresoras MakerBot, Ultimaker, Solidoodle, Printrbot, Cube y, más recientemente, FormLabs.

RepRap, la impresora que se imprime a sí misma El proyecto RepRap, que consistía en crear una máquina capaz de fabricarse a sí misma, vio la luz en la Universidad de Bath (Reino Unido) en 2005. Lo puso en marcha Adrian Bowyer, profesor de ingeniería mecánica, y lo apoya desde entonces una gran comunidad internacional de apasionados colaboradores. Presentada desde el principio bajo licencia libre (GNU-GPL), esta máquina es una impresora 3D personal compacta cuya estructura puede ser impresa por completo en 3D. Las piezas electrónicas son las únicas que todavía no son replicables, pero el equipo está trabajando en ello. El primer modelo funcional, conocido como RepRap Darwin, se fabricó en 2007.

La RepRap Darwin. (Fuente: RepRap.org.)

Tipos de impresoras 3D

La RepRap ha permitido que las impresoras 3D salgan del marco industrial y universitario, pero sin entrar a competir con los agentes históricos del sector, pues su desempeño es bastante inferior: lo cierto es que la calidad de impresión no es más que de 2mm por un grosor de capa medio de 0,30mm. La bandeja de impresión también es con frecuencia de menor tamaño que el de una impresora profesional compacta (alrededor de 20×20×14cm). Una RepRap suele ser pequeña, ligera y movible (7kg, 50×40×35cm en el caso de la RepRap Medel), pero sus dimensiones pueden diferir considerablemente entre un modelo y otro. Actualmente, la RepRap más popular es la Prusa Mendel, sobre todo su última versión, la Prusa i3. La Prusa i3 mejora el modelo Mendel simplificando las fases de construcción e impresión, facilitando las modificaciones y reparaciones posteriores de la máquina. Aun así, está dirigida a un usuario experimentado que debe reunir él mismo su lista de piezas sueltas, imprimir o hacer que le impriman las piezas de la estructura y montar el conjunto. El coste de fabricación es, pues, muy variable, pero en general asciende a menos de 500 €. Cuenta con una comunidad muy activa: existen muchos grupos de ayuda y eventos locales para montar y configurar las máquinas.

La RepRap Prusa i3. (Fuente: RepRap.org. CC-by-SA.)

Desde 2008, el proyecto RepRap ha dado pie a numerosos productos derivados, los más conocidos de los cuales son MakerBot, Ultimaker, Printrbot, UP!, Cube, Fabbster, Solidoodle o Makibot. Estas impresoras son solo una pequeña muestra de modelos creados por la comunidad. Emmanuel Gilloz, activo colaborador francés del proyecto RepRap —y creador de la FoldaRap, una RepRap plegable de viaje—, ha diseñado un árbol genealógico de la RepRap, disponible gratuitamente en wiki.

Extracto del árbol genealógico de máquinas derivadas de la RepRap. (Fuente: Emmanuel Gilloz, CC-by-SA.)

La ética RepRap Al decidir montar una impresora RepRap, el usuario acepta la filosofía del proyecto, motivado por valores ligados al mundo de la programación libre. De este modo, según la ética RepRap, cada RepRap debe producir otras dos, gratis o a precio de coste.

Anatomía de una impresora personal Las impresoras 3D personales, heredadas en su gran mayoría del proyecto RepRap (el otro modelo original sería la Fab@Home; véase en página siguiente), se presentan en kit para montar o ya listas para empezar a funcionar. Dado que generalmente se sirven de la tecnología de depósito de filamento fundido, están compuestas de cuatro elementos indispensables: una cama de impresión, un extrusor —a través del cual pasa poco a poco el filamento—, un cabezal térmico y un filamento de plástico. Estas cuatro piezas están instaladas sobre una estructura sólida y son controladas por un sistema de posicionamiento 3D. Las diversas variantes de estos cuatro elementos influyen notablemente en las características técnicas de la máquina. Dependiendo del modelo, la impresora podrá ser más rápida, más compacta o incluso más precisa.

Tipos de impresoras 3D

Los diferentes sistemas de posicionamiento 3D El sistema de posicionamiento 3D define el modo en que el cabezal de impresión colocará el filamento fundido sobre el lecho de impresión. Los ejes x e y corresponden al desplazamiento lateral del sistema; el eje z, al desplazamiento vertical. Las impresoras personales actuales utilizan principalmente tres tipos de sistemas: • Grúa: el extrusor se desplaza en los ejes x e y; el lecho de impresión, en el eje z. La Ultimaker y la Replicator de MakerBot usan este sistema, pero las similitudes terminan aquí. • Cama móvil: es el lecho lo que se desplaza, y no el extrusor. Este modelo, adoptado por Printrbot, tiene la ventaja de ser más simple desde el punto de vista mecánico. El mantenimiento es más fácil y los costes son menos elevados. En contrapartida, la impresión es más lenta, ya que el lecho de impresión es pesado. • DeltaBot: tres varas de control móviles dirigen el cabezal de impresión. Esta clase de modelo permite aumentar la velocidad y la precisión de la impresión, pero requiere de un motor más complejo. La Rostock es un ejemplo de modelo DeltaBot.

Fab@Home Fab@Home es un proyecto cooperativo de código abierto nacido en 2006 en la Universidad de Cornell, dentro del Laboratorio de Síntesis Computacional. Hod Lipson y Evan Malone son los dos principales impulsores de este proyecto de impresora 3D personal multimaterial, desarrollado en paralelo al proyecto RepRap. En este caso no se centra en el concepto de máquinas autorreplicantes, sino más bien en la fabricación personal polivalente.

La Fab@Home Modelo 1. (Fuente: Fa@Home.)

Las impresoras 3D surgidas del proyecto Fab@Home han sido rebautizadas como Modelo 1 y Modelo 2. Su particularidad radica en estar equipadas con una jeringa intercambiable a modo de cabezal de impresión, cosa que les permite imprimir a partir de una gran variedad de materiales (silicona, cemento, acero, chocolate, glaseado de azúcar, queso, plastilina…) en lugar de en ABS solamente. Igual que ocurre con una RepRap, el montaje de una impresora Fab@Home Modelo 1 o Modelo 2 exige tiempo, motivación y algunas herramientas (alicates, llaves inglesas, soldador). Calculemos unos 2000 € aproximadamente para ensamblar las piezas. El volumen de impresión es de 20×20×20cm, con una calidad de impresión de alrededor de 0,10mm.

MakerBot Industries Fundada por tres amigos apasionados de lo artesanal, Zachary Smith, Adam Mayer y Bre Pettis, MakerBot Industries fue la primera compañía que fabricó y distribuyó impresoras 3D personales. Asiduos del hackerspace neoyorquino NYC Resistor, construyeron juntos un prototipo de impresora comercializable. Hoy en día, la compañía experimenta un crecimiento fulgurante y posee el 55% del mercado de impresoras 3D dirigidas al gran público, según sus directivos. En 2013 la compró Stratasys.

El equipo fundador de Maker Bot junto al primer modelo, la Cupcake CNC. (Fuente: MakerBot Industries.)

La MakerBot Cupcake CNC fue el primer modelo que se lanzó al mercado, en 2009. En un principio solo se encontraba disponible como kit para montar. La carcasa de la impresora es una estructura ligera, compuesta por varillas de metal y por unas finas placas de madera cortadas mediante láser. Otro modelo, aparecido en septiembre de 2012, la MakerBot Replicator 2, está más enfocado al diseñador profesional que al usuario aficionado. Con un precio inferior a 2.000€, se presenta ya

Tipos de impresoras 3D

montada y su estructura ya no es de madera, sino de acero. La resolución es de 0,1mm, una de las mejores del mercado en su clase. El volumen de impresión también es más grande que el de la mayor parte de los modelos existentes: alrededor de un 30% más que su predecesora, la Replicator. El filamento de PLA (ácido poliláctico) optimiza la MakerBot Replicator 2, un plástico derivado del maíz, reciclable, pero más difícil de trabajar que el ABS.

La MakerBot Replicator 2. (Fuente: MakerBot Industries.)

La polémica En agosto de 2011, tras el éxito comercial del modelo Cupcake CNC, MakerBot Industries experimentó un aumento de fondos de 10 millones de dólares de varios inversores. Pero en abril de 2012 Zachary Smith, uno de los tres fundadores y además colaborador del proyecto RepRap, abandonó la empresa debido a las múltiples desavenencias en cuanto a la estrategia planteada. Meses después estalló la polémica con el lanzamiento de la Maker Bot Replicator 2, un modelo que abandona el código abierto. Una parte de la comunidad que contribuyó al éxito de la compañía puso el grito en el cielo. Acusada de haber renunciado a su ética en favor del mercantilismo, MakerBot Industries respondió que desea comercializar sus impresoras entre un gran público sin arriesgarse a ser copiada.

Durante el Consumer Electronics Show de 2013, MakerBot lanzó su impresora Replicator 2X, una variante de la Replicator 2. Este nuevo modelo, en el que la ergonomía del doble extrusor ha sido mejorada, cuenta con una campana protectora para el filamento. En la actualidad, MakerBot ofrece cinco modelos de impresoras, de los cuales tres son novedades de principios de 2014: la Replicator Minim, la Replicator 5.ª generación y la Replicator Z18. La Repli-

cator Mini es la menos cara, con un precio de 999€; está dirigida al gran público que desea imprimir pequeños objetos en una máquina fácil de utilizar. La Replicator 5.ª generación es la más rápida y la más precisa de las impresoras MakerBot. Para terminar, con un gran volumen de impresión, la Replicator Z18 está dirigida sobre todo a las pequeñas y medianas empresas.

Ultimaker La compañía Ultimaking Ltd. fue fundada en 2011 por los holandeses Erik de Bruijn, Martijn Elserman y Siert Wijnia, colaboradores activos del proyecto RepRap desde 2008 y miembros del fab lab ProtoSpace de Utrecht.

La impresora Ultimaker 2. (Fuente: Ultimaking Ltd.)

Lanzado ese mismo año, el modelo Ultimaker conquistó rápidamente a la comunidad de los aficionados a la impresión 3D. Hoy, la nueva generación Ultimaker 2 destaca por la velocidad de desplazamiento de su extrusor (entre 30 y 300 mm/s), su gran volumen de impresión (230 ×225×205mm) y su calidad (hasta 20µm de grosor de capa). El extrusor de la Ultimaker 2 posee la particularidad de estar separado del cabezal térmico, de modo que este, aligerado, puede desplazarse a mayor velocidad. Esta impresora admite tanto ABS

Tipos de impresoras 3D

como PLA, y además —a diferencia de los primeros modelos— cuenta con una bandeja de impresión térmica. La Ultimaker 2 se vende lista para usar por unos 1.900€. Por otro lado, el modelo se actualiza con mucha regularidad. De esta manera, el usuario puede hacer que la máquina evolucione, ya sea por el lado del software como por la parte mecánica y electrónica. La Ultimaker es open hardware: los planos, los códigos fuente y los diseños utilizados pueden reproducirse con total libertad.

Solidoodle La empresa Solidoodle, ubicada en Brooklyn, fue fundada por Sam Cervantes, un antiguo colaborador de MakerBot. Sus impresoras están dirigidas sobre todo a los aficionados a lo artesanal y a otros apasionados de la impresión 3D. Se venden ya montadas o en kit, pero la mayor parte de sus piezas también se encuentran disponibles por separado con el objeto de que uno pueda actualizar por su cuenta el modelo antiguo. La cuarta generación de impresoras está a la venta en el sitio web de Solidoodle por cerca de 750€. Más sólida y fiable que su predecesora, también es más manejable y cuenta con un vidrio protector. Su volumen de impresión es de 20×20×20cm, más alto por lo tanto que en anteriores modelos (15×15×15cm), para una calidad equivalente entre 0,1 y 0,4mm por capa. La virtud de la Solidoodle es su modularidad y fiabilidad.

Solidoodle 4.ª generación, ya montada, con un precio en torno a los 730 €. (Fuente: Solidoodle.)

Por otra parte, vale la pena señalar que la comunidad Solidoodle es muy activa. Con el paso de los años ha ido creciendo considerablemente, de modo que siempre habrá un sólido grupo de usuarios para ayudar a quien adquiera uno de sus modelos.

Printrbot jr Desarrollada por Brook Drumm (véase página 147), la máquina Printrbot jr forma parte de las impresoras personales 3D más pequeñas, portátiles y baratas que existen. Este proyecto experimentó un gran éxito en el sitio de financiación colectiva Kickstarter, logrando más de 830.000$. Dio lugar al nacimiento de la compañía Printrbot, que comercializa ahora distintos modelos de impresora.

Printrbot jr, el modelo menos caro de Printrbot. (Fuente: Printrbot.)

La Printrbot jr es una impresora sencilla, de tamaño muy pequeño (pesa menos de 3kg) y muy asequible (alrededor de los 300€). La bandeja de impresión es de 10×10×10cm. Es plegable y cabe dentro de una mochila. Este modelo también tiene la particularidad de ser compatible con las baterías de litio (LiPo). El número de piezas ha sido reducido al mínimo y la grúa se ha simplificado tremendamente. Dado que la Printrbot jr fue inicialmente concebida para PLA, la bandeja de impresión no es térmica. Su tamaño y precio hacen de esta impresora un modelo particularmente adecuado para principiantes, estudiantes y usuarios esporádicos.

Micro m3d Micro M3D es el último grito en impresoras supercompactas que continúan siendo asequibles. Lanzada en Kickstarter en abril de 2014 con un presupuesto inicial de 36.000€, la campaña cosechó un éxito fulgurante, dado que su objetivo fue superado solo 11 minutos después de publicarse el proyecto. Esta máquina —un pequeño cubo de colores de 18,5×18,5×18,5 cm— funciona, como otros modelos, mediante depósito de filamento fundido e imprime en PLA o en ABS. Se ha

Tipos de impresoras 3D

anunciado que el grosor de capa será de entre 50 y 350μm. La virtud de la Micro M3D radica en el diseño compacto, la facilidad de manejo para el principiante y un precio muy atractivo, en torno a los 200€.

La Micro M3D. (Fuente: M3D LLC.)

Cube La compañía 3D Systems fue el primer agente industrial en lanzar una impresora fácil de usar para particulares en 2012, la Cube. Hoy, este modelo va ya por la tercera generación, la Cube 3. Lista para usar por poco menos de 1.000€, el modo de empleo de esta máquina dotada de una interfaz táctil está al alcance de un niño de siete años. Una de sus particularidades es que funciona mediante Wiki, cosa que permite lanzar los trabajos de impresión a distancia (desde nuestro Smartphone, por ejemplo), por medio de su correspondiente aplicación. También es posible conectarle un cable USB. El volumen de impresión de esta impresora es de 15,25×15,25×15,25cm por un grosor de capa de 75μm. El sistema permite instalar fácilmente el filamento gracias a unos cartuchos diseñados para la Cube. Hay 10 colores disponibles, y la Cube 3 admite tanto el ABS como el PLA. La máquina ofrece buenos resultados para un uso doméstico, pero se revela poco adecuada en lo que se refiere al uso profesional. Las impresiones son fiables y el diseño completamente cerrado de la impresora protege los componentes de posibles golpes.

La impresora Cube 3 de 3D Systems. (Fuente: 3D Systems.)

FDM, la técnica más adecuada para las impresoras personales Hoy en día existen varios cientos de modelos de impresoras 3D personales por depósito de filamento fundido. Además, numerosas compañías emergentes han lanzado su campaña de micromecenazgo para financiar la producción de una primera serie de máquinas. Entre los casos más populares, hemos de mencionar el de Buccaneer, una impresora 3D protegida por un chasis de acero inoxidable. Con un precio de menos de 300 € por pedido anticipado, se anuncia que tendrá una resolución de 85 mm. Pero también otros modelos llaman la atención, como recientemente 3DMontr (dotada de un gran volumen de impresión de 60 × 60 × 60 cm), BI V2.0, Printxel, Hyrel o RoBo.

Impresoras que no funcionan mediante fdm Tras haberse centrado en la técnica FDM, los nuevos fabricantes se empiezan a interesar por otros procesos de impresión 3D y proponen modelos de impresoras 3D de mesa que funcionan por medio de la estereolitografía, DLP o incluso sinterización láser. Estos agentes difieren, no obstante, de los propietarios de las patentes inicialmente registradas por 3D Systems y Stratasys. Veamos dos impresoras emblemáticas de esta nueva corriente.

FormLabs La compañía FormLabs la fundaron David Cranor, Maxim Lobovsky y Natan Linder, del MIT Media Lab. Fueron los primeros en proponer una impresora 3D compacta y asequible (alrededor de 2.500€) y que emplease la técnica de la estereolitografía, un proceso de impresión hasta ese momento reservado al uso industrial de alta precisión. Todos sus modelos se dirigen, en esencia, a los diseñadores.

Tipos de impresoras 3D

La primera impresora que comercializaron, la Form 1, ha sido objeto de una expectación sin precedentes tras su lanzamiento en la plataforma Kickstarter. De esta manera se han podido cosechar casi tres millones de dólares de particulares. Este modelo permite imprimir, en resina transparente o blanca, a una resolución de 300μm y con un grosor de capa de 25μm. El equipo desarrolla también el programa PreForm, que permite orientar automáticamente la pieza y generar zonas de soporte. Poco después del lanzamiento de la campaña de micromecenazgo para la Form 1 a mediados de 2012, 3D Systems llevó a juicio a FormLabs por considerar que la nueva empresa había cometido una infracción en relación con la patente 520, que protege el método de estereolitografía, acusación seguida en los últimos meses por ocho nuevas quejas de 3D Systems por vulneración de patente. Todavía no se ha llegado a un acuerdo y las discusiones prosi- Form 1, primera impresora de mesa en utilizar la estereolitografía. guen. Por el momento, FormLabs continúa con (Fuente: FormLabs.) sus actividades y ha entregado sus primeros modelos en mayo de 2012, seguido del considerable aumento de financiación en casi 14 millones de euros.

B9Creator Una máquina en la que se han depositado muchas esperanzas, la B9Creator, es una impresora 3D personal de código abierto, disponible en kit, que emplea un proceso similar a la DLP. Prefinanciado por sus usuarios por medio de dos campañas de micromecenazgo en Kickstarter, permite imprimir a partir de resina. La imagen de la capa se proyecta sobre la bandeja de impresión, momento en el cual se solidifica una resina líquida. La resolución obtenida es muy fina, en torno a 50μm en los ejes x e y, y de 10μm en el eje z. El tamaño del objeto impreso no influye en la velocidad media del aparato, que es de 20mm por hora. La impresora B9Creator. (Fuente: B9Creator.)

Otras impresoras personales que usan DLP Existen otros modelos de impresoras 3D personales que emplean la DLP, pero todavía son experimentales; podemos mencionar algunas como la MiiCraft, una impresora 3D compacta taiwanesa; la Sedgwick, que se vende por cerca de 1200 €; o la Lunavast XG2, proyecto de código abierto derivado de la RepRap.

Y las demás… Las impresoras de las que nos hemos ocupado hasta ahora son las más populares del mercado, pero no suponen sino una muestra de la totalidad de modelos disponibles en la actualidad, que debe de rondar los 200 si contamos únicamente las comercializadas. Afinia H-Series y Type A Series 1 son, por ejemplo, otras dos impresoras de calidad y a un precio asequible, aunque de igual manera podríamos mencionar los modelos SeeMeeCNC, MendelMaxPro, MakerGear, LulzBot, Felix, o BukoBot. Los agentes de impresión 3D en los mercados público e industrial Proceso

Gran público

Industrial

Depósito de filamento fundido

RepRap, MakerBot, Ultimaker, Printrbot

Stratasys

Estereolitografía o DLP

FormLabs, B9Creator

3D Systems, Envision TEC

Sinterización láser

Andreas Bastian

EOS, 3D Systems

MultiJet/PolyJet

—

3D Systems, Objet

3DP

—

Z Corporation (3D Systems), Voxeljet

Las impresoras 3D profesionales Las impresoras 3D profesionales están dirigidas a oficinas de proyectos, gabinetes de arquitectura, empresas de I+D, estudios de diseño, proveedores de prototipado o utillaje, departamentos de prototipado de empresas de producción de bienes de consumo y, más en general, a todas las compañías que requieran de prototipado y producción. También cada vez más colegios y hospitales se van equipando con impresoras 3D. Aunque existen desde hace casi dos décadas, son más caras (entre 5.000 y 15.000€ sin contar los consumibles) y más voluminosas que las impresoras personales, pero también más fiables. No necesitan montaje y se entregan listas para ser utilizadas. Todas estas impresoras las producen los agentes históricos de la fabricación aditiva. Dos grupos dominan el mercado: 3D Systems —que ha comprado Z Corporation y Bits from Bytes— y Stratasys-Objet —que ha absorbido a MakerBot—. Estos dos gigantes han adoptado una estrategia activa que implica comprar al resto de agentes del sector, con lo que hoy proponen modelos para diversos públicos y usos. Existen, sin embargo, otros fabricantes como EOS, EnvisionTEC o Arcam.

Tipos de impresoras 3D

Impresora 3D Form 1 siendo utilizada en un estudio de diseño. (Fuente: FormLabs.)

¿Impresora profesional o personal? A veces la línea divisoria entre impresoras profesionales e impresoras personales es muy fina. Por esta razón, una máquina como la MakerBot Replicator 2X puede utilizarse en ambos contextos. Por otra parte, los fabricantes de impresoras industriales también ofrecen a menudo modelos de gama básica. Por menos de 10.000 €, una compañía que necesite prototipado rápido puntualmente puede encontrar algo que le convenga, aun cuando las rápidas mejoras que experimentan las máquinas personales dejan cada vez más obsoletas estas gamas de impresoras 3D de mesa.

Los modelos ProJet de 3D Systems Las ProJet 1000 y 1500 son impresoras 3D compactas de oficina editadas por 3D Systems para las pequeñas y medianas empresas. A diferencia de las máquinas Cube, que están dirigidas al usuario aficionado y no tienen la pretensión de realizar piezas de gran calidad, las ProJet se usan sobre todo en prototipado, aun cuando resultan relativamente limitadas a causa de una bandeja de impresión pequeña y el aspecto imperfecto de la superficie impresa. Una ProJet 1500 cuesta alrededor de 11.500€ sin contar las cargas de material, que suponen unos 180€ por litro. La ProJet 3510 HD. (Fuente: 3D Systems.)

Para realizar prototipado, pruebas funcionales y modelos de alta precisión, a las compañías pequeñas o medianas les conviene, sin duda, invertir en un modelo ProJet de la gama superior. La serie de las ProJet 3510 también es muy conocida por su versatilidad, con la capacidad de imprimir a cera perdida, en plástico y para el sector médico. Estas impresoras funcionan con la técnica MJM, similar a la estereolitografía. Son menos compactas (no pueden colocarse sobre un escritorio), pero son silenciosas. Con un volumen de fabricación que abarca 298×185×203mm por un grosor de capa de 32μm, la ProJet 3510 SD es una máquina perfecta para un pequeño laboratorio o un centro de investigación y desarrollo.

3D Systems, un mastodonte de la impresión 3D 3D Systems fue fundada en 1986 por Chuck Hull, ingeniero que estuvo en el origen de la estereolitografía (SLA). La compañía se diversificó a continuación y adquirió diversas soluciones de sinterización láser (SLS) y de inyección (ProJet), con lo que hoy posee siete procesos de impresión y más de 1300 patentes. Su facturación en 2012 fue estimada en más de 49 millones de euros, con un aumento de ventas de impresoras 3D del 29 %. 3D Systems ha adquirido 33 empresas en los últimos tres años, entre ellas Z Corporation, Bit from Bytes, Bespoke Innovations, Paramount Industries, My Robot Nation o Coweb, compañía francesa dedicada a la comercialización de figuras personalizadas. Estas adquisiciones corresponden a una visión compartida por numerosos agentes del sector: la necesidad de fabricación a demanda. La compañía propone una gama muy diversificada de máquinas, tanto personales (Cube, CubeX, Cube 3, Cube Pro, ProJet, ProJet 1500) como profesionales (de la ProJet 3510 a la 7000, serie X60) y de producción (series iPro, sPro, ProX y VX). Junto con Stratasys, se trata de la oferta más completa del mercado en este momento.

Las Objet24 y las Objet30 de Objet Las Objet24 y Objet30 son las impresoras 3D compactas que comercializa la compañía Objet. Con un precio que ronda los 15.000€, estos dos modelos son de tamaño (82,5×62×59cm), peso (93kg) y calidad (28μm) parecidos. Emplean una técnica PolyJet patentada que garantiza una gran sutileza en el resultado, de una calidad comparable a la que se obtiene mediante estereolitografía o DLP. Las impresoras Objet24 y Objet30 cuentan con una resolución de 600×600×900ppp, con un nivel de detalle de 0,1mm por un grosor de capa de 28μm. La diferencia entre las dos máquinas se debe sobre todo a los materiales disponibles: plástico blanco opaco para la Desktop24; plásticos blanco, azul, negro, gris e imitación de polipropileno para la Desktop30. Ambas responden bien a las necesidades de las agencias de publicidad, consultorías y estudios de diseño. La recién llegada, lanzada en mayo de 2012, es la Objet30 Pro Desktop. Esta nueva impresora compacta es la primera que permite una impresión multimaterial (diversos materiales dentro de un mismo objeto durante una misma impresión): admite siete materiales a la vez. Este modelo es la versión compacta de la Objet30 Pro, sin embargo, su volumen máximo de impresión es mayor que el tolerado por algunas impresoras similares: 300×200×150mm.

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La resolución de una impresora 3D La calidad de una impresora 3D se define principalmente a partir de dos parámetros: el grosor de capa y la resolución. En la sinterización láser, por ejemplo, este último parámetro corresponde a la densidad de partículas 3D en los ejes x e y (y a veces en el eje z). Dicha resolución se mide en dpi (dots per inch), o ppp (puntos por pulgada). Una resolución de 1.024 × 768 ppp se corresponde, por lo tanto, con 1.024 partículas por pulgada en el eje x y 768 partículas por pulgada en el eje y. La resolución en el eje z, correspondiente a la altura, es un dato importante, pues cuanto más alta sea la precisión, tanto menos presentará el objeto el “efecto escalera” típico de las impresoras de baja resolución.

Las uPrint se de Stratasys La uPrint SE y la uPrint SE Plus, que se venden respectivamente a 12.500 y 16.500€ aproximadamente, son impresoras 3D compactas de mesa comercializadas por Stratasys que se valen de la tecnología FDM empleando un plástico de tipo ABS. Usan un material de soporte especial, almacenado aparte y soluble, que se elimina fácilmente con agua. La calidad de impresión es bastante menor que la de las Objet Desktop, ya que es de unas 254μm. En cuanto al volumen máximo de impresión, es de 20,3×15,2×15,2cm en la uPrint SE y de 20,3×20,3×15,2cm en la uPrint SE Plus; inferior, por tanto, a las posibilidades de los modelos Desktop de Objet. Stratasys ofrece también el alquiler de sus máquinas por poco más de 300€ al mes, cosa que permite disponer de una solución completa cuando se requiere un prototipado puntual. El paquete incluye un sistema de limpieza y bobinas de filamento.

uPrint SE, una impresora compacta de alquiler. (Fuente: Stratasys.) Desde la adquisición de MakerBot por parte de Stratasys, esta serie uPrint no ha sido la única en dirigirse a las pequeñas y medianas empresas deseosas de ponerse a imprimir en 3D. Si por el momento las dos gamas, MakerBot y uPrint, están siendo desarrolladas de manera independiente, no sería ninguna sorpresa que en un futuro cercano asistamos a una ralentización de la segunda.

La Perfactory p3 Mini Multi Lens de Envision tec En materia de impresión, las impresoras 3D compactas de EnvisionTEC son el ejemplo de una gran calidad en una máquina de pequeño formato. Valiéndose de la tecnología DLP, son particularmente adecuadas para la realización de figuritas y objetos muy precisos, como moldes de joyería o material médico (audífonos, por ejemplo). El modelo Perfactory P3 Mini Multi Lens cuenta con una resolución única de 2.800×2.100ppp por un grosor de capa de 15μm, lo que hace de esta una máquina de gran rendimiento. Imprime a un ritmo constante de 10mm por 50μm, y EnvisionTEC la fabrica a demanda. La Perfactory P3 Mini Multi Lens de EnvisionTEC. (Fuente: EnvisionTEC.)

La serie ProJet x60 Los modelos X60 (antiguamente conocidos como ZPrinter) de 3D Systems están entre las impresoras 3D profesionales más populares del mundo. Las más parecidas en cuanto a funcionamiento a una impresora de inyección de tinta 2D, emplean como material un polvo compuesto que se vierte en la bandeja de almacenaje de la máquina. Hoy en día, estas máquinas fiables y rápidas son también casi las únicas capaces de imprimir en varios colores simultáneamente. La serie de las X60 está compuesta por seis modelos de calidad de impresión ascendente. Las primeras impresoras de la gama, las ProJet 160 y 260C, ya permiten obtener buenos resultados, con un grosor de capa de 0,1mm La ProJet 860Pro, una de las impresoras 3D de la gama X60. y una resolución de 300 × 450 ppp. En ese (Fuente: 3D Systems.) sentido, el modelo más reciente de la serie, la ProJet 860Pro, ofrece hasta 0,1mm de detalle por una resolución de 600×540ppp. Las X60, que se sirven del proceso de impresión 3DP, constituyen la referencia mundial de la impresión 3D en color. Hay más de 390.000 colores disponibles para los modelos de alta gama, es decir: las ProJet 460Plus, 660Pro y 860Pro. Todas las combinaciones son posibles.

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La tecnología 3DP, que es la única que utiliza colas precoloreadas, permite imprimir en color directamente en el material, con lo que se reduce la decoloración de los tintes y el tratamiento posterior. Desde el lanzamiento de la primera generación de máquinas a finales de la década de 1990, la fiabilidad y la solidez de las X60 han mejorado considerablemente. En la actualidad van por la tercera generación, que consta de dos grandes innovaciones: la automatización de la gestión del consumible y la mejora de los materiales. Gracias a un espacio de almacenamiento automatizado, ya no hace falta llenar y vaciar de polvo la bandeja manualmente, y el conjunto de procesos se ha vuelto más pulcro y simple. Pero las investigaciones han supuesto, sobre todo, la mejora química del aglutinante y del material compuesto, con el objetivo de mejorar el equilibrio posible entre endurecimiento y adherencia de la gota de aglutinante sobre el polvo. El material se endurece casi al instante, garantizando así una buena adherencia para la capa siguiente.

Las impresoras 3D de producción Para los grandes grupos industriales con tremendas necesidades de prototipado y de fabricación, las impresoras 3D de producción son los modelos más convenientes, a causa de su alto rendimiento, el amplio abanico de materiales disponibles y la excelente calidad de impresión. En contrapartida, requieren inversiones bastante cuantiosas.

Las EOS P Las impresoras EOS P (la P es de poliamida) de la compañía alemana EOS constituyen en la actualidad los sistemas de fabricación aditiva por sinterización láser más populares. Además, la mayor parte de los servicios de impresión 3D online, como Sculpteo y Shapeways, están equipados con esta clase de máquina. La gama EOS P propone impresoras de producción que van del prototipado y la serie reducida (P 110 y P 396) a modelos de mucho más rendimiento y gran volumen de impresión (P 760 y P 800). La gama más reciente es la EOS Formiga P 110, que imprime a partir de poliamida 12 y de sus variantes. Cuesta en torno a 130.000€.

La impresora EOS P 110. (Fuente: EOS.)

La gama Projet 7000 de 3d systems Desde 2012, 3D Systems presenta la serie ProJet 7000, que se desglosa en tres modelos: SD, HP y MP, con precios que oscilan entre 200.000 y 240.000€. Estas tres máquinas utilizan la estereolitografía con un grosor de capa de 0,125mm. Su volumen de impresión es de 380×380mm, con dos profundidades posibles: 250mm y 50mm.

La gama Objet Connex La gama Objet Connex emplea la tecnología PolyJet desarrollada por la compañía Objet, que permite imprimir simultáneamente 14 materiales distintos. Es la más indicada para la realización de prototipos, utillaje y modelos muy realistas, y tiene la virtud de que reduce sensiblemente el tiempo de producción, al tiempo que garantiza un resultado de una calidad más que buena.

El modelo Objet Connex50, impresora de producción para series limitadas multimaterial. (Fuente: Objet.)

Esta serie es capaz de fabricar objetos de un aspecto muy parecido al producto final. Consta de cinco modelos de impresoras a precios que rondan los 200.000€.

Las impresoras Objet Connex ofrecen la gran ventaja de imprimir varios materiales a la vez de una sola pasada. Además, estas máquinas admiten compuestos, es decir: más de 60 materiales compatibles, de los cuales 51 son digitales, fabricados a demanda y a medida (véase página 74). Con dichos compuestos resulta posible reproducir materiales dúctiles o rígidos, opacos o transparentes, plásticos estándar o ABS de ingeniería avanzada. Las características de las impresoras de la gama Objet Connex las hacen apropiadas para una producción de objetos acabados cualitativos, que pueden usarse en cuanto están impresos. El grosor de capa de media es de 16μm, con una gran precisión de detalle y acabado de superficie. El rendimiento de producción es considerable: hasta 20mm por hora y por lado, sin necesidad de supervisión especial. Para terminar, los cartuchos (completamente sellados, de tipo REACH) son fáciles de cargar y sacar.

La impresora Objet500 Connex3. (Fuente: Stratasys.)

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En enero de 2014, Stratasys lanzó la primera impresora multimaterial y multicolor de inyección, con el nombre de Objet500 Connex3. Para fabricar objetos de varios centenares de colores, la máquina usa una técnica de combinación similar a la de las impresoras 2D de inyección de tinta, mezclando los tres colores básicos: cian, magenta y amarillo. Es capaz de imprimir en plástico o en caucho, dos materiales que pueden combinarse dando pie a múltiples variantes, cosa que permite crear piezas

dotadas de zonas flexibles, rígidas, transparentes u opacas. Esta impresora multimaterial cuesta alrededor de 240.000€.

Las series Dimension y Fortus de Stratasys Adaptados a la fabricación de prototipos y a pruebas funcionales, los modelos de la gama Dimension de Stratasys son los más populares de la impresión 3D profesional. Estas impresoras, que utilizan la técnica FDM, permiten imprimir un grosor de capa comprendido entre 0,254 y 0,33mm. Las Fortus son, en su terreno, impresoras de producción que permiten crear grandes objetos. Se presentan con su material de soporte, una reserva de material de impresión y un sistema completo de limpieza. Están dirigidas a empresas de cualquier tipo deseosas de imprimir piezas de gran tamaño (25,4×25,4×30,48cm). Estas máquinas imprimen sobre todo en ABSplus, un termoplástico apropiado para la producción de series y un 40% más resistente que un ABS clásico. El número de materiales disponibles aumenta conforme subimos de gama. Las piezas se imprimen de la base a la punta en finas capas, incluido el material de soporte. Este último puede suprimirse al final de la impresión sin necesidad de ningún tratamiento especial. Las Fortus (cinco modelos disponibles) son adecuadas para la producción de prototipos, moldes, modelos para presentaciones y utillaje. Se emplean en el campo aeronáutico, militar, automovilístico, médico y educativo, así como para el prototipado de bienes de consumo.

Las impresoras de gran volumen El volumen máximo de impresión supone en la actualidad una de las principales limitaciones en la impresión 3D. Por este motivo, algunos fabricantes proponen máquinas equipadas con plataformas mucho más grandes, que permiten imprimir objetos de más de un metro de longitud, anchura y altura. Mientras que el modelo más grande que ofrece 3D Systems, la ProJet 5000, está equipado con una plataforma de 55×39,3×30cm, es la VX4000 de Voxeljet la que destaca por sus dimensiones fuera de lo común, con un volumen de impresión de 4×2×1m, lo que supone alrededor de ocho veces el volumen que permite el resto de máquinas. Valiéndose de un proceso a base de polvos y aglutinantes, esta impresora permite, por ejemplo, imprimir un modelo de coche deportivo en tamaño real.

Voxeljet, un éxito a la alemana Fundada en 1999 por cuatro empleados de la Universidad Técnica de Múnich, la compañía Voxeljet se impuso rápidamente como uno de los principales fabricantes de impresoras 3D de gran formato. Entre sus clientes se cuentan 3M, Ford Motor o Daimler AG.

La VX4000, una de las impresoras 3D más grandes del mercado. (Fuente: Voxeljet.)

Las impresoras de materia alimentaria El comienzo de 2014 fue testigo de la llegada de una gama de impresoras 3D especializadas en la impresión de materiales comestibles: la serie ChefJet de 3D Systems. Estas máquinas utilizan como material de impresión un sucedáneo del azúcar, teñido y aromatizado con distintos sabores: chocolate, vainilla, menta, manzana, cereza, sandía… Pueden usarlas tanto particulares como profesionales para confeccionar adornos y glaseados. El volumen de impresión de la ChefJet de baja gama (3.700€) es de 20×20×15cm y de 25×35×20cm en el caso del modelo ChefJet Pro (7.400€).

Impresión 3D de cubos de azúcar teñidos ante la impresora Chef Jet. (Fuente: AFP.)

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La llegada de esta serie ChefJet es el resultado directo de la activa política de adquisición de 3D Systems, que compró Sugar Labs en septiembre de 2013, una joven empresa californiana que ha sabido adaptar la tecnología CJP (color jet printing) de 3D Systems a materiales comestibles. Otros proyectos de impresoras 3D se encuentran en pleno desarrollo. Por ejemplo, la compañía Barilla trabaja en cooperación con una firma holandesa para planear el futuro de la impresión 3D de pastas alimentarias, pero por el momento no ha anunciado nada oficialmente. Por su parte, el fabricante Natural Machines, ubicado en Barcelona, desarrolla la Foodini, una impresora 3D que deposita, capa por capa, patés, pizzas o quiches para cocer u hornear. Este prototipo se encuentra todavía en el primer estadio de desarrollo y no estará listo antes de finales de 2015. Según el equipo, la Foodini costará alrededor de 1.000€.

Impresión 3D de espinacas con forma de dinosaurios. (Fuente: Natural Machines.)

Las impresoras para odontología Los laboratorios de prótesis utilizan muchísimo la impresión 3D para elaborar moldes, coronas, puentes y armazones, contornos completos y guías quirúrgicas a medida. Este es el motivo por el cual los fabricantes proponen a este gremio impresoras 3D específicas, poniendo énfasis en la delicadeza y la rapidez de producción, algo que logra una máquina en concreto, principalmente: la impresora a cera perdida. La técnica de esta clase de impresora no supone ninguna novedad, aparte de que el objeto elaborado no es el objeto definitivo. Se trata de una forma de cera idéntica por completo y que se utilizará para el vaciado de la pieza que producir.

3D Systems comercializa las impresoras ProJet DP3000 y ProJet MP3000, ambas especializadas en odontología, mientras que EnvisionTEC propone también una gama específica al mercado dental. Esta compañía lanzó en 2013 la 3Dent SCP, una impresora 3D que utiliza el material patentado E-Denstone —parecido al yeso— para fabricar moldes dentales a una velocidad de 2mm/h. En cuanto al único fabricante francés de sistemas de fabricación aditivos, Prodways (ex Phidias Technologies), distribuye máquinas para el sector biomédico con su modelo D35, que explota la tecnología patentada Moving DLP. Todos estos modelos permiten realizar rápidamente piezas lisas que requieren poco trabajo de acabado y dejan muy escasa cantidad de residuos. Los materiales utilizados por esta clase de máquinas son en general yesos o ceras, con resultados mates o brillantes. Son compatibles con las ceras tradicionales que se emplean en la profesión. Estas impresoras especializadas permiten a los laboratorios dentales limitar el consumo de aleaciones, aumentar el tiempo de productividad y reducir el tiempo de acabado. La arquitectura de estos sistemas es abierta, lo que permite transferir archivos a partir de cualquier escáner.

Las impresoras de joyería Junto con la odontología, la joyería constituye el otro sector de actividad interesado en las impresoras 3D de moldes a cera perdida, pero los fabricantes han desplegado gamas distintas para cada mercado. De esta manera, la ProJet CP3000 de 3D Systems permite la impresión rápida de modelos a cera perdida de cualquier forma geométrica imaginable. Los acabados de superficie y la precisión son excepcionales, y las aplicaciones extremadamente variadas. En la actualidad, la joyería de lujo prácticamente no usa otra cosa que impresoras 3D para elaborar moldes a cera perdida, empleados para la fabricación de modelos de gran detalle. La impresión 3D ofrece la ventaja de producir con rapidez piezas únicas con características superiores a las de los moldes de cera perdida tradicionales.

Las impresoras de metal La posibilidad de imprimir objetos de metal constituye uno de los progresos recientes de la impresión 3D. Desde ahora es posible imprimir piezas en aleaciones de titanio, en acero inoxidable, en bronce o incluso en oro. Las máquinas especializadas se han multiplicado en los últimos años para alcanzar resultados cada vez mejor acabados. Están dirigidas sobre todo a la industria aeroespacial y automovilística, así como al sector militar. Hagamos un breve repaso de los principales fabricantes de estas máquinas tan específicas.

Arcam Arcam es una empresa sueca fundada en 1997 y especializada en tecnología EBM, que permite producir piezas a partir de polvo metálico mediante un potente haz de electrones. Se han instalado alrededor de 130 impresoras Arcam en todo el mundo (25 en 2013), principalmente en la industria del implante médico, el sector aeronáutico y el militar. En estos momentos, la compañía pone a disposición del cliente tres modelos de máquinas. La impresora Arcam Q10 se utiliza para la fabricación de implantes ortopédicos en titanio y en alea-

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ción de cromo-cobalto. Ofrece un mejor acabado de superficie y una mayor productividad respecto a la generación precedente, Arcam A1. El segundo modelo, bautizado Arcam A2X, fue especialmente desarrollado para la industria aeroespacial y militar. Permite fabricar grandes piezas de metal en una gran variedad de materiales, y cuenta con dos cabinas de producción intercambiables (una grande y otra alta, dependiendo del objeto que se necesite producir). Para terminar, la última incorporación a las impresoras Arcam es la Q20, creada también para la industria aeroespacial, cuyo gran volumen de impresión permite imprimir objetos enormes, como palas de turbina o sistemas de ventilación para aviones. Las impresoras Arcam admiten cuatro polvos metálicos: dos aleaciones de titanio (Ti6Al4V y Ti6Al4EV ELI), titanio grado 2 y una aleación de cromo-cobalto (CoCrMo ASTM F75).

La ARcam Q10, para la fabricación aditiva de objetos metálicos. (Fuente: Arcam.)

ExOne Fundada en 2005, la empresa ExOne nació dentro de Extrude Hone Corporation, que desarrolla y distribuye sistemas de producción desde hace más de 40 años. Extrude Hone Corporation formó parte de los propietarios de la licencia de uso del proceso 3DP, desarrollado por el MIT en 1996, del mismo modo que la compañía Z Corporation. Al contrario que Z Corporation, que ha desarrollado un material compuesto propio compatible con sus máquinas 3DP, ExOne se ha orientado hacia las aplicaciones de la 3DP para la impresión en metal y el utillaje, añadiendo nuevos materiales como el bronce, el tungsteno, el oro o el vidrio. En la actualidad, esta sociedad desarrolla y distribuye sistemas de fabricación aditiva para la impresión en metal, arena y vidrio.

Los volúmenes producidos están entre 40 × 60 × 35 mm en el caso de las impresiones más pequeñas y 780 × 400 × 400 mm en el de las más grandes. El último modelo que lanzó ExOne en septiembre de 2012 fue la M-Flex, 10 veces más rápida que los modelos de la generación anterior. Esta máquina imprime en acero inoxidable, bronce y tungsteno a un ritmo de 30 segundos por capa, por un grosor medio de capa de 0,1mm. Los fabricantes utilizan las máquinas ExOne para producir artículos de maquinaria pesada (palas, utillaje). Estas impresoras también pue- M-Flex, destinada a la impresión en metal. (Fuente: ExOne.) den ser empleadas en el ámbito de la decoración, del arte o de la arquitectura (piezas acabadas, no maquetas). El artista Bathsheba Grossman, por ejemplo, se sirvió de ExOne para la fabricación de sus grandes esculturas, en las que combina acero inoxidable y bronce.

ProMetal La compañía ProMetal, perteneciente a ExOne, se ha especializado en impresión 3D de moldes de arena, que se usan para la fundición de objetos metálicos. Este proceso es mucho más rápido que una técnica tradicional: ¡de seis a 12 meses! De una gran precisión, los moldes también resultan más ligeros y permiten producir objetos más complejos. El volumen de impresión medio del modelo S-Print es de 750×380×400mm a una velocidad de impresión de 40 segundos por capa. Los moldes fabricados mediante este proceso, compuestos de cuarzo y de arenas especiales, pueden usarse desde el momento en que salen de la máquina.

EOSINT Las impresoras EOSINT de sinterización láser están especializadas por materiales, con lo que permiten la producción de artículos de metal, yeso o arena. En unas pocas horas es posible elaborar un objeto metálico de gran detalle. Los materiales compatibles son variados: metales ligeros, inoxidables, aceros y aleaciones.

Intercambiador de calor de automóvil impreso en metal en una máquina EOSINT. (Fuente: Within/EOS.)

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El modelo EOSINT M280 se sirve del nitrógeno para acelerar la soldadura del metal y aumentar la solidez de la pieza. Un sistema conocido como LPM (Laser Power Monitoring, en español “Monitorización de Energía Láser”) permite controlar los resultados del láser a lo largo del proceso de impresión.

Las sPro de 3D Systems La compañía 3D Systems cuenta también con una gama de impresoras de sinterización láser para impresión en metal, entre las que cabe destacar los modelos sPro 125 SLM y sPro 250 SLM. Con ellos es posible imprimir objetos metálicos de hasta 12,5cm de longitud en el caso del primero y de 32cm en el del segundo.

Una impresora 3D de metal personal Muchísimos recién llegados se interesan por la impresión 3D en metal destinada a particulares. Por ejemplo, la compañía Newton 3D reveló en diciembre de 2014 que había desarrollado una impresora capaz de crear artículos metálicos. Este proyecto es fruto del trabajo de Esteban Schunemann, fundador de la sociedad en 2009 y estudiante de doctorado en la Universidad Brunel de Londres. La impresora en cuestión puede imprimir a partir de oro, plata, bronce, cobre y acero, en pequeños volúmenes (127 × 127 mm) y a una velocidad de 300 mm/min. A este ritmo, se necesitan alrededor de 15 minutos para fabricar un par de gemelos. Newton 3D está financiado por el fondo de inversión especializado iMakr.VC, creado por el empresario francés Sylvain Preumont.

Las impresoras de circuito electrónico La impresión 3D electrónica es un sueño que comparten muchos agentes de este campo. Por ejemplo: Cartesian Company, la joven compañía fundada en 2009 y situada en Brisbane, Australia, desató un gran revuelo a finales de 2013 al lanzar en Kickstarter su Argentum, la primera impresora 3D personal que imprime circuito electrónico, cuyo funcionamiento es similar al de una máquina de inyección de tinta. Se depositan dos tipos de material, una solución de nitrato de plata y otra de ácido ascórbico, a las que se añade un disolvente (el terbutanol) para provocar la reacción química deseada. Las primeras máquinas tendrán un coste aproximado de 2.000€. Otra iniciativa dentro del sector es Rabbit Prototyping, una empresa emergente surgida de un proyecto dirigido por estudiantes de Stanford, en el que el francés Alexandre Jais desarrolló un doble extrusor de código abierto capaz de imprimir simultáneamente tinta conductora y plástico. Compatible con las impresoras tipo RepRap, este extrusor permite, por tanto, elaborar artículos que conducen la electricidad.

Impresión de un prototipo funcional de mando de videojuego. (Fuente: Prototyping.)

LOS MATERIALES DE la IMPRESIÓN 3D

Los principales materiales utilizados en la actualidad en impresión 3D se dividen en dos grandes familias: plásticos y metales, a los que hay que añadir las cerámicas y los materiales orgánicos. Naturalmente, no todos son compatibles con todas las técnicas de impresión 3D. El proceso de sinterización láser imprime a partir de polvo. Se trata de una de las técnicas de fabricación aditiva que ofrece mayor diversidad de materias primas: polvo de nailon, de metal (titanio, acero inoxidable, acero de utillaje martensítico) y de cerámica. Las técnicas EBM y EBFM están especializadas en la fabricación de artículos de metal, mientras que la estereolitografía emplea polímeros líquidos, generalmente plásticos con propiedades mecánicas variadas. Las impresoras personales imprimen sobre todo a partir de dos tipos de plásticos: el ABS y el PLA; pero algunos modelos que funcionan por depósito de filamento fundido (FDM) admiten materias alimentarias: chocolate, queso y glaseado de azúcar, entre otros. De igual modo, la tecnología FDM se usa también para imprimir hormigón. Principales materiales de impresión 3D. (Fuente: Econolyst.) Materiales orgánicos Ceras

Cerámicas Aluminio

Tejidos/células

Mullita Circonio Carburo de silicio Beta-fosfato tricálcico Resinas epoxy con partículas de carga en cerámica (nano) Sílice (arena) Yeso Grafito

Los materiales de la impresión 3D

Plásticos ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) PLA (poliácido láctico) PET (politereftalato de etileno) Poliamida (nailon)

Metales Aluminio

Poliamida reforzada PEEK (polieteretercetona)

Cromo-cobalto Resinas epoxy termoestables

Cobre PMMA (polimetacrilato de metilo) PC (policarbonato) PPSU o PPSF (polifenilsulfona) Ultem Alumide

Acero inoxidable Oro/platino

Acero de utillaje Titanio Inconel

Hastelloy

Los fabricantes han registrado patentes por tecnologías y por máquinas, pero también por los compuestos compatibles con dichas impresoras. Cada fabricante posee, por tanto, su propia gama de materiales imprimibles. De este modo, Objet ha desarrollado una línea de 51 Digital Materials y 14 cartuchos listos para usar en sus máquinas (tecnología PolyJet). Z Corporation propone sus propios materiales compuestos, compatibles únicamente con las impresoras X60 (tecnología 3DP). Las máquinas ProJet solo admiten la línea de materiales VisiJet, comercializada por 3D Systems, también responsable de la gama Accura SLA, Ren Shape SLA (para sus aparatos de estereolitografía) y DuraForm SLS (para sus impresoras de sinterización láser). A continuación, una visión general de los principales materiales existentes, en función de sus propiedades y de los usos previstos para los artículos fabricados.

Los plásticos Los plásticos se emplean con mucha frecuencia en impresión 3D, son polímeros que permiten ser moldeados por efecto del calor, como el ABS o el PLA, o de la luz, como las resinas y las poliamidas.

Los abs y las imitaciones de los abs El ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), perteneciente a la familia de los termoplásticos, es uno de los materiales más populares en impresión 3D. Lo emplean todas las impresoras personales (MakerBot, Ultimaker, Bits from Bytes, UP!, Solidoodle…) y constituye también el componente base del fabricante Stratasys. Sirve además para imprimir el Stanford Bunny, un modelo de prueba de impresión 3D de código abierto. El ABS tiene un punto de fusión entre los 200 y los 250°C, puede soportar temperaturas relativamente bajas (hasta −20°C) y elevadas (80°C). Dado que se imprime mediante la técnica de depósito de filamento fundido, requiere de la utilización de una bandeja de impresión térmica (entre 90 y 105°C). No es biodegradable, al contrario que el PLA. Resiste bien a los golpes gracias a la estructura elastómera de polibutadieno, y ofrece un resultado muy atractivo, con una superficie lisa y brillante. En realidad existen numerosas clases de ABS, con múltiples propiedades, cuyas condiciones difieren en función de la tecnología de impresión 3D asociada. Las impresoras personales de depósito de filamento fundido (FDM) lo emplean generalmente en bobinas de filamento de 1,75mm o de 3mm de diámetro, de colores variados. Algunas imitaciones de ABS también se utilizan en estereolitografía, en forma de polímeros líquidos, pero lo mismo sucede con la tecnología PolyJet desarrollada por Objet. El ABS ya es muy corriente en la composición de los objetos que nos rodean: electrodomésticos, ordenadores, juguetes… Los célebres bloques de Lego se fabrican principalmente con este material.

El Stanford Bunny El Stanford Bunny, o “Conejo de Stanford”, es un modelo de prueba que se utiliza en impresión 3D, que fue desarrollado por Greg Turk y Mark Levoy en 1996 en la Universidad de Stanford (Estados Unidos). Lo constituyen 69.451 polígonos, calculados a partir del escaneo 3D de una figurilla de cerámica que representa a un conejo. Este modelo popularizado por los usuarios de programas de CAD permite verificar la configuración de una impresora 3D de código abierto.

Un Stanford Bunny compartido en Thingiverse e impreso en ABS. (Fuente: Matthew LaBerge.)

ABS e imitaciones de ABS aceptadas por los principales fabricantes Fabricante Stratasys Objet EnvisionTEC MakerBot, Ultimaker…

Gama ABS-ESD7, ABS-M30, ABSplus-P430, ABSi, ABS-M30i FullCure 515, FullCure 535, Digital Material RGD5160-DM ABStuff, ABflex ABS

El PLA Generalmente, las impresoras 3D de código abierto que utilizan la técnica FDM no admiten más que dos tipos de materiales: el ABS y el PLA (poliácido láctico). Este último, que se funde a una temperatura comprendida entre 160 y 220°C, es más difícil de manipular que el ABS, ya que se enfría y endurece con gran rapidez. Pero, al contrario que el otro, no requiere de una bandeja de impresión térmica: la impresión, a 185°C, se hace directamente en una placa acrílica o en una plataforma de madera recubierta de adhesivo. Para complementar el PLA, algunas impresoras 3D usan un material de soporte, el PVA.

Los materiales de la impresión 3D

El PVA El PVA (Polyvinyl Alcohol, en español “Alcohol Polivinílico”) es el plástico que se utiliza normalmente como material de soporte en las impresiones en PLA, ABS o depósito de filamento fundido. Es biodegradable, se disuelve tras la impresión y cada vez se le encuentran más aplicaciones en el ámbito de las impresoras con múltiples cabezales de impresión.

Bobinas de filamento de PLA para impresoras FDM. (Fuente: RepRap Prescription.)

El PLA cuenta con unas excelentes propiedades medioambientales. Se trata de un plástico procedente del almidón de maíz que no usa ninguna energía fósil. Es biodegradable y compostable (en un compostador industrial a más de 90°C), lo que hace de él un material cada vez más escogido por los particulares. Sin embargo, es sensible al agua: un lavado a máquina repetido o una exposición prolongada a la intemperie pueden debilitar y estropear un objeto de PLA. El PLA puede ser de diferentes colores (negro, blanco, amarillo, rojo y verde) e incluso transparente. Además de admitir toda clase de acabados (pintura, barniz, etc.), este material está especialmente indicado para objetos que deban estar en contacto con alimentos (tazas, cuencos, platos, ensaladeras…), siempre que sea puro y que el cabezal de impresión que atraviesa el filamento sea de acero inoxidable.

El PET Un recién llegado al ámbito de los materiales de impresión 3D personales, el PET (politereftalato de etileno) es un plástico de tipo poliéster saturado, procedente del petróleo. Más sólido que el ABS, está más que indicado para la impresión de artículos funcionales que exijan a un tiempo solidez y flexibilidad: carcasas de teléfono, accesorios, piezas mecánicas, piezas de robótica...

El PET está disponible para la impresión 3D por depósito de filamento fundido. Se presenta en forma de bobinas, como el PLA o el ABS, pero a diferencia de estos, no requiere de bandeja de impresión térmica y no desprende olor alguno. Se funde a una temperatura aproximada de 220°C.

Las poliamidas Las poliamidas (PA) constituyen el material base de la técnica de sinterización láser. Se presentan con frecuencia en forma de polvo fino, algo similar a una harina muy blanca. Ofrecen numerosas ventajas: son muy estables, resistentes a los golpes y permiten una gran variedad de aplicaciones. Los objetos realizados con este material son rígidos y ligeramente flexibles, con un gran nivel de detalle. Son biocompatibles y han sido aprobados para el contacto alimentario, a excepción de aquellos con contenido alcohólico. Generalmente se utilizan para la producción de objetos funcionales y en algunos casos pueden sustituir al moldeado por inyección. Son especialmente aptos para la elaboración de engranajes y mecanismos. Contrariamente al ABS o al PLA, impresos por depósito de filamento, la impresión en poliamida por sinterización láser no provoca ningún tipo de efecto escalera. La superficie es mate u opaca, con un ligero toque granulado y poroso.

Modelo BuckyBall impreso en poliamida. (Fuente: Mr Nöt para Sculpteo.)

Los plásticos multicolor compuestos La técnica más lograda para imprimir muchos colores en el transcurso de una misma impresión ha sido desarrollada por Z Corporation, una compañía adquirida por 3D Systems. Esta empresa ha creado un material compuesto especial —cuya composición exacta se mantiene en secreto—, para las impresoras X60. Con su tecnología exclusiva 3DP, la máquina X60 dispone de 390.000 tintes y permite imprimir en colores de alta definición. Los objetos obtenidos respetan fielmente los

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colores solicitados, pero el resultado de la superficie es bastante rugoso al tacto. También existen otras técnicas para imprimir varios colores de manera simultánea. Las máquinas Replicator Duel Extruder de MakerBot y la 3DTouch, con múltiples cabezales de extrusión, de Bits from Bytes fueron lanzadas para responder a esta necesidad. El modelo de MakerBot utiliza dos bobinas de plástico separadas que se coordinan durante la impresión. Finalmente, podemos mencionar los materiaUn prototipo de multímetro impreso con el material polícromo les creados por Objet, conocidos como Digital de Z Corporation. (Fuente: Z Corporation/3D Systems.) Materials (véase página 74), que permiten también combinar colores, pero solamente en escala de grises.

Globo terráqueo impreso con la Replicator Duel Extruder de MakerBot. (Fuente: MakerBot Industries.)

Las resinas Las resinas, cuyas propiedades son múltiples y variadas, constituyen el tercer gran tipo de material utilizado habitualmente en impresión 3D (técnicas SLA, PolyJet), después de los termoplásticos, de tipo PLA y ABS, y las poliamidas. Propuestas por diversos servicios online (Sculpteo, i.materialise), están disponibles en mate o brillo, y en blanco o en negro. Es posible aplicar tratamientos posteriores, como la coloración.

Figuritas de valquirias impresas en resina. (Fuente: Bpgda, GAbelko/Moddler.)

Los plásticos transparentes Gracias a la transparencia de algunos termoplásticos, es posible elaborar objetos translúcidos (lámparas) o que permiten la visión a través de ellos (lentillas, vidrios). En el prototipado esta transparencia sirve por ejemplo para controlar la circulación de un fluido. Se emplea también mucho en el sector médico. Estos materiales son compatibles con las técnicas de estereolitografía, DLP y sinterización láser. La estereolitografía utiliza generalmente polímeros, logra un resultado transparente pero más o menos opaco y coloreado. La línea Molde dental realizado con el material VisiJet Clear con la ayuda de materiales Accura SLA de 3D Systems de la impresora ProJet 6000. (Fuente: 3D Systems.) incluye algunos plásticos muy transparentes, siendo Accura ClearVue y Accura 60 los más claros de esta categoría. Sin embargo, otros plásticos como el Accura Peak son más opacos, dejan pasar la luz pero sin permitir que se vea completamente a través de él. La tecnología PolyJet también permite emplear ciertos fotopolímeros con un acabado transparente. Los materiales VisiJet Clear de 3D Systems o WaterClear de Materialise también se usan en odontología para fabricar moldes y artilugios dentales discretos. Gamas de materiales transparentes por constructor Fabricante Stratasys Objet EnvisionTEC 3D Systems

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Gama ABSi (translúcido) FullCure 720, VeroClear E-Shell 300 Accura Peak

Los plásticos resistentes al calor La resistencia a altas temperaturas es una de las cualidades que se pueden esperar de ciertos tipos de impresión 3D. Las piezas internas, por ejemplo los ventiladores de ordenador, o los prototipos a través de los cuales han de pasar gases o líquidos calientes requieren plásticos que no se deformen con el calor. También en los moldes deben emplearse con frecuencia plásticos que soporten temperaturas elevadas, sobre todo los destinados al moldeado metálico. Estos materiales, empleados en estereolitografía y sinterización láser, también suelen ser los más impermeables al agua y resitentes a la humedad. VisiJet HiTemp, por ejemplo, es un plástico que pone a nuestra disposición 3D Systems y que resiste la humedad a temperaturas que alcanzan los 130 °C. Por su parte, EnvisionTEC comercializa dos materiales resistentes al calor, bautizados HTM140 y HTM140IV. Con un tinte verde oscuro, el primero es adecuado para la fabricación de moldes no metálicos. El segundo, de un color blanco marfil opaco, resiste temperaturas de hasta 140°C.

Prototipo de pieza de ventilación de un automóvil con el material High Temperature de Objet. (Fuente: Objet.)

Dotado de una gran estabilidad, el material High Temperature (RGD525) de Objet permite probar piezas por las que han de pasar aire o líquidos calientes (grifos, tuberías). La temperatura máxima autorizada es de 67°C, con la posibilidad de elevarse hasta 80°C gracias a un tratamiento posterior adecuado.

Los plásticos flexibles y los cauchos Los materiales flexibles han aparecido bastante recientemente en el mundo de la impresión 3D. Permiten reproducir el comportamiento y el tacto del caucho o de la goma, y crear objetos dúctiles. Se adaptan bien a modelos de demostración o presentación, y se emplean sobre todo en la elaboración de botones, picaportes, junturas y tuberías.

Prototipo de cepillo para el pelo, que combina un material flexible con un material rígido. (Fuente: Objet.)

NinjaFlex es un termoplástico elastómero que permite imprimir artículos flexibles con una impresora personal. Se extrusiona a una temperatura comprendida entre 210 y 225°C, y se deposita sobre una bandeja de impresión térmica a 30 o 40°C. BendLay, otro plástico flexible desarrollado para la impresión 3D, es un ABS modificado que absorbe un 30% menos de agua que el ABS estándar y se extrusiona a una temperatura que va de los 215 a los 240°C. A medio camino entre un ABS duro y un PLA flexible, puede utilizarse para el envasado alimentario y para máquinas médicas. En cuanto al Flex EcoPLA, se trata de un PLA flexible distribuido de momento solo en los Países Bajos por la empresa Form Futura. Está disponible en varios colores (azul, rojo, negro, blanco).

A la izquierda, brazalete impreso en PLA sólido; a la derecha, el mismo usando Flex EcoPLA. (Fuente: Algorithmic Art.)

El material iFlex 500 de EnvisionTEC produce objetos en imitación de caucho, resistentes al agua y con una baja absorción de líquidos. Objet es otro fabricante especialista en materiales dúctiles de impresión 3D. La familia Objet Tango es una gama de cuatro imitaciones de caucho utilizadas por las impresoras Objet Connex: TangoGray, TangoBlack, TangoPlus y TangoBlackPlus. Poseen distintos grados de elasticidad, que ofrecen una gran variedad de aplicaciones. Están presentes en ciertos aparatos electrónicos que requieren zonas antideslizantes o suaves (mandos a distancia, por ejemplo), en instrumental médico o en el interior de los coches.

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Los Digital Materials de Objet son materiales realizados a medida a partir de componentes VeroWhitePlus, TangoBlackPlus y TangoPlus. Sirviéndose de estas distintas combinaciones se pueden definir con precisión las propiedades de dichos materiales y obtener así seis grados de dureza Shore A, de Shore 40 a Shore 95.

La escala de dureza Shore La escala Shore permite medir la dureza de los elastómeros, de ciertos polímeros termoplásticos, de cueros y de maderas. Fue definida por Albert F. Shore, inventor del durómetro en la década de 1920, un aparato destinado a facilitar la medición de la dureza fuera del laboratorio. En realidad existen 12 escalas de medida Shore, siendo las más corrientes la Shore A para los materiales blandos y la Shore D para los duros. Estas escalas se usan con frecuencia en impresión 3D.

El polipropileno y las imitaciones de polipropileno El polipropileno (PP) es un plástico muy resistente, relativamente flexible y capaz de absorber los golpes. Nos lo encontramos a diario, sobre todo en piezas que han de encajar con facilidad: cinturones de seguridad, tapones de botella, cajas de CD-Roms, carcasas de teléfono…

Hebilla de cinturón impresa en 3D en imitación de polipropileno. (Fuente: Objet.)

Dentro de esta gama de materiales, EnvisionTEC propone el LS6000, una imitación de polipropileno de alta duración que ofrece un gran nivel de detalle, y el R5/R11, que permite fabricar moldes dúctiles. En 3D Systems está el VisiJet Flex, similar en aspecto y tacto al polipropileno. De Objet podemos mencionar el DurusWhite, una familia de imitaciones de polipropilenos con propiedades térmicas optimizadas, pero únicamente compatibles con las impresoras Objet Connex.

Los materiales VisiJet de 3D Systems La línea VisiJet fue concebida para las impresoras 3D ProJet de 3D Systems. Se compone de seis materiales con propiedades físicas variadas, adaptados a la mayor parte de los usos comerciales de la impresión 3D. • VisiJet Flex se parece al polipropileno. Blanco y opaco, ofrece una gran flexibilidad y permite fabricar clips, por ejemplo. • VisiJet Tough se acerca más al ABS en lo que se refiere a resultados. De color gris opaco, posee una larga duración y resistencia a los golpes. Adaptado a test de uso y de formas, este material permite también elaborar moldes para la producción de objetos de silicona RTV (Room Temperature Vulcanizing, en español “Vulcanización a Temperatura Ambiente”). • VisiJet Clear se asemeja a un policarbonato y tiene un aspecto muy límpido: ideal para objetos que requieren transparencia. Es sólido y duradero. • VisiJet HiTemp es un material transparente de gran rigidez y resistencia al calor (hasta 130 °C) y a la humedad. • VisiJet e-Stone es un material específico reservado al ámbito médico y odontológico (coronas, puentes…). Permite obtener piezas de una gran precisión, que se deterioran muy poco con el tiempo. Su tinte amelocotonado procura una excelente visibilidad de los detalles del objeto impreso, al contrario que un material negro o translúcido. • VisiJet Black es un material completamente negro que permite producir piezas funcionales. La calidad de su textura y su alta definición hacen de él un componente de incontestable potencial visual.

El alumide El alumide es un polvo de poliamida mezclado con aluminio que ofrece una tremenda solidez sin por ello perder flexibilidad. De un aspecto similar al metal, el alumide posee una mayor resistencia al calor en comparación con la mayoría de los plásticos, ya que puede soportar una temperatura máxima de 172°C. Empleado en la producción de piezas de apariencia metálica, el alumide también se usa en la industria automovilística para elaborar elementos que no requieren de condiciones particulares de seguridad. De igual manera, este material sirve para la fabricación de moldes para producir series reducidas. Podemos, además, encontrarlo sobre todo en modelos de presentación, para demostraciones dentro del ámbito de la pedagogía o de la investigación. La manivela de este trípode de cámara ha sido impresa en 3D en alumide. (Fuente: i.materialise.)

La impresión de alumide se realiza habitualmente por sinterización láser, y el tamaño medio de las partículas de alumide es de 60μm. Por regla general, este material requiere un trabajo de acabado que puede ser de naturaleza variada (esmerilado, pulido, revestimiento). También es posible trabajar las piezas por fresado o corte, o incluso soldarlas entre sí.

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Los metales Los metales constituyen la segunda gran familia de materiales que se utilizan en impresión 3D actualmente. Son compatibles el aluminio, el titanio, el acero inoxidable, el cobalto, el hierro, pero también el bronce, el oro y la plata. Las investigaciones avanzan a marchas forzadas en este campo y ya es posible producir artículos con propiedades físicas más interesantes que las elaboradas mediante la fabricación sustractiva tradicional. Por ejemplo: los investigadores han desarrollado una técnica que permite modificar la mismísima estructura atómica del metal empleado, obteniendo así un metal que se solidifica con más rapidez y con una mayor uniformidad mientras pasa por el proceso de impresión.

El aluminio y sus aleaciones El aluminio empleado en impresión 3D por el fabricante EOS, AlSi10Mg, es una aleación clásica que procura moldes finos y geometrías complejas. Contiene silicio y magnesio, cosa que lo hace extremadamente sólido y capaz de soportar cargas pesadas. Más ligero y bastante resistente al calor, este material suele utilizarse en motores de carreras y en el sector aeroespacial.

El cromo-cobalto y sus aleaciones Las aleaciones con base de cobalto, y en particular el cromo-cobalto, se utilizan desde hace mucho en los procesos de moldeado a cera perdida. Hoy en día ya pueden emplearse en la fabricación aditiva, sobre todo gracias a la técnica EBM. Mientras que la mayoría de moldes se elaboran al aire libre, esta técnica presenta la cualidad de crear las piezas al vacío, lo que supone un mayor control del entorno de producción y permite realizar objetos de mejor calidad. El CoCrMo es la aleación de cromo-cobalto más utilizada en la elaboración de prótesis médicas, tales como implantes de rótula, juntas de cadera o incluso coronas dentales. De una rigidez extrema, posee un acabado de superficie muy liso sin por ello resultar menos resistente al desgaste. El fabricante sueco de impresión 3D Arcam propone el ASTM F75, una aleación de cromo-cobalto no magnética, muy sólida y resistente a la corrosión y al desgaste. Estas propiedades la hacen bastante indicada para la fabricación de vástagos femorales (prótesis de cadera). Esta aleación se utiliza también para elaborar utillaje y moldes destinados a la producción de piezas de plástico. Puede pulirse hasta obtener un efecto espejo, y garantiza una larga duración del objeto. El tamaño de las partículas de ASTM F75 se encuentra entre 45 y 100μm. El fabricante EOS comercializa aleaciones que combinan cobalto, cromo y molibdeno, conocidas como CobaltChrome MP1 y SP2. Destacan por sus excelentes propiedades mecánicas (solidez, dureza), así como por una considerable resistencia a la corrosión y al calor (hasta 600°C). Estas aleaciones suelen destinarse a aplicaciones biomédicas (implantes dentales) y a la ingeniería de alta temperatura (turbinas, aeroespacial). El material SP2, más específicamente empleado en la industria odontológica, está certificado como biocompatible y respeta las normas de la Comunidad Europea.

El acero inoxidable El acero fue el primer metal disponible, desde el punto de vista comercial, para la fabricación aditiva. Algunos agentes de la impresión 3D, como ProMetal, ExOne y muchos otros, se especializaron en el tipo inoxidable de este material, más comúnmente conocido como inox. Así pues, el fabricante EOS ofrece dos tipos de aceros inoxidables, GP1 y PH1, que presentan buenas propiedades mecánicas, sobre todo una considerable maleabilidad durante la actuación del láser.

El acero de utillaje martensítico Este tipo de acero antirrotura se utiliza principalmente para fabricar utillaje rápido y moldes. El Maraging Steel MS1 de EOS es un acero martensítico cuyas piezas son fácilmente mecanizables tras la impresión y admiten ser reforzadas a más de 50 HRC (High Rupturing Capacity, en español “Alta Capacidad de Rotura”), en la escala C de dureza Rockwell. Soportan con la misma eficacia el pulido.

La escala C de dureza Rockwell Las escalas de dureza Rockwell permiten medir la dureza de los metales con la ayuda de un penetrador. Adaptada al acero, al titanio y al hierro colado, la escala C se vale de un cono de diamante de sección circular, provisto de una punta redondeada esférica de 0,2 mm. En esta escala, una unidad (símbolo HRC) se corresponde con una penetración de 0,002 mm.

El titanio y sus aleaciones El titanio y sus aleaciones se caracterizan por una excelente solidez, poco peso y una resistencia a la corrosión fuera de lo común. Por eso nos encontramos este metal en muchos campos de alta exigencia como el de la cirugía, la medicina, el sector aeroespacial, automovilístico, el de la industria química, la energía eléctrica, la extracción de petróleo o gas… Las técnicas tradicionales de fabricación en titanio son complejas y costosas. Desde luego, este metal es difícil de trabajar, dado que se endurece rápidamente, y ello exige el empleo de herramientas de alto nivel. Además, durante la fase de soldadura a menudo se contamina de impurezas que pueden hacer la elaboración frágil. Por este motivo, la impresión 3D se presenta en la actualidad como la mejor tecnología existente para elaborar piezas de titanio, ya que permite trabajar el metal sin limitaciones y evitar la fase de riesgo de la soldadura. No olvidemos que, al igual que la mayoría de aleaciones, las que tienen base de titanio son más sólidas que el material puro. La aleación Ti6Al4V es la más corriente, sobre todo en el ámbito aeroespacial, la industria automovilística y la náutica. Posee muy buenas cualidades generales, tanto a nivel de propiedades mecánicas como de comportamiento durante la fase de fabricación. En particular, permite reducir considerablemente el peso de las instalaciones. Esta aleación biocompatible también se utiliza en la industria médica, pues ofrece una excelente adherencia a los tejidos y a los huesos, al entrar en contacto directo. De igual modo que EOS, el fabricante Arcam ofrece la aleación Ti6Al4V (grado 5) en polvo de partículas entre 45 y 100μm, además del Ti6Al4V ELI y el titanio grado 2.

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Un metal muy caro El mayor inconveniente del titanio es su elevadísimo coste, casi 50 veces superior al del acero. La investigación se concentra, por lo tanto, en nuevos procesos menos onerosos que permitan producir polvos de titanio.

Los metales preciosos Metales como la plata, el oro, el bronce y el platino también pueden utilizarse en la fabricación aditiva. Se vierten en un molde previamente impreso a cera perdida, una técnica muy común en el sector de la joyería de lujo.

De izquierda a derecha: anillo de plata pulida, muy pulido, arenado y satinado. (Fuente: i.materialise.)

La plata es un metal muy maleable conductor de la electricidad y el calor. Una vez pulido, el objeto obtenido puede resultar particularmente brillante. El acabado se efectúa a mano, generalmente, sobre todo porque los objetos impresos en plata son con frecuencia de pequeño tamaño. Sin acabado, pueden ofrecer un aspecto bastante rugoso e irregular (muchas veces, las líneas de impresión serán visibles, por ejemplo). Conviene evitar los huecos muy profundos o las acumulaciones excesivas de material. Lo cierto es que los grabados muy profundos suelen ser problemáticos en el momento de la creación del molde. En cuanto a las acumulaciones, pueden provocar fracturas durante la producción del objeto de plata. Se recomienda, por lo tanto, evitar las formas demasiado finas y respetar un grosor mínimo de 0,8mm para los “muros” (las paredes del objeto). Si se trata de un anillo, el grosor de la circunferencia debe ser de menos de 1mm; de otro modo, nos arriesgamos a que se deforme rápidamente, ya que la plata es un material relativamente dúctil. 78

La impresión de objetos en oro responde al mismo proceso que la plata. El oro fundido se vierte en un molde impreso en cera; a continuación, se pule manualmente. Puede adoptar diversos matices de color: amarillo vivo, rosáceo o blanco.

Cerámicas, arenas y hormigones Hoy en día, muy pocas máquinas son capaces de imprimir en cerámica. El proceso es bastante complejo, lo que supone estar familiarizado con cierto número de normas de diseño (véase tabla en página 99). La impresión de este material se desarrolla normalmente en dos tiempos: el material compuesto se imprime al principio por sinterización láser o 3DP; a continuación, el objeto se somete a un tratamiento seguido de un esmaltado en caliente a más de 1.000°C, como si se tratase de un esmaltado tradicional. En esta segunda fase del proceso pueden aplicarse diversos colores. Algunos materiales de molde que suelen utilizarse en fundiciones, como las arenas, también son compatibles con la impresión 3D. Es el caso de la Ceramics 5.2, una arena de silicato y aluminio que EOS pone a nuestra disposición. Muy resistente al calor, es más que adecuada para moldes que requieran temperaturas elevadas. Los materiales Quartz 4.2 y Quartz 5.7, también creados por EOS, son arenas de cuarzo endurecidas con resina fenólica, utilizadas para elaborar moldes de formas complejas.

¿Dónde nació la impresión en arena? Las primeras impresiones de arena tuvieron lugar en 1999 en Alemania, dentro de la emergente Generis. Esta empresa se escindió en 2003 en dos entidades: ProMetal, para la impresión en arena, y Voxeljet, para moldes a cera perdida.

Estructuras impresas con Stone Spray y la ayuda de arena de playa. (Fuente: Petr Novikov, Inder Shergill y Anna Kulik, Institut d’Arquitectura Avançada de Catalunya.)

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Por lo que respecta a las máquinas, también se han dado progresos en el ámbito que nos ocupa. Un equipo de jóvenes investigadores del IAAC (Institut d’Arquitectura Avançada de Catalunya) ha desarrollado un robot bautizado Stone Spray que funciona con energía solar y es capaz de imprimir estructuras de arena en 3D. Concebido para funcionar en el exterior, este robot mezcla la arena con aglutinantes y luego la vaporiza capa por capa. Paralelamente, las investigaciones se multiplican en el ámbito de la impresión de materiales sobre grandes superficies. Si bien en este momento la impresión 3D arquitectónica se centra en la producción de maquetas y de modelos reducidos, la posibilidad de imprimir casas en 3D ya no es una fantasía. Esto es lo que propone la compañía Contour Crafting, que anuncia la viabilidad de imprimir viviendas en 3D de una superficie de 200m2 en unas veinte horas, con el añadido ulterior de puertas y ventanas. Esta solución podría aplicarse en caso de urgencia (catástrofes naturales, zonas devastadas), permitiendo así construir viviendas con mucha rapidez y a un bajo coste. Los materiales utilizados en este contexto son imitaciones de hormigón. El MIT Media Lab ha desarrollado un dispositivo de impresión 3D de moldes de gran tamaño en poliuretano. Este polímero, muy frecuente en la fabricación de estructuras de gomaespuma, presenta numerosas ventajas: muy buen aislamiento térmico, tiempo de endurecimiento reducido y estabilidad con el paso del tiempo. Se pasa a verter el hormigón en estos moldes de poliuretano, que miden entre 1,5 y 1,8 metros de longitud.

La impresión 3D viaja a la Luna La Agencia Espacial Europea también ha decidido integrar la impresión 3D en sus investigaciones, al hacer intervenir la D-Shape, la impresora 3D desarrollada por el italiano Enrico Dini (véase página 153). Su objetivo es inventar una máquina capaz de utilizar la materia lunar para construir una estación espacial cuya cúpula en forma de panal permitiría proteger el equipo de las lluvias de meteoritos. Esta impresora 3D recogería arena lunar para depositarla capa por capa, mezclándola con una solución salina. La estructura definitiva se asemejaría bastante a una imitación de hormigón.

Los materiales orgánicos Las ceras Las ceras se utilizan en impresión 3D para elaborar moldes que sirven luego para la fabricación de piezas de metal, joyas o incluso utensilios dentales. Este material permite obtener artículos más precisos que los métodos tradicionales.

Montar el modelo sobre un embudo de colada, también llamado "bebedero".

Partir de un modelo en cera o plástico.

El calor del horno funde la cera o el plástico que reviste el modelo, a continuación se evaporan los residuos.

El metal (plata, oro, bronce, platino) se vierte en el molde por el embudo.

Colocar el modelo y el embudo dentro de un molde carcasa realizado vertiendo un protector refractario alrededor del modelo.

Cuando el metal se enfría, el molde se rompe.

El protector refractario (yeso resistente al calor) se endurece y forma un molde.

La cánula usada para el embudo se corta. La pieza está terminada.

Esquema explicativo del método tradicional de fabricación a partir de un modelo a cera perdida. (Fuente: Bathsheba Grossman.)

VisiJet Prowax, VisiJet Hi-Cast y VisiJet Dentcast Wax-up son los tres tipos de ceras disponibles para las impresoras ProJet 3500 y Projet 5000 de 3D Systems. Se presentan en botellas de 1,75kg y se componen de cera al 100%. De un color azulado, la Prowax permite fabricar moldes para fundición, mientras que la Hi-Cast se emplea en la realización de impresiones de moldes muy pequeños de alta definición. En cuanto a la Dentcast, se usa para crear moldes dentales. Las ceras utilizadas en la técnica de impresión a cera perdida pueden calentarse a 60 o 90°C. Este proceso es muy eficaz, pero solo sirve para fabricar unidades sueltas. Cabe señalar que las impresoras de 3D Systems tienen la capacidad de imprimir simultáneamente en cera y en resina, cosa que permite evitar el efecto voxel.

El efecto voxel Estudiado en procesos de impresión mediante inyección de materia, el efecto voxel se refiere a una deformación de la gota del material, que cae formando un paraguas sobre la capa anterior. Este efecto puede atenuarse modificando la composición química del material y mejorando la calidad de la impresora.

La madera La madera forma parte ya de los materiales utilizables en impresión 3D personal. Por ejemplo, el filamento Laywoo-D3, compuesto en un 40% de madera reciclada, se emplea en las impresoras de filamento fundido, y se presenta en forma de bobinas, igual que el PLA o el ABS. Se imprime a una temperatura que oscila entre los 185 y 230°C, dependiendo del resultado que se desee: cuanto más filamento fundido, mayor es el endurecimiento. El responsable de este material compuesto es Kai Parthy, un inventor alemán apasionado de la impresión 3D que también tuvo que ver con la aparición del plástico flexible BendLay (véase página 73).

Los materiales de la impresión 3D

Impresión 3D de una carcasa de teléfono de madera a partir del material Laywoo-D3. (Fuente: Tony Buser [licencia CC BY-SA 2.0].)

El papel El papel es cada vez más común en la impresión 3D, sobre todo gracias al proceso de fabricación por laminado y depósito selectivo, puesto en práctica principalmente por la compañía Mcor. El papel empleado es el mismo que el que encontramos en las impresoras de tinta clásicas, en forma de resmas de formato A4 o carta.

Los materiales alimentarios Las impresoras por depósito de filamento fundido pueden adaptarse con facilidad a los materiales alimentarios: basta con sustituir el extrusor por una jeringa llena de un alimento triturado. De este modo resulta posible crear formas a partir de diversas materias como el chocolate, el queso, el humus, la cobertura para pasteles e incluso las vieiras.

Impresión 3D de chocolate, realizada con la impresora Choc Creator V1. (Fuente: ChocEdge Ltd.)

Es importante subrayar que en el caso de la impresión de alimentos la máquina no crea el material, sino que se limita a darle la forma deseada. Para el doctor Jeffrey Lipton, del laboratorio Fab@ Home y uno de los pioneros en este sector, esta rama de la impresión 3D todavía se encuentra en pañales, relegada de momento a fines educativos o a la creación de decoraciones comestibles complejas. Todavía lenta y solo relativamente precisa, ha de lidiar además con problemas de higiene alimentaria. Por el momento, tampoco se recomienda consumir alimentos impresos. Las primeras impresoras 3D personales de alimentos fueron la Fab@Home y la ChocCreator, ambas nacidas como resultado de proyectos de investigación unversitaria (véase página 166). Más tarde, en enero de 2014, 3D Systems lanzó la serie ChefJet, que utiliza como materia prima un azúcar aromatizado (véase página 00).

Los tejidos biológicos La impresión 3D de materia orgánica no se limita a la creación de formas a partir de alimentos. Algunos agentes del sector han llegado a inventar máquinas capaces de imprimir células vivas para reproducir tejido humano. La compañía Organovo es una de las pioneras en este sector puntero. Ha desarrollado el modelo NovoGen MMX BioPrinter, una impresora destinada a la investigación farmacéutica, cuya materia prima son las células vivas. Aquí, el tejido humano se fabrica por impresión de un material con base de gel, que crea una estructura en la que se inyectan las células, que entonces pueden desarrollarse. Esta tecnología permite crear tejidos orgánicos de una gran estabilidad celular y que se revelan más competentes que los de origen animal que se emplean habitualmente. En cualquier caso, se plantean ciertas dificultades, ya que los tejidos deben nutrirse de continuo con sangre para seguir vivos, algo que la impresora no permite por defecto.

Impresión de tejido humano: la boquilla de la impresora comienza por depositar una capa de hidrogel inerte (en malva), que sirve de base de apoyo; a continuación, añade varias gotas de tinta biológica (en naranja). Este proceso se repite; mientras tanto las gotas se fusionan entre sí espontáneamente. (Fuente: Organovo.)

La impresión 3D de células vivas también constituye un campo de exploración para particulares. Del mismo modo que depositamos filamento fundido gracias a la técnica FDM, es posible fabricar (con varios cientos de euros) una impresora que deposite células para crear formas orgánicas. Un tutorial de Patrick D’Haeseleer disponible en la dirección: .

Los materiales de la impresión 3D

La impresora NovoGen MMX Bioprinter de Organovo. (Fuente: Organovo.)

Los materiales conductores La impresión 3D de circuitos electrónicos es uno de los grandes campos de experimentación, tanto en el ámbito industrial como en el de la fabricación personal. La investigación progresa para desarrollar materiales de nueva generación que integren la electrónica, reaccionen al entorno y sean capaces de adaptar su estructura a las limitaciones del exterior. De esta manera, los investigadores del PARC (Palo Alto Research Centre), ubicado en Estados Unidos, trabajan en el desarrollo de materiales de impresión 3D que incorporan electrónica y sensores. En Harvard, un equipo dirigido por la profesora Jennifer Lewis ha logrado imprimir microbaterías de ion de litio del tamaño de un grano de arena (menos de 1mm3), es decir: de dimensiones mil veces menores a las baterías más pequeñas que existen actualmente en el mercado. Para crear los dos electrodos (ánodo y cátodo) de estos acumuladores, se ha ideado una impresora 3D especial capaz de depositar diferentes capas de nanopartículas con propiedades electroquímicas específicas. En un futuro próximo, estos prototipos de baterías podrían ser empleados en el sector biomédico, en microdrones o incluso en redes de sensores distribuidos, como los polvos inteligentes.

Los polvos inteligentes Llamamos polvos inteligentes, o smardust en inglés, a redes inalámbricas de minúsculos sistemas (ordenadores, sensores, robots…), que permiten por ejemplo vigilar temperaturas o movimientos y enviar datos por ondas de radio.

Esquema de una microbatería de ion de litio impresa en 3D por superposición de capas formando el ánodo (en rojo) y el cátodo (en azul). (Fuente: Jennifer Lewis/Harvard School of Engineering and Applied Sciences.)

¿Hacia los materiales de impresión 4D? Aun cuando la oferta de materiales de impresión es vasta y no deja de ampliarse, siguen quedando algunas limitaciones. En concreto, todavía es difícil imprimir varios materiales de manera simultánea. Sin embargo, la compañía Objet, una de las precursoras en este sector, distribuye impresoras capaces de imprimir objetos que incluyen varios materiales con propiedades distintas (distintos tipos de plásticos). Neri Oxman, diseñadora e investigadora en el MIT Media Lab, habla ya incluso de materiales de impresión 4D (4D printing materials). A raíz de una conferencia celebrada en el Centro George-Pompidou en 2012, explicó que dichos materiales contarán, por ejemplo, con una inteligencia similar a la de la piel humana. Serán más sólidos en los puntos de contacto, más finos y sensibles en otras zonas, podrán reaccionar al calor o a la proximidad, o incluso reconstruirse…

Los materiales de la impresión 3D

La impresión 3D llevada a la práctica ¿Cómo se desarrolla en concreto la impresión de un objeto? ¿Qué elementos se necesitan? Para aquellos que deseen lanzarse a la aventura, esta segunda parte rebosa consejos prácticos: trucos de modelado, elección de materiales, parámetros de impresión…

LAS FASES DE MODELADO Y PREPARACIÓN

Para convertir una idea en un archivo preparado para imprimir en 3D son necesarias varias etapas: n creación o descarga de un modelo 3D; n exportación a formato STL; n reparación y preparación del archivo; n laminado del archivo STL y exportación hacia la impresora.

Para ello existe un largo abanico de programas de mayor o menor complejidad, adaptados a los diferentes perfiles de usuarios y a diversos procesos de impresión.

Ejemplo de modelo 3D. (Fuente: Le FabShop.)

Las fases de modelado y preparación

Creación o descarga de un modelo 3D Salvo excepciones, es imposible lanzar la impresión de un objeto sin disponer de un archivo 3D. Dicho archivo es el modelo virtual del artículo que se va a imprimir y está constituido por un conjunto de vértices, aristas y facetas llamadas triángulos o polígonos: cuanto mayores son estos triángulos, menos detalles tendrá el objeto y más simplicidad en sus formas. Puede crearse con la ayuda de un programa de modelado 3D, generado a partir de un escaneo 3D, o incluso descargarlo de un sitio web de intercambio de archivos 3D.

El modelado 3d Existe una larga lista de programas de modelado 3D, cada uno con sus especificidades, según el ámbito al que se dirijan: mecánica, ingeniería, arquitectura, decoración, diseño, animación, videojuegos… Entre los más conocidos vale la pena mencionar 3ds Max, AutoCAD 3D, Blender, CATIA, Cinema 4D, Maya, Revit, Rhinoceros, SolidWorks, Solid Edge, SketchUp o ZBrush, que abarcan muchos formatos distintos.

Modeladores de volumen y de superficie Distinguimos principalmente dos grandes familias de modeladores 3D: los modeladores de volumen y los modeladores de superficie, ambos muy utilizados. Los primeros definen y componen los objetos utilizando cuerpos geométricos básicos (cubo, esfera, cilindro…), llamados sólidos 3D. Empleados normalmente para el modelado 3D de piezas mecánicas, hacen posible operaciones de adición y sustracción de materia virtual. Los modeladores volumétricos más conocidos son SolidWorks y Solid Edge.

Dentelle, un modelo de difusor ideado en SolidWorks por el diseñador Samuel Berniet e imprimible en 3D. (Fuente: Samuel Bernier.)

Con los modeladores de superficie, la envoltura del objeto es lo que se define matemáticamente. Sobre todo se emplean para las formas orgánicas, la escultura digital, el diseño… ZBrush, Rhinoceros y SketchUp se encuentran entre los modeladores de superficie más populares. Pero las diferencias entre estos dos tipos de modeladores tienden a disminuir a raíz de la aparición de versiones. SketchUp integró la noción de sólido en su versión 8, y SolidWorks permite desde entonces las transformaciones de superficies.

Modeladores paramétricos Existe una tercera categoría de modeladores, los paramétricos, que permiten crear modelos 3D no dibujados, sino programados. Dirigido sobre todo a desarrolladores, esta clase de modeladores definen los objetos a partir de ecuaciones cuyos parámetros son fácilmente modificables. OpenSCAD es uno de los modeladores paramétricos más célebres. Compatible con Linux, Mac y PC, está adaptado a piezas mecánicas, pero no a formas orgánicas. Con el programa de código abierto, por ejemplo, es posible crear el modelo 3D de un muelle, atribuyéndole cierto número de parámetros (anchura de cada anillo, longitud total, etc.). Para modificar este modelo 3D en pocos segundos basta con cambiar los parámetros del código. La funcionalidad Python del programa de CAD Rhinoceros permite también codificar directamente una forma a partir de datos matemáticos. La ventaja de estos modeladores paramétricos es que pueden idearse formas complejas o repetitivas de una absoluta precisión, cosa que resulta sobre todo muy útil para las piezas de ingeniería.

Un modelador paramétrico online Nervous System es un estudio de creación de joyas impresas en 3D que ha desarrollado su propio programa de modelado paramétrico. Sus modelos orgánicos son enteramente parametrables en línea, gracias a algoritmos en los que el usuario puede modificar las variables para crear una pieza única.

Captura de pantalla del sitio web de Nervous System. (Fuente: Nervous System .)

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¿Qué modelador utilizar? El programa de modelado 3D se escogerá en función del tipo de pieza que se ha de producir: escultura digital de formas orgánicas o de personajes, concepción mecánica o arquitectónica, diseño de objetos usuales, etc. Comparativa de los principales modeladores 3D Modelador 3d 3ds Max AutoCAD 3D Blender CATIA Maya Rhinoceros Solid Edge SolidWorks SketchUp Pro ZBrush

Diseño mecánico (arquitectura, piezas técnicas) No Sí No Sí No No Sí Sí Sí No

Escultura digital (formas orgánicas, personajes) Sí No Sí No Sí Sí No No No Sí

Dificultad de aprendizaje

Difícil Difícil Difícil Difícil Difícil Difícil Difícil Difícil Bastante fácil Difícil

Precio > 1000 € > 1000 € Gratuito > 1000 € > 1000 € < 1000 € > 1000 € > 1000 € < 500 € < 1000 €

La adquisición por medio de escaneo 3d Otro método para obtener el archivo 3D de un objeto consiste en escanearlo con un escáner 3D clásico, un Kinect o un periférico similar, o incluso en descargar el escaneo mediante una solución de fotogrametría. En todos estos casos, el archivo raramente será utilizable tal cual para una impresión 3D y requerirá un trabajo laborioso de corrección (eliminación de ruido y de datos parásitos, triangulación de la nube de puntos, orientación de normales, cierre de las caras y reparación de la superficie).

Principio de un escáner 3D Un escáner 3D es un aparato que analiza un objeto y su entorno para recoger datos precisos sobre su forma y a veces sobre su apariencia (color, textura…). Esta información permite obtener un modelo 3D del objeto, que podremos utilizar para la impresión 3D posterior. La mayor parte de los escáneres se sirven de técnicas ópticas complejas de adquisición y análisis de datos espaciales tridimensionales. Por regla general, miden la posición de una muestra de puntos de la superficie del sujeto y, a continuación, extrapolan su forma a partir de la distribución de esa nube de puntos. Esta operación de adquisición, llamada estación, se repite varias veces desde distintas perspectivas (o bien el objeto pivota ante el escáner sobre una mesa rotatoria), con el fin de eliminar las zonas de sombra y los ángulos muertos. En efecto, como si de una cámara de vídeo o de fotos se tratase, el escáner 3D capta todo lo que entra en su campo de visión, pero no percibe lo que está oculto. Al final es necesario proceder a una operación de recogida de las estaciones para reconstituir el conjunto de la escena.

Límites de los escáneres ópticos No todos los objetos pueden ser escaneados por un escáner 3D óptico: los que son demasiado brillantes o transparentes conducen a resultados erróneos, dado que los fenómenos físicos de reflexión y difracción perturban el sistema.

Nube de puntos resultante de un escaneo perteneciente al decorado del espectáculo 1789 Los amantes de la Bastilla. (Fuente: Le FabShop – Trimble – 1789 Les Amants de la Bastille – NTCA Production 2012.)

Los diferentes tipos de escáner 3D Existen muchos tipos de escáneres 3D: unos exigen contacto físico con el objeto y otros no; los hay de pie y manuales… Hay tantos modelos diversos como distintos ámbitos de aplicación existen: topografía, conservación del patrimonio, industria, sanidad, entretenimiento, etc. Según el tipo empleado, es posible escanear objetos más pequeños o escenas enteras. De todos estos modelos vale la pena destacar: n Los escáneres de luz modulada o estructurada, en los que una imagen (normalmente con

rayas negras y blancas) se proyecta sobre el sujeto mientras que una cámara analiza la deformación de dicha proyección. Creaform es la líder de los escáneres 3D manuales de luz modulada, con sus modelos Go!SCAN 3D y Handyscan 3D.

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n Los escáneres láser, en los que la medida de cada punto se calcula a partir del tiempo que em-

plea un rayo láser en ir y volver entre el emisor y su objetivo. Por ejemplo, el escáner 3D TX5 de Trimble utiliza un láser proyectado sobre un espejo rotatorio. La ventaja de esta solución es la rapidez de adquisición de datos. n Los escáneres estereoscópicos, provistos de dos cámaras ligeramente separadas y dirigidas

hacia el objeto. Este sistema, inspirado por la vista humana, permite calcular la distancia de cada punto del sujeto, comparando las imágenes de ambas cámaras; es simplemente el principio de la fotogrametría. Desde junio de 2012, Google utiliza esta técnica en Google Earth para generar la topografía y las ciudades en 3D.

Escáner láser rotatorio Faro. (Fuente: Le FabShop – Aloest Productions.)

Escaneo 3D realizado con ayuda de un Kinect y el programa ReconstructMe. (Fuente: Le FabShop.)

La Kinect y sus derivados Aparte de estas soluciones bastante caras, tanto en lo que se refiere a material como a programación, existen otros métodos más adecuados para el gran público con los que escanear un objeto, como los que aprovechan las capacidades de la Kinect —la interfaz de la consola Xbox de Microsoft— o las de uno de sus clones, como la Xtion de ASUS. Desviados de su uso original, estos periféricos pueden capturar modelos 3D con ayuda de programas como ReconstructMe, Skanect, Artec Studio o SCENECT. En este caso, son las cámaras estéreo y la cámara de profundidad infrarroja las que permiten la adquisición y el análisis de datos 3D.

La Kinect de Microsoft. (Fuente: Microsoft.)

Las soluciones de fotogrametría Para terminar, también existen soluciones gratuitas para escanear en 3D, como la aplicación 123D Catch de Autodesk y el servicio online My3DScanner, que permiten generar modelos 3D a partir de fotos. Es necesario, en esos casos, multiplicar las tomas de vista del sujeto; luego, el tratamiento de datos se efectúa en la nube.

Los escáneres 3D para particulares En lugar de modelar el objeto que necesitamos reproducir —lo que supone saber utilizar un modelador— resulta mucho más simple escanearlo. Por este motivo los agentes de la impresión 3D personal ofrecen cada vez más escáneres sencillos de manejar y a un precio asequible. MakerBot, por ejemplo, lanzó Digitizer en octubre de 2014, un pequeño escáner 3D de mesa a poco menos de 700€. El objeto que se va a escanear se coloca en el centro del aparato sobre una bandejita giratoria y es bombardeado por un láser que captura una media de 200.000 triángulos por modelo. A continuación, el programa vinculado al Digitizer efectúa una limpieza completa del modelo: se rellenan los agujeros, se alisa el modelo. Este escáner ofrece una fidelidad dimensional de 2mm, pero no permite escanear objetos de colores muy oscuros. Al mismo tiempo, la compañía 3D Systems comercializa desde enero de 2014 el Sense, un escáner que ronda los 300€. Dirigido a usuarios de impresoras 3D Cube, prácticamente cabe en la palma de la mano. Estos ejemplos de escáneres 3D destinados al gran público subrayan una evolución del mercado muy similar a la de las impresoras 3D: caras al principio y reservadas a usos profesionales, hoy se perciben como de uso doméstico, de igual modo que una cámara digital de fotos o vídeo. Es cierto que las características técnicas de estos escáneres no compiten todavía con sus versiones profesionales, pero constituyen buenos productos de gama baja para el usuario aficionado. Por otro lado, la proliferación de smartphones y otras tabletas ha aportado un sinfín de novedades en cuanto a escáneres 3D integrados. Solo tenemos que mencionar la emergente Occipital —ya destacada por su lector de código de barras en aplicación móvil RedLaser—, que prepara el lanzamiento de Structure Sensor, un accesorio para tabletas que permite escanear los objetos que nos rodean y visualizarlos directamente en nuestra pantalla. Con un precio en torno a los 280€, este aparato viene con un SDK (Software Development Kit, en español “Kit de Desarrollo de Software”) que contiene todos los útiles que requieren los desarrolladores (utilidades, archivos de ayuda, ejemplos…) para crear aplicaciones móviles conectadas al Structure Sensor. Se trata de un rumbo muy parecido al adoptado por los principales agentes del mercado de los smartphones. Evidentemente, del mismo modo que Apple incita a los desarrolladores a crear aplicaciones móviles para su catálogo AppStore, Structure Sensor quiere convertirse en una plataforma para aplicaciones que usen el escaneo 3D.

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Escaneo 3D de una escultura realizado con la Structure Sensor. (Fuente: Occipital.)

Google Glass El mercado del escaneo 3D aspira a facilitar la captación de imágenes al usuario aficionado, ya que es posible reconstituir el modelo 3D de un objeto a partir de sus fotos. En este sentido, la tecnología Google Glass, las gafas de realidad aumentada de Google, podrían aprovecharse para capturar imágenes rápidamente. Quien las lleve no tiene más que dar vueltas alrededor del objeto para tomar una serie de fotografías, que a continuación son tratadas por un programa como MeshMixer para lograr un modelo 3D imprimible. Todd Blatt, un usuario de estas famosas Google Glass, ha compartido de este modo una decena de modelos en Thingiverse, realizados a partir de sus recientes visitas a museos.

La utilización de un archivo 3d ya existente Para descargar un archivo 3D, una última solución consiste en buscarlo en un sitio web de intercambio de modelos de objetos (véase tabla de la página 144). De todos modos, cuidado: la mayoría de los archivos están destinados a la animación o a la infografía y resultan, por tanto, incompatibles con la impresión 3D. Los modelos imprimibles en 3D pueden ser gratuitos o de pago; las condiciones son muy variables y pueden exigir mucho trabajo. Por ejemplo, el fabricante de impresoras 3D MakerBot posee su propia biblioteca online, Thingiverse, donde todos los modelos están listos para imprimirse en 3D. Clasificados por categorías, cuentan con comentarios de sus autores y de aquellos que los han fabricado. El servicio de impresión 3D online Sculpteo también propone a los usuarios que compartan sus modelos, e incluso que vendan sus creaciones; los holandeses de Shapeways ofrecen un servicio idéntico. La compañía Ponoko amplía la oferta al ofrecer no solamente archivos 3D, sino también modelos 2D para corte láser. Asimismo, el 3D Warehouse de SketchUp constituye una importante biblioteca de modelos 3D creados para los usuarios del programa. Encontramos de todo: edificios, muebles de todo tipo, piezas mecánicas, artefactos, plantas, animales… Pero atención, no todos están pensados para la impresión 3D, ¡ni mucho menos!

Exportación al formato STL Haya sido creado con ayuda de un modelador, de un escáner o descargado de internet de una biblioteca de archivos, el modelo 3D del objeto que se va a imprimir tendrá que hallarse en formato de exportación STL para que pueda lanzarse la impresión. Desarrollado en 1986 por Charles Hull, uno de los fundadores de 3D Systems, este formato se ha convertido realmente en el estándar de la fabricación aditiva, con independencia de la técnica de impresión utilizada. Un archivo STL describe la geometría de superficie del objeto en 3D por medio de un mosaico de triángulos, en el que cada uno ha de compartir dos aristas con los triángulos adyacentes (en consecuencia, cada arista tiene en común dos caras). Conocemos la posición de sus tres puntas, así como la orientación de su cara, indicada por su normal. Por otro lado, todas las caras deben estar orientadas hacia el exterior. La calidad de la impresión 3D depende en parte de la finura del tejido de este mosaico.

Modelo triangulado de un maxilar, realizado por Novel Biocare. (Fuente: Le FabShop.)

Ningún programa de modelado 3D permite exportar directamente al formato STL, pero normalmente basta con añadir una extensión o un plug-in al modelador para hacer posible esta operación. SketchUp ha respondido en este sentido a la demanda del mercado, integrando un módulo de importación-exportación al formato STL. En cualquier caso, siempre es posible convertir el modelo 3D de un objeto en otro programa, que a continuación permite la exportación en STL, aunque nos arriesgamos a alterar el archivo de origen. Generalmente, si el modelo 3D de la pieza a imprimir es un escaneado 3D, no estará en formato STL, pero a menudo el escaneado empleado permite exportarlo al formato PLY en un programa

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que convertirá el archivo 3D al formato STL. En definitiva, el escáner 3D de la compañía MakerBot, el Digitizer (véase página 96), produce archivos STL automáticamente.

AMF, ¿un nuevo formato para la impresión 3D? Una pequeña comunidad de apasionados desarrolladores trabaja actualmente en el desarrollo del formato AMF (Additive Manufacturing File Format, en español “Formato de Archivo de Fabricación Aditiva’), con objeto de lograr un nuevo estándar abierto y una alternativa al formato protegido STL. A diferencia de este, el formato AMF soporta por sí solo la información de color, material y engranaje, lo que constituye su gran virtud. Además, la compresión de un archivo AMF pesa dos veces menos que la de un archivo STL equivalente. Pero la adopción de este nuevo formato basado en XML, cuya primera versión apareció en mayo de 2011, continúa siendo confidencial.

Reparación y preparación del archivo STL Antes de la impresión, un archivo STL requiere algunas operaciones. A menudo necesita ser reparado (caras mal orientadas o ausentes, aristas sueltas, etc.); luego requiere ser preparado para la impresión 3D (muros demasiado delgados, caras bien lisas…). Para ello existen distintas soluciones de software online, pero no siempre son fiables al cien por cien.

Consejos y trucos La reparación de un modelo 3D suele enfrentarse con frecuencia a un mismo tipo de problemas. Veamos cómo corregir los principales: n El modelo no es estanco: el conjunto de las caras no está completo, falta una cara o una arista.

Es necesario localizar la “fuga” y dibujar la cara ausente. n No todas las normales de las caras están correctamente orientadas, de modo que el programa

de impresión 3D no sabrá distinguir el interior del exterior del modelo. En estos casos conviene enderezar las caras mal orientadas. Un truco para detectar este tipo de error consiste en aplicar un color concreto al reverso. n Hay aristas sueltas que no definen ningún volumen y que por tanto el programa no sabrá inter-

pretar. Debemos localizarlas y suprimirlas. n Algunas aristas están ligadas a más de una cara, de modo que el programa no sabrá a qué vo-

lumen atribuir estas superficies. Normalmente, la solución consiste en dividir el modelo en dos volúmenes y dibujar dos veces la arista, una por cada volumen. Los problemas debidos a la gravedad también pueden preverse. Por ejemplo, para los modelos con mucho voladizo (como un personaje corriendo), tendremos que prever, sin duda, un zócalo que le permita mantener el equilibrio. Además, se recomienda localizar el centro de gravedad exacto del modelo: si la altura del objeto es considerable será necesaria una base sólida que le sirva de soporte.

Por otro lado, hay que fijarse en que las paredes verticales (los muros) de la pieza no sean demasiado delgadas. El valor de este grosor mínimo depende del material de impresión escogido (véase la tabla que sigue).

Creación de una envoltura Para economizar el material y, por tanto, el dinero (véase también página 113), puede ser interesante vaciar la pieza que fabricamos, creando una especie de doble muro en el interior del modelo 3D. De esta manera, solo se imprime la envoltura del objeto, siempre que le atribuyamos un grosor suficiente. Si se trata de una impresión por fusión de lechos de polvo, convendrá también prever una abertura que permita que la materia rezume.

Para la elaboración de piezas mecánicas de engranajes o rodajes se aconseja modelarlas de manera que se deje bastante espacio al material para que pueda desprenderse de los elementos sobrantes. La técnica de la sinterización láser es la más adecuada para este caso; por lo tanto, es necesario contar de antemano con un espacio entre los bordes de los rodajes por donde rezumará el polvo de poliamida. En cualquier caso, no hemos de vacilar a la hora de redibujar el modelo 3D con el fin de optimizar su impresión. Características de una pieza según el material de impresión Material (sin pulir) Alumide Cerámica

Multicolor (material compuesto de Z Cororation) Poliamida

Resina

Grosor mínimo de los muros

0,8 mm 3 mm (si el volumen de impresión está entre 120 y 200 mm3) 2 mm

0,7 mm

1 mm

Diámetro mínimo

Posibilidad

Detalle

mínimo

(repujado)

(grabado)

materia sobrante

entrelazamientos

0,7 mm 2 mm

0,7 mm 3 mm

7,5 mm3 120 mm3

4 mm 10 a 15 mm

Sí No

0,4 mm

75 mm3

25 mm

Sí

0,2 mm (0,5 mm para un texto legible) 0,2 mm

7,5 mm3

4 mm

Sí

2,5 × 2,5 × 1 mm

10 mm

Sí

Volumen mínimo de la pieza

del agujero que

de piezas

deja pasar la

imbricadas y de

Las soluciones informáticas Para reparar y preparar el archivo de un objeto destinado a ser impreso en 3D existen diversas soluciones informáticas que, sin embargo, conviene utilizar con prudencia. En efecto, a menudo nos pueden dar sorpresas, como las herramientas de corrección automática de programas de retoque fotográfico, que se comportan en ocasiones de forma un poco más concienzuda de lo deseable. Veamos tres de las soluciones más populares.

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Magics 17 Sin lugar a dudas, la herramienta profesional más potente es Magics 17, un programa de análisis y control de archivos creado por la compañía belga Materialise. Esta herramienta acepta numerosos formatos de modelo 3D (incluido el STL), texturas o no, y cualquier tipo de fuente. Repara y prepara los archivos, automatiza las operaciones más frecuentes, pero también puede añadir logos o números de serie, aplicarles texturas o incluso efectuar operaciones booleanas. Compatible con la mayoría de las impresoras 3D profesionales, Magics 17 permite además preparar la plataforma de fabricación: realiza copias múltiples, orientación de las piezas que fabricar, detección de colisiones, etc.

netfabb Studio Este software profesional constituye una de las soluciones más interesantes de reparación y preparación de modelos 3D. Rematado con una versión Basic y un servicio online gratuitos, es capaz de efectuar el análisis, reparación, optimización y exportación de archivos STL. Permite, entre otras cosas, añadir las caras ausentes y rellenar los agujeros, crear una envoltura y vaciar el modelo, editar la geometría, dividir el objeto en diversas partes —con el fin de fabricar una pieza grande compuesta de varios elementos, por ejemplo—, reducir el número de polígonos o, por el contrario, suavizar la superficie añadiendo triángulos.

Interfaz de netfabb Studio Basic. (Fuente: Le FabShop.)

MeshLab MeshLab es un software gratuito de código abierto que sirve para calcular y editar tejidos complejos. Optimizado para el tratamiento de datos de escáner 3D, administra las operaciones clásicas de edición, reparación, limpieza e inspección de esta clase de archivo. Esta herramienta, que soporta sobre todo los formatos STL, PLY, 3DS y VRML, se utiliza principalmente en microbiología y en gestión del patrimonio cultural.

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Las soluciones online Ciertos servicios de impresión 3D, como Ponoko, Shapeways o Sculpteo, ofrecen la posibilidad de analizar, reparar, optimizar y personalizar uno de sus modelos para imprimir en sus máquinas. Mencionemos, por ejemplo, el caso de Sculpteo, que propone a sus usuarios un test de solidez mostrando en la pantalla las deficiencias del modelo subido.

Test de solidez de Sculpteo. (Fuente: Sculpteo.)

Laminado del archivo STL La última etapa antes de imprimir es el laminado del archivo STL. En ese momento pasa por un software (un slicer) que lo secciona en láminas de arriba abajo y procura a la máquina todas las indicaciones necesarias para llevar a cabo la impresión: posicionamiento de la pieza, grosor de capa, cantidad de material que depositar, velocidad del extrusor, velocidad de desplazamiento de la boquilla térmica y velocidad de la bandeja, densidad de llenado de los objetos llenos, etc. El resultado es un archivo codificado que contiene toda esta información: este archivo es el que luego leerá la impresora.

Resolución, densidad y grosor La resolución, es decir, el grosor de las capas de material depositado, debe fijarse en esta etapa. Cuanto más fina es la capa, más láminas habrán de calcularse y más lenta será la impresión. Por ejemplo, una resolución de 100 μm corresponde a 10 láminas por milímetro, o 100 láminas por centímetro.

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La densidad, que indica la cantidad de material que habrá en el interior de la envoltura, también es un parámetro importante que se debe regular. Vendrá determinado según el uso final de la pieza: mientras que un objeto decorativo puede estar prácticamente hueco, ya que no ha de ser sometido a ninguna tensión, una pieza mecánica requerirá el llenado parcial de la envoltura. En el caso de una impresión por depósito de filamento, esta densidad definirá también la longitud que debe recorrer el extrusor y, por tanto, el tiempo de fabricación. De igual forma, es en este estadio en el que se deciden los parámetros de grosor de la superficie exterior del objeto, es decir: la envoltura. También en este caso, un engranaje requerirá una envoltura más gruesa, con el fin de ser más resistente, que una pieza de vocación puramente estética.

Raft y soporte En el caso de la impresión por depósito de filamento fundido, se nos puede indicar que preparemos un raft, es decir: una rejilla de fabricación sobre la cual se construirá el modelo. Esta rejilla, que se calcula normalmente por medio del slicer, es muy útil para piezas de base pequeña, ya que permite darles mayor estabilidad sobre la plataforma de fabricación, impidiendo que se vuelque durante la impresión. Del mismo modo, a veces también hará falta añadir un soporte al objeto, una especie de andamiaje que aguante los elementos en voladizo, como el brazo de un personaje, las alas de un avión o el brazo de una grúa. En estos casos, el software de laminado proyecta el plano de un modelo sobre la plataforma de fabricación y determina los puntos de soporte antes de depositar el material útil. En el caso de una impresión por depósito de filamento fundido, el soporte se deposita siguiendo una trama distinta de la del objeto por imprimir, con el fin de facilitar la limpieza una vez terminada la fabricación.

Tortuga impresa en 3D con su raft. (Fuente: LeFab Shop.)

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El software de laminado Cada fabricante de impresoras 3D dispone de su software particular de laminado, que calcula el conjunto de secciones horizontales de la pieza que se va a fabricar. Entre los más conocidos, podemos mencionar Slic3r, KISSlicer, Cura, Skeinforge, MakerWare o ReplicatorG. Slic3r es un software muy popular, fiable y completo. Una de sus bazas es que brinda la posibilidad de escoger el punto de partida de cada capa, lo que permite diseñar estructuras en puente. La KISSlicer (Keep It Simple Slicer), más rápida, ofrece como ventaja la posibilidad de regular la cantidad de material utilizado en las diferentes partes del objeto. Esta funcionalidad permite, en concreto, reforzar los puntos frágiles de un diseño. Lanzado en marzo de 2014, MatterControl es un software de código abierto gratuito desarrollado por la compañía MatterHacker y pensado para el mercado amateur. Una interfaz muy intuitiva integra funcionalidades muy apreciadas por los usuarios de impresoras 3D personales. El software se encarga del laminado y de la gestión de la impresora. Algunos programas de laminado admiten también los formatos que incluyen informaciones de color y/o textura. Un ejemplo es la ZPrint, compatible con los formatos PLY, VRML y 3DS.

Exportación para impresión El formato del archivo laminado es siempre un G-code, un estándar de la industria que sirve para dirigir máquinas herramienta de mando digital. Desarrollado a principios de la década de 1960, permite posicionar un objeto en el espacio, pero también enviar instrucciones a la máquina (velocidad de desplazamiento, temperatura, etc.). A menudo está encapsulado en un formato protegido: MakerBot utiliza el S3G o el X3G, por ejemplo. El modelo puede ser exportado hacia la impresora por medio de una tarjeta SD, un cable USB o una conexión Wi-Fi. Los modelos de la marca PP3DP integran una tarjeta de memoria en la que se ha de descargar el modelo por fabricar, mientras que las máquinas Printrbot requieren un PC conectado durante todo el proceso. En cuanto al Replicator de MakerBot, admite una tarjeta SD a partir de la cual se puede enviar un comando.

Las fases de modelado y preparación

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LA FASE DE IMPRESIÓN

Las últimas etapas clave antes de la fabricación del objeto en cuestión son la elección del material, los ajustes de la impresora y la preparación de la pieza. Naturalmente, dicha elección depende por completo del tipo de artículo que deseemos imprimir y del modelo de la impresora en cuestión. Asimismo, no ajustaremos igual la máquina si la impresión es por depósito de filamento fundido que si es por estereolitografía o sinterización. Ante todo es necesario conocer cuál será la función final del objeto para decidir qué bazas tenemos para optimizar la impresión: ¿el coste de impresión, la calidad final de la pieza, el tiempo de fabricación?

La elección del material Optar por este o aquel otro material de impresión implica tener desde el principio una visión clara del resultado deseado: ¿el objeto final será un prototipo o un producto acabado? ¿Qué propiedades físicas y mecánicas debe tener? ¿A qué usos se destinará? Evidentemente, las características de un material influirán de manera considerable en el resultado y en el tratamiento posterior de la pieza impresa, ya sea por su grado de solidez, flexibilidad, resistencia, transparencia, nivel de detalle o superficie de acabado. Por lo tanto, hay que comenzar por establecer qué criterios ha de cumplir el objeto final, y luego, identificar los materiales apropiados y las impresoras 3D compatibles.

Muestra de diferentes materiales de impresión 3D: resina blanca, compuesto multicolor, alumide y poliamida en seis colores. (Fuente: Sculpteo.)

La fase de impresión

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Características de un material Para conocer las calidades y los límites de un material es necesario poder interpretar los valores de sus distintas características.

Características mecánicas Tienen que ver con el comportamiento más aparente del material: su grado de dureza y flexibilidad, o incluso la elasticidad. La dureza se mide en diferentes escalas según el tipo de material: escala de Shore para los elastómeros (véase página 74), escala Rockwell para los metales (véase página 77), etc.

Características térmicas Entre otras cosas, indican el grado de resistencia al calor y al frío del material, así como su punto de fusión. Estos datos se completan a menudo con un cálculo de sus deformaciones.

Características eléctricas Proporcionan datos sobre el comportamiento del material durante el paso por la corriente eléctrica: factor de disipación, resistividad, permitividad y rigidez dieléctricas.

Características ambientales Permiten estimar el impacto del material en el entorno. Algunos fabricantes hacen pruebas con sus compuestos, a fin de medir la reacción frente a elementos contaminantes como el gas, los carburantes o líquidos de transmisión.

¡Atención, material peligroso! Uno de los grandes desafíos del acceso universal a la fabricación digital es la cuestión de la seguridad. Los materiales utilizados pueden ser inflamables, frágiles, no adaptados a las normas sanitarias, es decir: nefastos para la salud. Antes de embarcarnos en un proyecto de impresión, tanto más si se trata de uno comercial, conviene dedicarle un tiempo a informarse de las normas específicas que conciernen al objeto que vamos realizar. En lo que respecta a los aparatos eléctricos y los juguetes, por ejemplo, hay que ajustarse a la normativa europea RoHS (Restriction of Hazardous Substances, en español “Restricción de Sustancias Peligrosas”), que certifica que el artículo está exento (o por debajo de las concentraciones máximas autorizadas) de cierto número de sustancias peligrosas como el plomo, el mercurio, el cadmio, el cromo hexavalente, los PBB (polibromobifenilos) y los PBDE (polibromodifenil éteres). Por otra parte, existe un estudio del Instituto de Tecnología de Illinois que parece demostrar que las impresoras personales que usan ABS o PLA emiten micropartículas tóxicas. Así que ¡protegeos!

¿Qué material conviene a cada objeto? Como no es fácil orientarse en la jungla de los materiales y las técnicas de impresión 3D, hemos

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resumido en esta tabla los materiales recomendados en función del tipo de objeto que queramos imprimir. Atención, no debe tomarse esta información más que a título orientativo, como una primera pista de la que partir para explorar en vuestros proyectos. Materiales recomendados según tipo de objeto Objeto por imprimir

Materiales recomendados

Figurita

Resina

Vajilla (taza, plato, cuenco, vaso…)

Cerámica

Maqueta de arquitectura

Material compuesto de Z Corporation o poliamida

Juguete

ABS o PLA

Material publicitario (accesorios, llaveros…)

Poliamida teñida

Joya

Plata, oro o bronce, en impresión a cera perdida Poliamida

Pieza mecánica con elementos móviles (cadena, bola, engranaje…) Pantalla, efecto de transparencia

Resina transparente

Ventajas Extrema precisión y acabados más fáciles que con poliamida o ABS Ajustado a normas sanitarias, estanco y resistente al calor Posibilidad de impresión simultánea en varios colores y gran precisión de detalle Colores vivos, superficie lisa y agradable al tacto Más barato que la resina, preciso y con capacidad de crear formas móviles Excelente calidad de detalle Posibilidad de elaborar engranajes complejos y precisos. Partes móviles imposibles de lograr con impresión en resina o en metal Único material completamente transparente existente hasta el momento

Realizar una impresión Una vez escogido el material de impresión, ya no nos queda sino proceder a realizar algunos ajustes en la impresora 3D para lanzar la impresión del archivo 3D. La mayor parte de dichos ajustes se efectúan con la ayuda del software de control de impresión.

El software de control de impresión Conocido también como software de impresión 3D, el software de control de impresión permite calentar el cabezal de extrusión, controlar los desplazamientos de la impresora durante las fases de prueba, lanzar la impresión y obtener datos relevantes sobre el comportamiento de la máquina a lo largo de toda la fase de impresión. Sin este software, la impresora 3D es como un cuerpo sin cerebro, incapaz de funcionar. La mayoría de las impresoras 3D están provistas de un software exclusivo, con la notable excepción de las máquinas de código abierto, que son compatibles con diversos programas. En el caso de estas últimas, sin embargo, es preferible seguir las instrucciones del fabricante e instalar uno de los softwares recomendados. Uno de los más conocidos, ReplicatorG, se adecua tanto a impresoras 3D

La fase de impresión

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MakerBot como a la mayor parte de modelos surgidos del proyecto RepRap. Tabla comparativa de los principales softwares de impresión 3D Software ReplicatorG

Pronterface

MakerWare Repetier

Impresoras compatibles

Impresoras personales FDM (MakerBot, RepRap…) Impresoras personales FDM (Printrbot RepRap…) MakerBot

Sistemas de

Gestión de

explotación

laminado

compatibles

del archivo

Visualización de la pieza 3d durante la impresión

Linux, Mac OS X, Sí Windows

Sí

Linux, Mac OS X, No Windows

Sí

Linux, Mac OS X, Sí Windows Linux, Mac OS X, Sí Windows Linux, Mac OS Sí X, Windows

Sí (gestión de la impresión simultánea en varias piezas) Sí

Sí (gestión de la impresión simultánea en varias piezas) Sí (gestión de la impresión simultánea en varias piezas) Sí (gestión de la impresión simultánea en varias piezas)

Cura

Impresoras personales FDM Impresoras personales FDM (Ultimaker, RepRap...)

ZPrint

X60 (3D Systems)

Windows

Sí

Objet Studio

Objet

Windows

Sí

Magics

Impresoras de sinterización láser o estereolitografía (EOS…)

Windows

Sí

Captura de pantalla del software de impresión 3D ReplicatorG. (Fuente: ReplicatorG.)

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Preparar la impresora Antes de lanzar la impresión, es necesario realizar algunos controles y ajustes de la impresora, sobre todo si se trata de un modelo FDM. Pero supongamos que la máquina está lista para funcionar y ya calibrada:

Control de ejes y plataforma Las impresoras personales que funcionan por depósito de filamento fundido exigen normalmente más comprobaciones y ajustes manuales que el resto de los modelos. Por ejemplo, es frecuente que se detengan las correas de transmisión que, conectadas a los motores, permiten que se muevan los ejes x e y. Nos arriesgamos, por tanto, a que sea menos precisa al desplazarse más libremente. De modo que hay que asegurarse de que las correas no cuelguen: al contrario, deben estar bien tensas como cuerdas de guitarra.

Correa de transmisión bien tensada en el eje de una Printrbot jr. (Fuente: Printrbot jr.)

Con el tiempo, la plataforma de impresión o el eje z van deslizándose con menos facilidad. Se aconseja entonces lubricar ligeramente las barras de deslizamiento para facilitar los desplazamientos. Para verificar que los ejes se desplacen de manera correcta, un test que puede hacerse es mover los diferentes elementos con ayuda del software de control y medir los desplazamientos efectuados (sin activar la temperatura ni instalar el filamento). Escoged un punto de referencia en la plataforma de impresión; por ejemplo, el punto más a la derecha posible en el eje x. A continuación, efectuad un desplazamiento completo del eje (unos 10cm, pongamos) y anotad el punto de llegada. Repetid esta maniobra varias veces: si no obtenéis siempre el mismo resultado, será necesario que procedáis a ciertos ajustes de vuestra impresora: tensar las correas de transmisión, asegurar un buen deslizamiento de la plataforma de impresión, etc.

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Posicionamiento del cabezal de extrusión En el caso de las impresoras personales por depósito de filamento fundido, es importante comprobar que el cabezal de extrusión esté bien posicionado en relación con el lecho de impresión. Para ello, basta con deslizar un folio bajo el cabezal de impresión en el punto 0: la hoja debe pasar justa, de modo que no quede espacio entre el cabezal y la plataforma. Efectuad esta operación de una punta a la otra del lecho de impresión para aseguraros de que la medida es idéntica por toda la superficie.

Calentamiento del cabezal de extrusión A continuación toca calentar el cabezal de impresión de la máquina. El software de control permite seguir el aumento de temperatura, a menudo con la ayuda de un gráfico en tiempo real. En general hay que contar con unos 10 minutos para que el cabezal de extrusión llegue a la temperatura deseada, que varía según el material utilizado: 185°C de media para el PLA; 200°C en el caso del ABS, por ejemplo.

¡No imprimir a una temperatura incorrecta! Cuidado con lanzar una impresión mientras la máquina está fría o no ha alcanzado la temperatura indicada. Aun cuando en este tipo de casos el software de control suele bloquearla, es mejor no tentar a la suerte, pues el cabezal de extrusión podría resultar dañado.

Extrusión preparatoria Una vez alcanzada la temperatura adecuada, se recomienda encarecidamente extrusionar algunos centímetros de filamento antes de cualquier impresión, con el fin de que se desprenda cualquier resto de filamento que pueda haber quedado de la impresión anterior —esto es particularmente útil si vamos a imprimir con filamento de distinto color, por ejemplo—. Esta operación, que dura unos segundos, permite también comprobar el buen comportamiento del filamento, que no debe enroscarse ni quedarse pegado al cabezal, sino que ha de salir con fluidez. Para ello, inserta el filamento en el extrusor sin forzarlo, poniendo cuidado en que esté bien centrado entre los dientes del extrusor (véase a continuación la imagen desde arriba para un posicionamiento ideal). A continuación, hazlo deslizarse hasta que llegue al cabezal térmico. Efectúa una extrusión de alrededor de 30mm, con la previsión de colocar el cabezal de impresión algunos centímetros por encima del eje z, para que no se bloquee el paso del filamento.

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Filamento perfectamente insertado en el extrusor de una RepRap Prusa Mendel. (Fuente: Nextday RepRap.)

Extrusión del filamento fundido por el cabezal térmico de una RepRap. (Fuente: RichRap.)

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Lanzar la impresión Una vez efectuados los ajustes, podemos descargar el archivo listo para imprimir en el software de impresión, si es que aún no lo hemos hecho. Para que sea imprimible, el archivo debe haber sido segmentado antes con la ayuda de un programa de laminado (véase página 103). También ha de contener todas las indicaciones necesarias para que la máquina pueda realizar la impresión: posicionamiento de la pieza, grosor de capa, cantidad de material depositado, velocidades del extrusor, de desplazamiento de la boquilla térmica y de la plataforma, densidad de relleno de las piezas, etc. En el caso de las impresoras personales, el formato del archivo suele ser G-code. Antes de imprimir, algunos softwares de laminado y control permiten definir el punto de partida de cada capa. Esta función es extremadamente útil si necesitamos tener un control completo de la impresión: reforzar ciertas zonas de la pieza, crear efectos de lleno y vacío…

Interfaz del software de control de impresión Pronterface. La primera capa de la pieza a punto de imprimirse está posicionada en la plataforma de impresión. (Fuente: Pronterface.)

La posibilidad de modificar las informaciones relativas al objeto, como su posicionamiento o tamaño (en una escala de tantos por ciento), es otra inestimable ventaja a la hora de organizar mejor la bandeja de impresión. En cualquier caso, es poco habitual en el software de control de impresoras 3D de código abierto. El software de control de la impresora analiza a continuación el archivo, y ofrece a menudo una visualización 3D de la pieza en la plataforma de impresión. Dependiendo del software, solo será visible la primera capa o bien el objeto en su conjunto. Ya puede lanzarse la impresión. Gracias al software de control podemos visualizar la evolución de la pieza durante su impresión, muy práctico si el ordenador y la impresora 3D empleados no se encuentran en la misma sala (por otra parte, algunas máquinas como la Cubify de 3D Systems están equipadas con un sistema Wi-Fi que permite lanzar la impresión a distancia).

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Interfaz del software de control de impresión Repetier. El objeto es enteramente visible. (Fuente Repartier)

Optimizar la impresión Antes de ponerse a optimizar una impresión 3D hay que definir la función del artículo que imprimimos. ¿Es un objeto destinado a la venta, un prototipo o una primera prueba funcional? ¿Se trata de un molde o de una herramienta? ¿O es parte de una pieza que ha de ensamblarse? ¿Prevemos un tratamiento posterior? En función de las respuestas, podremos determinar cuáles son las prioridades: el coste de impresión, la calidad del objeto o el tiempo de fabricación.

Optimizar los costes Uno de los reproches que suelen hacérsele a la impresión 3D es su elevado precio. El precio de los consumibles es bastante alto y tampoco es que la producción al por mayor ayude a reducir el total. Es evidente que el tiempo y el coste de fabricación siguen siendo proporcionales al número de piezas impresas, incluso si se producen en grandes cantidades. Ya se sabe: el valor añadido de la impresión 3D no está en la producción masiva, sino en la proporción justa.

La forma del objeto Varios factores determinan el precio de una impresión. El primero es, evidentemente, la forma del artículo que se fabrica: cuanto más material necesitemos para elaborarla, más elevado será el coste. Un objeto lleno y de gran tamaño resultará mucho más caro que una pieza pequeña y hueca. Así pues, la complejidad del objeto por imprimir no modifica los costes, en esencia, al contrario de lo que suele creerse. Lo primordial es la cantidad de material que se necesita para fabricarlo. Por este motivo es más conveniente laminar el archivo 3D de la pieza de modo que puedan realizarse La fase de impresión

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diversas impresiones que luego se ensamblarán. El otro elemento que hay que tener en cuenta es la altura del objeto: cuanto más bajo sea (más pegado a la plataforma de impresión), más rápida y económica en material resultará esta. Existen soluciones informáticas para evaluar el coste de una impresión y así adaptar la forma de la pieza antes de comenzar el proceso. El servicio de impresión 3D Sculpteo, por ejemplo, ha desarrollado una herramienta online que permite obtener una estimación tarifaria a partir de la subida remota del archivo. El usuario puede entonces ajustar el precio modificando el tamaño del objeto y seleccionando un material. No obstante, en algunos casos concretos, se recomienda contactar directamente con el proveedor de impresión 3D para acordar un presupuesto a medida. Seguirá teniendo la posibilidad de dar su punto de vista sobre la viabilidad del artículo y la elección del material (en Sculpteo hay más de 60 disponibles a demanda).

Los sistemas de almacenamiento A excepción de los modelos de código abierto, casi todas las impresoras 3D requieren consumibles propios. Para recargar una máquina necesitamos abastecernos a través de nuestro fabricante. Existen diferentes sistemas de almacenamiento en el mercado: cartucho de material, cubeta de polvo o líquido rellenable, bobina de filamento desplegable… Cada sistema tiene sus ventajas e inconvenientes, y unos son más costosos que otros.

Cartuchos de material listos para ser insertados en una impresora 3D personal Zim de Zeepro. (Fuente: Zeepro.)

Los cartuchos son muy limpios, casi no tienen fugas y son fáciles de instalar o cargar. Lo malo es que es uno de los sistemas más caros y suelen contener menos cantidad de material que otros. Las ProJet de 3D Systems que funcionan por DLP y las impresoras de Objet usan cartuchos. Las primeras pueden contener hasta 10 cartuchos de 0,5kg.

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Las cubetas rellenables son más complicadas de manipular. El polvo suele guardarse en grandes cubos que hay que verter en la cubeta de la máquina prevista a tal efecto. Las últimas versiones de impresoras X60 facilitan enormemente el vertido y el almacenamiento del polvo al disponer de una cubeta separada en la parte trasera de la máquina. Con estas máquinas, el coste de un objeto impreso es de alrededor de 2,30€ por 15cm3. En cuanto a las bobinas de filamento, se utilizan para casi todas las impresoras de código abierto que funcionan por depósito de filamento fundido (FDM). Este sistema presenta la ventaja de ser limpio y de fácil empleo, pero pueden producirse complicaciones durante la impresión al no desenrollarse la bobina siempre de manera uniforme. Una bobina de filamento cuesta entre 25 y 30€.

Los consumibles La utilización de una impresora personal FDM también hace bajar drásticamente los costes de impresión, gracias al precio modélico de sus materiales. Una bobina de filamento ABS o PLA no cuesta más de 20€, pero permite realizar un gran número de artículos huecos de pequeño tamaño. Por pocos céntimos de euro es posible imprimir un objeto pequeño de plástico. En la actualidad existen pocas herramientas fiables para estimar la cantidad de filamento que necesita una impresión 3D. El software Skeinforge puede evaluar esta cantidad en función del diseño de la pieza, pero no es demasiado preciso. Un script para G-code (véase página 103), disponible en Thingiverse, permite una estimación más ajustada.

Acertar con la elección de la bobina de filamento Las impresoras 3D por depósito de fundente no siempre se venden con bobina de filamento incluida. Si necesitamos comprar el consumible por separado hay varios criterios que debemos considerar antes de hacer nuestro encargo. • La calidad del filamento. Es más que recomendable dar preferencia a los plásticos de alta calidad, ya que serán más estables para la impresión (rapidez de fundición, tiempo de solidificación) y de un diámetro igual en toda la bobina. • El diámetro del filamento. Evidentemente, ha de ser compatible con la impresora. La MakerBot Replicator 2 o la Solidoodle requieren, por ejemplo, un filamento de 1,75 mm; la Ultimaker admite un diámetro comprendido entre 2,8 y 3,1 mm; el modelo Printrbot requiere, por su parte, de un diámetro de 3 mm. • El peso de la bobina. Las bobinas de filamento se venden al peso, y la media es de 1 kg.

Los servicios de impresión online Recurrir a servicios online puede llevarnos a reducir en gran medida el coste de impresión. Destinados a particulares y a empresas por igual, permiten evitar la compra de una máquina y proporcionan acceso a un amplio abanico de técnicas y de materiales. Se encargan de toda la fase de impresión, desde la recepción del archivo 3D hasta el envío final del objeto. En la actualidad, cuatro servicios de impresión 3D online dominan el mercado mundial: Shapeways, Sculpteo, i.materialise y Ponoko. Cada uno de ellos ha desarrollado su propia tabla de tarifas en función de las máquinas de que disponen, de la localización y de su estrategia de cálculo. Los precios, por tanto, varían de un servicio a otro y son difícilmente comparables, pero resultan muy ventajosos. Los servicios menos caros, de hecho, ostentan tarifas capaces de competir con un modelado por inyección realizado en China. La fase de impresión

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Materiales disponibles en los principales servicios de impresión online Materiales Poliamida blanca

Sculpteo Sí (plástico blanco)

ABS

Acrílico

Alumide

Sí

Material compuesto Z Corporation Resina de alta definición Resina Objet

Sí (multicolor)

Shapeways Sí (plástico rígido y flexible) No Sí (plástico de gran detalle: fotopolímero de base acrílica) Sí

I.materialise Sí (poliamida)

Sí (blanco, rojo, gris acero No natural, negro) No No

Sí

Sí (multicolor) Sí (full color sandstone) Sí (resina blanca o negra No de alta definición) No Sí (plástico translúcido) No

Resina transparente Sí

Sí

Caucho

Cera Cerámica

Ponoko Sí (plástico duradero)

No Sí (rainbow plaster) No Sí (plástico duradero) No

Sí

Sí (blanca, negra, azul, verde, amarilla, gris, roja, naranja, marrón) Sí

Sí

Cobertura de plata

Sí (blanca brillante, azul ultramar, naranja mandarina, turquesa, azur, negra satinada, verde anís, amarilla limón) Sí (plateada)

Sí (blanca brillante, negra satinada, verde aguacate brillante, amarilla pastel brillante, azul cáscara de huevo brillante) No

Sí (blanca brillante, negra brillante, amarilla limón, verde pistacho, azul cielo, turquesa océano, azul eléctrico, naranja melocotón) No

Sí (cerámica vidriada: negro, negra satinada, verde, azul claro, melocotón, vinca, verde azulado, blanca, amarilla) No

Plata

Sí (plata de ley)

Sí

Oro

Sí

Acero inoxidable

Sí

Titanio

Sí

Cobre

Sí (cobre)

Bronce

Sí

Cristal

Sí

En resumen n Demos preferencia a piezas huecas y de pequeño tamaño. n Optemos por el ensamblaje de partes impresas por separado antes que por la impresión de una

sola pieza. n Escojamos un material económico como el PLA, el ABS o la poliamida. n Utilicemos los servicios de impresión 3D online para los artículos complejos.

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Optimizar la calidad de la pieza

Steady as She Goes. Pieza creada por el artista Luca Ionescu, que se ha hecho célebre por el detalle de sus impresiones. (Fuente: Like Minded Studio.)

Si la prioridad es producir artículos de una excelente calidad, hay que tomar en consideración otros criterios. Tres parámetros influirán en la calidad final del objeto: la resolución de la impresión (véase página 54), la naturaleza del modelo 3D inicial y la configuración de la pieza para la máquina. Detengámonos en este último punto.

La fase de impresión

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La disposición de la pieza en la cubeta La posición del objeto en la cubeta de la impresora puede repercutir en la calidad de la impresión y modificar radicalmente las necesidades de material de soporte y la manera en que la pieza será producida en su conjunto. Por fortuna, la mayoría de los softwares de control de impresoras 3D ayudan al usuario a colocar el objeto de la manera óptima. En particular, permiten definir a priori cuáles serán los puntos de presión y las partes frágiles del objeto. Dado que las piezas largas tienden a romperse con más facilidad si se imprimen en vertical, se aconseja posicionarlas en horizontal sobre la plataforma de la impresora si se trata de una impresión por sinterización láser, 3DP o FDM. En el caso de un diseño muy preciso con zonas frágiles, en ocasiones es útil envolver la pieza con una carcasa protectora. Este método es similar a la práctica de la “cesta”, que permite imprimir varios objetos en el curso de un mismo proceso al optimizar el posicionamiento.

La cesta de impresión En impresión por sinterización láser es habitual imprimir simultáneamente diversos objetos, lo que permite minimizar los costes y producir más. Es en estos casos donde se emplea la técnica de la cesta de impresión, que consiste en posicionar los modelos dentro de la cubeta de forma que se optimice al máximo la capacidad de la máquina. Un pequeño modelo, por ejemplo, se colocará dentro de un cuenco, para aprovechar en el centro, tanto como sea posible, el polvo que de otro modo se perdería.

Por debajo de la pieza Vale la pena saber que, en un artículo impreso, la cara inferior siempre será menos precisa que el resto, ya que el rodillo que extiende el polvo capa tras capa tiende a aplastar ligeramente las capas precedentes, cosa que deforma un tanto la primera. Este es un problema que nos encontramos sobre todo en las impresoras personales FDM, donde la base del objeto presenta una textura más lisa y apretada. Si las prioridades son la finura y la calidad del resultado, entonces es importante posicionar la pieza de tal manera que la base (o la parte que no se ha de ver) quede hacia abajo.

Mejorar la estética de la base Con un software de laminado como Slic3r es posible estilizar la parte de debajo de la pieza y el relleno: rectángulos, círculos concéntricos, mosaico… La base del objeto también puede destacar por sus motivos estéticos.

La bandeja de impresión Durante las impresiones por depósito de filamento fundido, a menudo sucede que la base de la pieza se despega un poco y provoca una deformación del modelo. Para evitar este percance debemos prestar una particular atención a la bandeja de impresión, que ha de estar perfectamente limpia antes de cualquier uso, limpiándola con acetona si es posible. Por otra parte, es recomendable aumentar la altura de la primera capa de impresión con el fin de crear un soporte más pesado y con menos tendencia a despegarse.

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Si se trata de una impresión en PLA, se recomienda recubrir la bandeja de impresión con adhesivo (la cinta adhesiva azul 2090 o 2093 de la marca 3M, por ejemplo, es muy adecuada) o incluso con una placa acrílica que garantice una buena adherencia de las primeras capas. En el caso de una impresión ABS, la bandeja es térmica para asegurar una buena adhesión del material a la cama de impresión. Es preferible que sea de cristal (de menos de 3mm de grosor) para que la pieza se adhiera y se despegue con facilidad tras ser impresa. Si alguien tiene necesidad de mejorar su modelo de impresora, la mayor parte de tiendas de bricolaje venden placas de cristal al corte por pocos euros.

Optimizar el tiempo de impresión A lo largo de los últimos años, las impresoras personales han ganado en velocidad si las comparamos con los primeros modelos. Por ejemplo, la MakerBot Thing-O-Matic, impresora 3D personal surgida en 2010, solo imprimía a una velocidad de 83,3mm/s en el plano horizontal (ejes x e y) y de 100mm/min en el eje vertical (eje z). Por tanto, había que contar con bastantes horas para imprimir un artículo de pocos centímetros de altura. Hoy en día la impresión de una pieza de 10cm de altura requiere únicamente entre 20 y 40 minutos. Pero, si bien este tiempo de impresión se ha reducido de manera considerable, todavía es posible ajustarlo más. Los factores que hacen variar el tiempo de impresión son múltiples. El tamaño de la pieza es determinante, desde luego: cuanto más grande sea, más tardará en imprimirse. El diseño del objeto también influye: una pieza rellena o en colmena se imprimirá más lentamente que un objeto hueco. En el caso de una impresora personal FDM, el tamaño del cabezal de impresión y el tipo de motor también desempeñan un papel fundamental: cuanto más pesada es la parte que se desplaza (bandeja de impresión, sistema de extrusión), más lenta es la impresión.

La impresión de la derecha es más larga que las otras dos, ya que al ser el grado de relleno más elevado, la máquina permanece más tiempo en cada capa. (Fuente: RichRap.)

La fase de impresión

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En una impresora 3D personal, la optimización del tiempo de impresión se decide en parte durante la exportación del archivo 3D en G-code. Esto se debe a que en esta última etapa previa a la impresión podemos ajustar importantes parámetros, como la velocidad de desplazamiento de ejes o incluso la densidad de relleno. En particular, este último factor es capital: si se trata de una pieza rellena, es recomendable rebajar la densidad de relleno para reducir cuanto sea posible el tiempo que la impresora se demora en cada capa. Por ejemplo, en la Slic3r, fijaremos el parámetro Fill density a 0,2 antes que a 0,4.

En las impresoras X60 Entre las máquinas más rápidas del mercado están los modelos X60, que llevan a cabo la fabricación de un artículo a un ritmo de 2cm/h. Su velocidad de impresión depende casi por completo del eje z, es decir, de la altura del objeto: cuantas más capas, más lenta es la impresión, haya o no varias piezas en proceso. Para optimizar el tiempo de impresión de las impresoras X60 es necesario acordarse de reducir al mínimo la altura de impresión, tumbando el objeto, por ejemplo. No debemos perder de vista que, si bien el depósito de una capa de polvo dura solo unos pocos segundos, se repite miles de veces en el decurso de la impresión…

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LA FASE DE ACABADO

Tras la impresión, suele ser necesario someter al objeto a algún tratamiento de acabado (limpieza, solidificación, preparación…), que generalmente exigen minuciosidad, paciencia y destreza. Es probable, sin embargo, que las primeras tentativas no produzcan un resultado perfecto, por ello, convendrá también reservarse la posibilidad de imprimir la pieza varias veces para determinar el mejor método de acabado. Antes de profundizar en los distintos tratamientos, conviene que tomemos algunas precauciones elementales, ya que los productos empleados pueden ser tóxicos o irritantes. De igual modo, se recomienda encarecidamente equiparse con guantes y máscara, además de protegerse la ropa, pues, según la técnica de acabado escogida, el proceso puede suponer el riesgo de mancharnos (aerosoles, residuos, polvos…); lo ideal es dedicarle una habitación limpia y bien ventilada con ventana al exterior, si es posible. Este capítulo se centra en particular en el tratamiento de tres de los más populares materiales de impresión 3D: la poliamida, el ABS y la resina.

La limpieza del objeto Una vez fuera de la impresora, habrá que hacer una limpieza de las piezas, y la forma de hacerlo diferirá dependiendo del proceso de impresión empleado. Unas necesitarán solo que las desempolvemos; otras, alguna infiltración (fase de solidificación). El desempolvado es imprescindible para todas las impresiones con base de polvo realizadas mediante la técnica de sinterización láser. De hecho, debemos deshacernos del material en polvo sobrante durante la fabricación de las piezas obtenidas. Por regla general, esta tarea se lleva a cabo a mano y con la ayuda de un cepillo apropiado. Sin embargo, algunos modelos de impresoras como las máquinas X60 de 3D Systems vienen equipadas con un dispositivo inteligente de limpieza que facilita enormemente la tarea. El usuario introduce las manos en unos guantes integrados en la impresora y puede limpiar la pieza a través de un vídeo, reduciendo así la exposición al polvo y la dispersión del material.

La fase de acabado

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Piezas recién salidas de la cama de impresión. (Fuente: Sculpteo.)

La limpieza también es indispensable en los casos de impresiones en metal. El polvo del metal sobrante (acero inoxidable, por ejemplo) es semejante a una harina pesada y puede apartarse con facilidad tras la impresión. Si la pieza es pequeña, basta con sacudirla y quitar el sobrante con ayuda de un cepillito. Las piezas impresas en máquinas de depósito de filamento fundido también requieren limpieza. En este caso, hemos de extraer la base sobre la que reposa el objeto y desprenderle los filamentos de soporte. Algunos fabricantes como Stratasys ofrecen un kit de limpieza para las impresiones FDM: la pieza se sumerge en una cubeta a modo de lavavajillas para objetos recién impresos. Con una impresora del tipo MakerBot, el objeto tendrá que separarse del material de soporte, de naturaleza fibrosa. Para realizar esta operación se recomienda utilizar un simple cúter si la trama es muy ligera o sumergir el objeto en un baño de agua con sosa (producto disponible en cualquier gran superficie) con el fin de disolver dicho material de soporte. En el caso de las impresoras por polimerización, como el modelo Objet30 Pro, la pieza saldrá de la máquina con el material de soporte, es decir: una especie de gelatina que resulta fácil de quitar a poco que dispongamos de un buen material. El sistema Waterjet, por ejemplo, propulsa agua a mucha presión sobre el objeto fabricado, lo que permite limpiarlo en cuestión de minutos. En todos los casos, esta fase de limpieza es primordial, ya que los artículos impresos han de estar tan limpios como sea posible para pasar a la fase de acabado.

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Pieza de resina saliendo de la cubeta de impresión: envuelta en gel de soporte (en segundo plano) y tras ser limpiada mediante Waterjet (en primer plano). (Fuente: KiwiMill.)

La solidificación de la pieza En ciertos casos, el objeto ha de solidificarse tras la impresión. La estereolitografía, el FDM y la sinterización láser (salvo la de metal) prescinden de este paso, pero es una etapa obligatoria para todas las impresiones polícromas realizadas con impresoras Z Corporation/3D Systems. Para solidificar este tipo de impresiones, existen tres tratamientos: n La pieza se sumerge varios segundos en un baño de cianocrilato. n Sobre la pieza se extiende una resina epoxy que penetra por infiltración en los poros y le confie-

re mejores propiedades mecánicas. Esta clase de tratamiento es más delicado de llevar a la práctica. n A la pieza simplemente se le infiltra agua con ayuda de un aerosol, lo que permite también la

limpieza. No obstante, el resultado será claramente menos sólido que con los dos métodos anteriores. Esta solución, por lo tanto, es útil en caso de urgencia (presentación rápida, demostración de impresión 3D durante un evento…). Las piezas realizadas por sinterización láser de metal deben seguir también un proceso de solidificación, consistente esta vez en meterlas en un horno. El calor hace desaparecer el aglutinante y desencadena a continuación la fusión de partículas de acero, sin fundir el objeto en sí. El resultado es una pieza de metal poroso, granulado al tacto, que se resiste al pulido y resulta mucho más ligero que su equivalente en metal clásico.

La fase de acabado

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Cualidades mecánicas de una pieza impresa con una X60 según el material de infiltración empleado Material de infiltración

Cualidades mecánicas

Agua

Objeto más frágil y susceptible de romperse que con el resto de soluciones

Cianocrilato

Buenas

Resina epoxy

Excelentes

El aire contenido en el interior de la pieza se sustituye a continuación por metal (bronce líquido, por ejemplo). Para ello, se calienta de nuevo y se sumerge en un baño de metal líquido que penetra en el objeto por capilaridad. La pieza obtenida es de metal denso compuesto, cuyas propiedades físicas corresponden a las de los materiales utilizados. Es esta la pieza que podrá ser barnizada, pulida o envejecida a continuación.

La preparación de la pieza Antes de aplicar el acabado es absolutamente necesario preparar la pieza para que quede tan limpia y lisa como sea posible. Evidentemente, incluso una impresión 3D de gran precisión presenta ligeras irregularidades, sobre todo si contiene muchas curvaturas. Cuando un artículo está recién impreso suele ser poroso. También se recomienda encarecidamente limpiarlo con desengrasante y luego esperar una noche antes de hacerlo pasar por cualquier otro tratamiento. Este desengrase debe efectuarse antes de cada una de las etapas que requiera el acabado (enmasillado, pintura…). Lo cierto es que al tocar un objeto depositamos una ligera película de grasa, que termina provocando que se despegue el acabado. Por lo tanto, hay que tener la previsión de desengrasar la pieza durante cada manipulación sin guantes. Para ello existen varios métodos. El más simple consiste en frotar el objeto con un cepillo de cerdas y detergente lavavajillas, aclararlo con cuidado a continuación y dejarlo secar por completo. El agua y las huellas son, en efecto, los dos enemigos de un acabado perfecto. Sed pacientes y esperad siempre a que vuestro artículo esté seco del todo antes de pasar a la etapa siguiente. Para acelerar el secado, podéis colocarlo junto a un radiador (a una temperatura de alrededor de 35°C) o donde corra el aire. Por el contrario, evitad los secadores de pelo, ya que pueden provocar deformaciones a causa de un calor excesivo.

El lijado Al principio, la preparación de la pieza pasa por una fase de lijado que permite alisar la superficie. Esta etapa es indispensable pero delicada, ya que hay que atenuar las estrías causadas por la impresión sin arrancar demasiado material, a fin de conservar la precisión de los ángulos y los detalles. En el caso de las piezas muy finas, el lijado debe limitarse también a un solo grosor de capa, alrededor de 28μm para una impresión en resina o 100μm en una impresión por sinterización láser, por ejemplo.

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Para objetos de gran tamaño o que consten de amplias zonas planas, se recomienda hacerse con una pequeña lijadora manual, disponible en las tiendas de modelismo. La marca Proxxon, entre otras, pone a nuestra disposición modelos pequeños que permiten trabajar el objeto al detalle. Para piezas más finas que requieran un gran nivel de detalle, una pequeña herramienta lijadora semejante a la que usan los dentistas será la más indicada. La fase de lijado comporta varias etapas que deben llevarse a cabo sin excepción y con minuciosidad. La primera consiste en desprender el material sobrante. Comenzaremos con un grano de 240; a continuación, pasad a uno de 320, por ejemplo. Utilizaremos luego uno de 500, seguido de 600. Con este último, no se trata ya de quitar material, sino más bien de suavizar los efectos de textura. Este método de lijado por granos sucesivos permite ir más rápido y obtener un mejor resultado. Evidentemente, si comenzamos desde el principio por un grano de 600 nos será casi imposible quitar material y obtener un resultado liso. Para terminar, usaremos un papel de lija humedecido con agua, ya que pueden aparecer estrías si lo hacemos en seco. Dependiendo del material y la forma, la pieza será más o menos fácil de lijar. La poliamida y el ABS, por ejemplo, son más difíciles de trabajar que la resina o el material compuesto de Z Corporation. De la misma manera, un objeto pequeño y de formas complejas exigirá más experiencia y destreza. En el caso de una impresión por depósito de filamento fundido, la zona de contacto entre la pieza y el material de soporte puede adoptar un aspecto escarchado al salir de la impresión. Para suprimir este efecto, basta con frotar la zona en cuestión con un cepillo de fibra de vidrio o con papel de lija muy fino (grano de 800 a 1000). El estropajo fino también permite desprender una pequeña marca o una irregularidad. No obstante, no siempre es posible lijar por completo una pieza, sobre todo aquellas con formas imbricadas y complejas o con zonas muy frágiles.

El lijado profesional La mayor parte de servicios de impresión 3D online ofrecen encargarse de la fase de lijado para objetos elaborados en poliamida. Estos artículos se colocan en una cubeta llena de piedrecitas que se hace vibrar a altas frecuencias: las piezas se van suavizando poco a poco y los ángulos se redondean. Esta técnica es adecuada para objetos sin partes frágiles.

El pulido Las impresiones realizadas en ABS o en PLA con impresoras 3D de depósito de filamento fundido dejan a la vista las capas de fabricación. Si bien hay quien aprecia este resultado bruto como una cuestión de estética particular, otros optan por un pulido. La técnica empleada por mucha gente consiste en sumergir la pieza en un cuenco lleno de acetona líquida, pero el resultado sigue siendo imperfecto, ya que el procedimiento tiende a crear huellas blancas en el objeto. También podemos cepillarlo con una mezcla que contenga acetona, pero hay que tener cuidado con posibles salpicaduras.

La fase de acabado

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Otros makers prefieren utilizar la acetona vaporizada. La pieza impresa se coloca dentro de una vasija de cristal encima de una placa térmica. Una cucharada de acetona en polvo calentada en la vasija a 110°C permite obtener un objeto completamente liso. Pero esta técnica, reservada al artesano osado, presenta algunos peligros: riesgo de inflamación y vapores tóxicos.

Comparación de acabado de una pieza impresa en una RepRap. (Fuente: Austin Wilson y Neil Underwood, Fablocker.)

Una empresa emergente intentó solucionar este problema de otra manera, creando dos productos que lanzó con éxito a través de una campaña de micromecenazgo. Parecido a un rotulador permanente, la Makeraser es una herramienta que consta de una punta impregnada en acetona, que permite pulir o suprimir ciertas partes de un objeto impreso en PLA o ABS. También es capaz de pegar varias piezas entre sí, de tapar agujeritos de la impresión para conseguir un objeto impermeable y evitar que la primera capa se curve o se deforme. Sus cofundadores, Cristopher LoBello y JF Brandon, también se encuentran en el origen de Makelastic, una solución líquida que permite volver flexibles las impresiones PLA y ABS.

La Makeraser, rotulador pulidor de impresiones 3D, con la rasqueta metálica de rigor. (Fuente: Christopher LoBello y JF Brandon.)

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El enmasillado Dependiendo del material de impresión, las fases de lijado y pulido suelen ir seguidas de un enmasillado, que sirve para tapar las zonas irregulares y unificar la pieza antes de proceder a la capa de imprimación. Este tratamiento permite además que “agarren” mejor los productos que se depositarán a continuación. Para obtener un objeto sin imperfección alguna, a menudo se requiere repetir una y otra vez el lijado y el enmasillado. La etapa de enmasillado es indispensable para el ABS y la poliamida, ya que se trata de dos materiales que se adhieren muy mal (por eso la resina se adecua mejor al lacado). Es necesario cubrirlas con varias capas de imprimación para poder trabajarlas; a veces, incluso no es suficiente para obtener un resultado perfecto. Utilizad imprimación plástica en aerosol (como la que se usa para el PVC), disponible en tiendas de bricolaje. Para el ABS se recomienda una masilla poliéster estándar, como la de la marca Sintofer. Si se trata de un objeto de resina con una de sus caras dañada, esta masilla también puede servir. La masilla en espray, disponible en tiendas de modelismo, es más fácil de manipular que la que se extiende con ayuda de una espátula. En este caso hay que emplearla en capas finas y lijar/reenmasillar varias veces. Niveles de adherencia de tres de los principales materiales de impresión 3D Material Resina

Nivel de adherencia Bueno

Notas Fácil de lijar y buena adherencia de la imprimación.

ABS

Medio

Se recomienda un enmasillado antes de lijar. Generalmente, se necesitan varias aplicaciones y lijados.

Poliamida

Malo

Tendencia a deshilacharse durante el lijado. La imprimación suele ser indispensable.

Aplicar la imprimación La aplicación de la imprimación es una etapa laboriosa, pero suele ser necesaria para garantizar la buena marcha del proceso de acabado de la pieza. Esta especie de subcapa permite reforzar la impermeabilidad del modelo y por tanto mejora su resistencia a largo plazo. La imprimación es un material con un alto grado de protección, generalmente de color blanco o en tonos grises. Pero, por más que se trate de un blanco agradable, siempre hay que recubrirlo para que las piezas no se deterioren y envejezcan bien. Esta fase exige mucha paciencia. En particular, el tiempo de secado debe respetarse a rajatabla, una vez colocado el objeto en una habitación a temperatura ambiente y aireada. Cabe señalar que la poliamida requiere de numerosas capas de imprimación antes de poder aplicársele la pintura, ya que es difícil de retocar. Aun así, es recomendable alternar el lijado y la imprimación hasta obtener una superficie satisfactoria.

La fase de acabado

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El acabado de la pieza Una vez el objeto ha quedado liso, está listo para pasar por el acabado elegido; debemos colocarlo tan en suspenso como nos sea posible para evitar que se produzcan irregularidades en lo que serán las zonas de apoyo. Si consta de dos caras, se recomienda aplicar el acabado de una sola pasada para evitar el riesgo de que las capas se solapen. La mejor manera de trabajar la pieza, por lo tanto, es pegarla o colgarla. En ciertos casos también es posible perforarla, mejor por la base, o utilizar un sistema de tornillos para mantenerla en alto. No debemos colocarla directamente sobre una mesa, sino a unos 30cm por encima, apoyada en una varilla, por ejemplo; de lo contrario, el polvo en suspensión podría ensuciarla. Cuanto más aireado esté el objeto, mejor. Existen varios tipos posibles de acabado según el resultado deseado: pintura, chapado, flocado... El chapado en oro, bronce o platino son acabados complejos, y se realizan casi exclusivamente por profesionales especializados, ya que la técnica es delicada, y el equipo, costoso.

La pintura La pintura acrílica es preferible a la glicero, ya que amarillea menos con el paso del tiempo, algo que se agradece en el caso de tintes blancos o claros. Además, es más fácil de conservar y más respetuosa con el medioambiente. Se aconseja elegir una pintura mate, pues su aspecto atenúa las imperfecciones y enmascara las pequeñas irregularidades que puedan surgir durante la fase de acabado. La pintura brillante, en cambio, refleja la luz y hace los defectos (una simple rayadura) más visibles. Por otro lado, hay que escoger con cuidado una pintura que sea compatible con la imprimación que empleemos, de la misma marca. Aun cuando las denominaciones de un producto sean idénticas entre varios fabricantes, a menudo su composición química difiere. En caso de incompatibilidad, imprimación y pintura reaccionan, y esta última no se adhiere bien al objeto.

Retoque y lacado satinado de un objeto impreso por una Objet30 Desktop. (Concepto: Julien Faure – Impresión y realización: Workandprogress.)

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Por regla general, se necesitan dos capas de pintura. Pero es más conveniente pasar varias capas finas que una sola espesa. Se recomienda el uso de un aerosol, ya que el pincel resulta más delicado de manipular. Además, la pintura en espray garantiza que el material cubra de manera más uniforme y reduce en gran medida el riesgo de huellas.

También aquí es importante respetar a conciencia el tiempo de secado entre capas. Si la pintura aún no se ha secado y han aparecido defectos, tendremos que lijar todo de nuevo y volver a comenzar… La pintura es el único acabado que un particular puede realizar él mismo con éxito, pero hemos de asumir que un resultado de calidad profesional no se obtiene a la primera. Para adquirir la experiencia es mejor practicar previamente con una muestra o con un objeto de poco valor.

Maqueta de tren en resina, pintada a mano tras la imprimación. Este material es el más utilizado en modelismo, ya que admite un acabado muy preciso. (Fuente: DotSan.)

Los otros acabados Aparte de la pintura, el resto de acabados resultan difícilmente realizables en casa, pero son, por otro lado, ofrecidos por ciertos servicios online de impresión 3D.

El tintado El tintado es una técnica alternativa a la pintura para los modelos en poliamida y en resina. Es especialmente eficaz en objetos de formas enrevesadas que sería difícil cubrir en su totalidad con un espray. Una vez limpia, la pieza se sumerge en un baño de pigmentos de color, donde debe reposar al menos 20 minutos para quedar bien impregnada de tinte. El color penetra entonces por los poros de la superficie del objeto, pero no en profundidad. A continuación se seca, y ya está listo para usar. Existen toda clase de tonos de tinte, pero se trata de combinarlos manualmente, lo que puede producir variaciones de un artículo a otro.

Esmaltado Tradicionalmente utilizado en la fabricación de cerámicas, el esmaltado también se emplea en impresión 3D. El proceso requiere varias etapas. Después de la fase de impresión, que puede ser llevada a cabo en un material compuesto y en una impresora Z Corporation/3D Systems, por ejemplo, la pieza sufre un tratamiento posterior que vuelve refractaria la superficie. Luego se le aplica un esmaltado clásico con pistola a presión.

La fase de acabado

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Jarrones y tazas impresas en 3D a la espera de ser esmaltadas, diseñadas por el estudio NoDesign. (Fuente: Sculpteo.)

El mismo modelo de jarrón tras el esmaltado. (Fuente: Sculpteo.)

El chapado en metal precioso Este tipo de acabado puede llevarse a cabo al vacío o bien mediante un baño en el que se sumerge la pieza antes de pasar al secado. En el caso de un baño de plata, por ejemplo, el objeto saldrá completamente negro. A continuación será pulido para que aparezca el chapado. Según la forma de la pieza, ciertas zonas seguirán ligeramente negras. Algunos servicios de impresión online como Sculpteo ofrecen acabados en oro y plata.

Pieza impresa en resina y chapada en plata. (Fuente: Sculpteo.)

El flocado Este tipo de acabado consiste en aplicar fibras textiles sobre la pieza, dándole un aspecto suave al tacto, como de terciopelo. Para ello, el objeto debe cubrirse antes por completo con un material adhesivo. A continuación se aplica el flocado, que se pega a la superficie. Se usa energía electrostática para que todas las fibras encoladas tomen la misma dirección, garantizando un efecto final aterciopelado. Esta clase de acabado lo ofrece precisamente para la poliamida el servicio de impresión 3D online i.materialise.

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La fotoimpresión El servicio de impresión 3D online Sculpteo ofrece un tratamiento posterior que permite hacer aparecer la foto que elijamos sobre la superficie del objeto impreso. Esta imagen no queda superpuesta a la pieza, sino integrada en el material que la forma.

Fotoimpresión en una figurita realizada con la aplicación 123D Creature de Autodesk e impresa en 3D por Sculpteo. (Fuente: Autodesk.)

El envejecimiento de la pieza Tras mucho tiempo dedicada al prototipado, la impresión 3D se orienta cada vez más hacia la fabricación de productos acabados. Pero hasta la fecha los materiales más utilizados en este ámbito no se prestan demasiado a una conservación a largo plazo. Así, los objetos impresos en plástico corren el peligro de deformarse con el tiempo, mientras que las piezas fabricadas con los materiales compuestos de Z Corporation resisten mal los golpes y se revelan muy frágiles. En cuanto a los objetos realizados por fabricación aditiva de metal, se encuentran con las problemáticas clásicas de envejecimiento asocidas al material: oxidación (en el caso del bronce) y herrumbre (el acero). Por lo tanto, se recomienda evitar los entornos húmedos y aplicar con regularidad tratamientos adecuados.

¿Qué hacer en caso de deformación? Con el tiempo, ciertos objetos impresos en 3D pueden deformarse; en concreto, los de resina, cuyas zonas más finas tienden a hundirse ligeramente. Por suerte, existe un proceso para restablecer la forma inicial, aunque es difícil de dominar y no siempre da el resultado previsto, si bien vale la pena tenerlo en cuenta como último recurso antes de desechar el objeto. Consiste en colocar la pieza en agua muy caliente para reblandecerla; luego, se la deja recuperar su forma inicial manteniéndola colgada mientras se enfría. Pero ojo: se aconseja efectuar pruebas antes para determinar a qué temperatura se ablanda el material y cómo reacciona.

La fase de acabado

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Aplicaciones y perspectivas A la impresión se le augura un porvenir halagüeño como proveedor de múltiples aplicaciones a particulares y empresas. Y amenaza con poner patas arriba nuestro sistema de producción actual: la tercera revolución industrial está en marcha…

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LA IMPRESIÓN 3D PARA PARTICULARES

Gracias a la impresión 3D, la fabricación de objetos ya no está reservada únicamente a las empresas, sino que ha entrado en el ámbito de los usuarios particulares. Los medios de información se han hecho eco del asunto y dibujan un futuro cercano en el que cada hogar se convertirá en un centro de fabricación, de reciclaje y de creatividad. Pero ¿en qué punto nos encontramos en este preciso instante? ¿Cómo podemos acceder a esta tecnología? ¿Qué podemos imprimir en 3D en casa? ¿Dónde podemos hacernos con archivos de objetos? ¿Están sujetos esos modelos a derechos de reproducción? En cualquier caso, lo que constatamos es que se instaura una nueva modalidad de economía entre estos aficionados a la impresión 3D, algunos de los cuales se convierten en artesanos 2.0 y amenazan con acabar con intermediarios como el fabricante y el distribuidor.

¿Cómo imprimir en 3D? Es evidente que para imprimir en 3D se necesita una impresora. Hasta hace poco, estas máquinas costaban varios centenares de miles de euros y estaban reservadas al uso de medios muy especializados. En la actualidad es posible conseguir una impresora por menos de 400€, de modo que ¿por qué vamos a privarnos de ello? Es más, los particulares pueden acceder a los servicios de una impresora 3D sin necesidad de adquirirla. Existen dos opciones a su disposición: n Utilizar un servicio online de impresión 3D, que contará generalmente con excelentes impre-

soras profesionales. En este caso basta con enviar nuestro archivo 3D, y el servicio se encarga del resto. n Presentarse físicamente en un lugar donde podamos hacer uso de impresoras 3D: fab labs,

hackerspaces, etc. Normalmente, allí podemos beneficiarnos de la ayuda de un experto en la materia.

Las impresoras 3d personales Para aquellos particulares que deseen dedicarse a la impresión 3D, la solución más natural consiste en comprar una impresora personal. Ya en estos momentos existe una gran variedad de modelos a precios asequibles (entre 250 y 2000€), que siguen bajando cada mes. El desempeño de estas máquinas, que suelen aprovechar la técnica FDM, es sobradamente competente para realizar

La impresión 3D para particulares

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toda clase de objetos. Una de las impresoras personales menos caras es la Printrbot Simple, disponible en kit para montar en casa, a un precio de alrededor de 250€. La versión montada cuesta 325€. En la mayoría de los casos, lo más sencillo es encargar nuestra impresora directamente en el sitio web del fabricante. Para ciertas máquinas, sin embargo, puede ser interesante visitar a los distribuidores oficiales, habida cuenta de los servicios que ofrecen: transporte y pago del despacho de aduana, formación, servicio postventa y soporte técnico. Condiciones nada despreciables, teniendo en cuenta que las impresoras 3D suelen suscitar bastantes preguntas.

Los servicios online Existe una gran variedad de servicios de impresión 3D online: los hay reservados a profesionales y los hay que están dirigidos a un público más amplio. Estos últimos ofrecen una gama completa de materiales, simplifican al máximo las complicaciones asociadas a la exportación de archivos y se encargan de todo lo relativo a la fase de impresión, sirviéndose de un parque de máquinas profesionales. Además, a menudo ofrecen asesoramiento y consejos prácticos. Veamos a continuación una pequeña muestra de cuatro servicios para el gran público.

Sculpteo Sculpteo es un servicio de impresión 3D online ubicado en Francia, con sede en los Pirineos. Esta compañía fundada en 2009 por Clément Moreau, Éric Careel y Jacques Lewiner ofrece una larga lista de materiales y servicios relacionados con la impresión 3D: tiendas online exportables, aplicaciones web y móviles para customizar e imprimir objetos, talleres online de customización y escaneado 3D.

Shapeways Shapeways suele presentarse como el servicio de impresión 3D online para particulares más grande de Estados Unidos. Esta sociedad, fundada en 2007 por Peter Weijmarshausen, Robert Schouwenburg y Marleen Vogelaar —compañeros de trabajo en Royal Philips Electronics, en los Países Bajos—, se encuentra hoy ubicada en Nueva York. Según Shapeways, desde que se creó el servicio han realizado más de un millón de objetos.

i.materialise i.materialise es el servicio de impresión 3D online de Materialise, un importante agente de la fabricación aditiva ubicado en Leuven, Bélgica. Permite acceder a un vasto parque de máquinas y ofrece una gran variedad de materiales, entre los que se encuentra el titanio, incluso.

Ponoko Ponoko fue una de las primeras compañías que ideó un servicio de prototipado rápido online. Creada en 2007 en Nueva Zelanda, ofrecía en sus inicios servicios de corte láser a demanda; más tarde, la impresión 3D terminó de completar su oferta. Por lo tanto, es posible combinar varios tipos de fabricaciones y materiales durante el mismo encargo.

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Los locales de fabricación Para imprimir objetos en 3D, otra alternativa consiste en ir a un espacio equipado con máquinas y abierto al público. Estos locales de fabricación, en ocasiones denominados “fábricas de barrio”, se han multiplicado con los años por todo el mundo. Son de dimensiones muy variadas y responden a nombres diversos como fab labs, hackerspaces, media spaces… Estos lugares de asociación permiten evitar grandes dispendios en una impresora, pero sobre todo sirven para beneficiarse de los consejos y la acogida de una comunidad de semejantes. Desde luego, allí se reúnen normalmente apasionados que se ayudan y no dudan en compartir conocimientos. Si sois aficionados en busca de información, un freelance o un creador con ganas de acceder a las mejores herramientas del prototipado y hasta de producir en pequeñas cantidades, estos espacios de creación podrían responder muy bien a vuestros deseos.

Los fab labs Los fab labs (fabrication laboratories) son espacios de fabricación abiertos al público en general, equipados con una serie de máquinas controladas digitalmente. Aparte de impresoras 3D, podemos encontrar en ellos cortadoras láser o de vinilo, fresadoras, etc., así como herramientas (soldadores, pinzas) y material de electrónica. Estos locales de creación se agrupan bajo una etiqueta creada en 2001 por iniciativa de Neil Gershelfeld, del MIT. Cada día son más numerosos, y existen hoy ya en muchas partes del mundo, tanto en los pueblos como en las ciudades.

Los hackerspaces Los hackerspaces son lugares muy independientes que reúnen a gente de procedencia diversa, apasionados de las tecnologías, del hacking y de la seguridad informática. Lo habitual es que se presenten como lugares de experimentación, donde los proyectos creados no suelen tener un objetivo comercial y se hace hincapié en el intercambio de conocimientos, la vida comunitaria, la elaboración técnica y la sensibilización a las problemáticas sociales ligadas a lo digital.

Los media spaces Numerosas asociaciones, con frecuencia arraigadas en territorios locales, ponen a disposición del público talleres de creación, así como sesiones de formación relacionadas con la impresión 3D y la electrónica de código abierto (Arduino). Estas comunidades organizan de vez en cuando eventos relacionados con la impresión 3D (como puede ser un fin de semana dedicado al montaje de una RepRap). Sculpteo, por ejemplo, celebra periódicamente desde hace años sus “3D Printing Meetups” en diversas ciudades, sesiones que permiten a los participantes descubrir objetos impresos, enseñar sus creaciones y reunirse con otros aficionados.

La impresión 3D para particulares

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¿Qué objetos pueden imprimirse en 3D? Con una impresora 3D personal, los particulares pueden fabricar toda clase de cosas: herramientas, vajilla, joyas, figuritas, juguetes… A partir de ahora, después de haber representado un papel de consumidores pasivos, tienen la posibilidad de intervenir en la concepción y fabricación de objetos. Al permitirles elaborar artículos únicos, personalizados, copiados, restaurados o deformados, la impresión 3D los invita a reapropiarse de lo cotidiano. Estas nuevas prácticas se materializan a menudo en un afán de colaboración e intercambio. La verdad es que la comunidad pone online cierto número de objetos sin licencia, cosa que contribuye enormemente al desarrollo de la impresión 3D personal.

Fotomatón 3D Omote 3D, un estudio de diseño ubicado en Tokio, concibió una especie de fotomatón 3D efímero que funcionó durante dos meses. Tras hacerse escanear de pies a cabeza, a cada uno de los participantes se le ofreció una figurilla de su efigie de un inquietante realismo. Desde entonces otras empresas emergentes se han lanzado también a este nicho de mercado. Así, Twinkind ha abierto en Berlín un estudio del mismo tipo, donde la impresión se realiza en multicolor por 3DP y mediante una máquina X60. La empresa Digiteyezer se ha especializado en la instalación de fotomatones 3D en centros comerciales franceses. Su cabina EASYTwin consiste en una burbuja de plástico dentro de la cual el usuario ha de introducir la cabeza. Está equipada con nueve cámaras web que toman simultáneamente una foto del sujeto desde todos los ángulos. Las imágenes se envían entonces a un ordenador que reconstruye el rostro y produce un modelo 3D que se customiza a continuación y se envía a impresión.

Figuritas impresas en 3D por Twinkind. (Fuente: Twinkind.)

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Objetos personales Las figuritas de videojuegos o de personajes reales, los juguetes (bloques de construcción, coches en miniatura…), las carcasas de teléfono y los objetos de decoración están entre las piezas que más imprimen los particulares, aun cuando a veces su fabricación implique un considerable trabajo previo de modelado. Cada vez son más los apasionados del modelismo que también se interesan por la impresión 3D. Por otro lado, fueron los primeros aficionados en utilizar esta tecnología de manera doméstica, ya que les permitía elaborar sus propias maquetas de aviones, de trenes (véase figura de la página 129), etc.

De Minecraft al mundo real Mezclando construcción y aventura, Minecraft es un célebre videojuego en el que los jugadores deambulan por un mundo virtual formado de arriba abajo por bloques que han de destruir, transformar y reconstruir. Gracias al software de código abierto Mineways, es posible aislar un elemento de construcción del juego para convertirlo en archivo 3D imprimible en una impresora 3D. Esto hace las delicias de la gran comunidad que ha reunido Minecraft.

Una impresión 3D representativa del universo Minecraft. (Fuente: Sterling Babco*ck y Eric Haines [Mineways].)

Objetos útiles La impresión 3D para particulares dista mucho de limitarse únicamente a la creación de figuritas. Una multitud de objetos útiles se imprimen en 3D: adaptadores, hebillas de cinturón, cajas, tubos, peanas, alcachofas de ducha, destornilladores, etc. La calidad de las impresoras actuales permite, además, realizar artículos acabados y utilizables, no solo meros prototipos.

La impresión 3D para particulares

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Una alcachofa de regadera y un exprimidor de limones, ambos impresos en 3D. (Fuente: Edmo y Walter en Thingiverse.)

Para comprender la diversidad de modelos disponibles para imprimir desde este momento basta con entrar en un sitio web de intercambio de archivos 3D, como Thingiverse. Encontramos de todo: ganchos, cubiteras, soportes de teléfono, vajilla, joyas… e incluso piezas de impresoras 3D. Desde lo más superfluo e inventivo, por tanto, hasta lo más útil, prueba de que la impresión 3D valora también lo cotidiano. Entre estos objetos cabe mencionar el tremendo éxito de la OpenReflex, una cámara de fotos de código abierto ideada por el diseñador francés Léo Marius.

Prótesis impresas en 3D Emma es una niña nacida con una enfermedad que le impide doblar y mover los brazos. Dado que las prótesis existentes están dirigidas a los adultos y son además pesadas por estar hechas de metal, la familia y los médicos del hospital para niños Nemours/Alfred I. duPont diseñaron un modelo impreso en ABS y 3D. Hoy, con 10 años, Emma es capaz de mover los brazos gracias al apoyo de una estructura fabricada a medida. Además, bastan unas pocas horas para imprimir prótesis nuevas adaptadas a su crecimiento. Otro proyecto de prótesis impreso en 3D ha dado que hablar en los últimos tiempos. Robohand es una estructura de mano articulada constituida por piezas impresas en 3D, elásticos y tornillos. El modelo inicial, compartido en Thingiverse, es de código abierto y puede adaptarse con total libertad a las necesidades de cada uno, desde la construcción de un dedo a un brazo completo. En los últimos meses se han formado grupos locales para crear prótesis a medida, sobre todo en Siria y Sudán.

Prótesis de mano articulada Robohand impresa en 3D por una MakerBot en Sudán. (Fuente: Not Impossible Labs.)

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Objetos restaurados o mejorados Los particulares también emplean la impresión 3D como un medio para reparar o prolongar la duración de los objetos cotidianos. Ha terminado la época de la obsolescencia programada, donde todo aparato roto se tiraba a la basura y se sustituía por otro sistemáticamente. ¿Por qué no localizar la pieza averiada de la lavadora, buscar el archivo 3D en internet y sustituirla imprimiéndola por nuestra cuenta? Una de las piezas que se imprimen con más frecuencia en Sculpteo es la de un modelo de cafetera —no diremos la marca— que tiende a estropearse rápidamente. Un usuario averiguó el elemento defectuoso, lo modeló en 3D y compartió desde entonces el archivo en su página de internet, vinculada al servicio de impresión online. Multitud de makers prefieren imprimir esta pieza, que cuesta menos de 20€, antes que pagar por una cafetera nueva. Es decir: la impresión 3D conlleva una promesa de economía. Al permitir que cada uno repare sus aparatos estropeados o sustituya piezas perdidas, se plantea como alternativa al hiperconsumo, promoviendo el objeto sostenible y ecológico. Algunas compañías de bienes de consumo barajan la posibilidad de ofrecer un servicio de reparación de piezas sirviéndose de la impresión 3D.

El Free Universal Construction Kit. (Fuente: F.A.T.)

La impresora 3D se convierte, de este modo, en la nueva máquina fetiche de los artesanos y de todo aquel a quien le guste transformar materiales, no solo para reparar los objetos existentes, sino también para mejorarlos. Por ejemplo, el colectivo de diseñadores F.A.T. (Free Art and Technology), en colaboración con el artista Sy-Lab, ha inventado el Free Universal Construction Kit, un conjunto de piezas que permiten conectar los juegos de construcción más populares, Lego, Duplo, Tinkertoy y otros muchos. Los archivos STL de cada conector están disponibles en internet, listos para imprimir en una máquina personal o vía servicio online.

La impresión 3D para particulares

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Objetos abiertos y modificables La mayoría de los objetos que surgen de la impresión 3D personal tienen la particularidad de que se intercambian en internet en forma de archivos: pueden circular, por lo tanto, entre diversos usuarios y ser modificados y mejorados sin llegar a existir físicamente siquiera. Compartidos online, se inscriben en una corriente de pensamiento en pleno apogeo: el hardware libre. Este movimiento, heredero del pensamiento del software de código abierto, pretende facilitar la creación y la puesta en circulación de objetos dentro de la sociedad al colocarlos bajo una licencia libre. En estas circunstancias, los planos, la documentación y todas las informaciones que permiten reproducir un objeto se comparten libremente. De este modo, el usuario puede fabricar en casa y con toda legalidad una copia de la pieza. Puede también aportar modificaciones y compartir la documentación correspondiente con los miembros de la comunidad. Aunque en la actualidad los objetos impresos por particulares no son forzosamente libres y pocos están bajo licencia de código abierto de manera oficial, este movimiento tiene una tremenda importancia y podría desencadenar en un futuro próximo convulsiones tan radicales como las que ha experimentado la industria musical en un contexto similar.

¿Es posible imprimir un arma de fuego en casa? El intercambio de objetos no tiene que ver con tazas ni chupetes. Algunos usuarios de impresoras 3D personales han logrado fabricar las piezas de un arma de fuego a partir de archivos encontrados en el sitio Thingiverse. Así, el joven norteamericano Cody Wilson se hizo famoso al anunciar la subida de los archivos de código abierto de un fusil semiautomático. El arma es de plástico casi por completo, lo que la hace fácilmente reproducible e indetectable para un escáner de seguridad. Sin embargo, resulta frágil y peligroso para el usuario, pues el plástico tiende a fundirse tras varios usos. En cuanto se anunció la subida, se efectuaron más de 100.000 descargas, pero el gobierno norteamericano prohibió la difusión de los archivos de inmediato. Sin embargo, el servicio de impresión 3D profesional Solid Concepts, radicado en Texas, imprimió el arma de fuego en una impresora profesional de metal, en acero inoxidable 17-4 e Inconel 625. Y se efectuaron más de 50 disparos con éxito…

Arma de fuego impresa en metal por la compañía Solid Concepts. (Fuente: Solid Concepts.)

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Cómo obtener archivos 3D de objetos Si la impresión 3D personal se ha popularizado en los últimos años es porque cada vez es más fácil crear o descargar archivos 3D de objetos. Si el particular desea idear un artículo propio, puede emplear uno de los modelos 3D adaptados al gran público o seguir el paso a paso de ciertos servicios de impresión 3D online. También puede buscar un modelo 3D listo para imprimir en los sitios web de intercambio como Thingiverse.

Un acceso más fácil a la creación 3D Un vasto ecosistema se va creando paulatinamente para hacer más accesible a los particulares la creación en 3D. Sculpteo y Shapeways, por ejemplo, han desarrollado guías paso a paso que permiten crear un diseño online, sin necesidad de conocimiento de modelado alguno. En la primera podemos customizar una carcasa de iPhone o transformar un logo en modelo 3D, listo para imprimir. Queda claro que estas guías adaptadas al gran público no son convenientes si el usuario tiene una idea precisa del objeto que desea imprimir. En tal caso, será necesario recurrir a un software de modelado. Por fortuna, algunos modeladores 3D, a menudo disponibles en internet, continúan siendo accesibles al aficionado. Entre los de empleo más simple cabe mencionar 3DTin, SketchUp y 123D. El software FaceGen permite, por su parte, crear un modelo 3D realista de un rostro a partir de varias fotos. No se requiere ningún conocimiento de modelado, y el usuario puede modificar directamente el rostro cambiando el color de la piel, la edad del individuo y otros más de 150 parámetros. El modelo obtenido puede exportarse a continuación y utilizarse para una impresión 3D.

La Kinect, un escáner 3D de bajo coste La manera más fácil de modelar un objeto continúa siendo mediante un escaneado. Pero hasta hace poco los escáneres 3D eran muy caros, reservados sobre todo a los profesionales. Luego llegó la Kinect, un sensor de movimiento asociado a la consola de juego Xbox de Microsoft. PrimeSense, la compañía israelí asociada en los inicios al sensor, compartió los códigos y controladores, permitiendo a todos los aficionados que inventasen nuevos usos y que lo utilizasen precisamente como escáner 3D. Hoy en día, Microsoft comercializa una Kinect para Windows, destinada principalmente a esa comunidad de aficionados y jóvenes empresarios que pueden crear sus propias aplicaciones.

Los sitios web de intercambio de modelos 3D Para aquellos a quienes se les resiste el modelado, otro modo de obtener el modelo 3D de un objeto consiste en buscarlo en internet. En la actualidad existen más de una veintena de sitios web especializados en el intercambio de diseños 3D, entre los cuales Thingiverse sería el más conocido y utilizado por la comunidad partidaria del código abierto. Pero ¡ojo!: no todos los archivos que están disponibles en estas plataformas están optimizados para la impresión 3D. Gracias a estos sitios, el particular puede imprimir en casa toda clase de objetos. Los intermediaros de la cadena de producción desaparecen, en concreto el fabricante y el distribuidor. El objeto pasa directamente del creador al usuario final, que son a veces la misma persona. La impresión 3D para particulares

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Principales sitios web de archivos 3D Nombre de la plataforma

Especialidades/ventajas

123D Gallery Catálogo de modelos 3D realizados por usuarios de aplicaciones 123D de Autodesk. Multitud de modelos descargables, aunque no todos adecuados para la impresión 3D. 3DLT 3D Printing Template Marketplace pone a la venta modelos 3D a partir de 5 €. 3D Part Catálogo de modelos 3D de piezas industriales. Arrastra y suelta un Source modelo para encontrar otros de forma similar. Cubehero Plataforma cada vez más utilizada. Es la competencia directa de Thingiverse, centrada en modelos de código abierto y gratuitos compartidos entre usuarios. Gestión de versiones posible. Cults Una de las escasas plataformas francesas en activo. Cults ofrece modelos descargables, tanto gratuitos como de pago. Forme It Plataforma original centrada en la customización. Ofrece modelos de pago para facilitar la creación de objetos con texturas y formas interesantes. GitHub Gracias a la integración de un visualizador de modelos 3D, la plataforma GitHub está a punto de convertirse en uno de los principales sitios web de intercambio de archivos .stl de código abierto. i.materialise Este servicio de impresión permite a los diseñadores poner a la venta sus modelos en el propio sitio. Instructables Sitio de referencia del do it yourself, Instructables ofrece muchos tutoriales sobre impresión 3D, junto con multitud de modelos de código abierto descargables. Kraftwürx Kraftwürx es un servicio de impresión 3D que ofrece también modelos para imprimir a partir de su catálogo. Layer By Layer By Layer es un sitio web de compraventa de modelos para la Layer impresión 3D, con la particularidad de estar verificados y testados antes de la venta. My Mini Sitio de compraventa que prioriza los diseños originales y testados. Factory Ponoko Los usuarios del servicio de impresión 3D Ponoko pueden poner a la venta sus propios diseños en el sitio. Sculpteo Los diseñadores tienen la posibilidad de abrir una tienda para vender sus modelos 3D en el propio sitio. Shapeways Shapeways es uno de los sitios de compraventa más populares donde encontrar modelos 3D y encargar su impresión. Sketchfab Sketchfab es un sitio de intercambio de modelos 3D reputado por su fiabilidad y sus opciones de intercambio. Están disponibles multitud de modelos 3D para la impresión. Thingiverse Thingiverse es el sitio de referencia para el intercambio de modelos 3D. Cuenta con varias decenas de miles de modelos de código abierto gratuitos, especialmente creados para la impresión 3D.

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Sitio web www.123dapp.com/projects

http://3dlt.com www.3dpartsource.com https://cubehero.com

http://fr.cults3d.com www.formeit.co.uk

http://github.com

http://i.materialise.com http://instructables.com

www.kraftwurx.com www.layerbylayer.com

www.myminifactory.com http://ponoko.com www.sculpteo.com http://shapeways.com http://sketchfab.com

www.thingiverse.com

¿Qué proyectos cabe emprender con la ayuda de la impresión 3D? La fabricación aditiva vio nacer un nuevo tipo de emprendedor particular, el artesano 2.0. Heredero de la expresión “web 2.0”, este aficionado o profesional conectado sube sus diseños y participa en la creación de modelos. Aprende, contribuye y crea en las plataformas donde se reúnen los miembros de la comunidad. Apasionado de las nuevas tecnologías digitales, descarga archivos, los imprime en 3D y comparte sus modificaciones con el resto de usuarios. Cuando logra un nivel de experiencia suficiente y cosecha la adhesión de sus colegas, suele buscar la forma de monetizar sus creaciones. Un auténtico ecosistema de particulares emprendedores está a punto de desarrollarse entre las comunidades de makers. Unos crean una tienda online para vender sus diseños; otros ofrecen sus servicios de impresión 3D en casa, y los hay que van todavía más lejos y crean su propia impresora 3D con el objetivo de distribuirla. La llegada de la financiación cooperativa, conocida como crowdfunding, o micromecenazgo, constituye un engranaje esencial de esta nueva economía iniciada por la fabricación aditiva.

Presentar o monetizar nuestras creaciones La mayoría de plataformas de intercambio de archivos y de servicios de impresión 3D online ofrecen a sus usuarios publicar en su sitio web una galería pública o privada de sus modelos, que son visualizables directamente en 3D vía navegador web. Estas galerías constituyen un escaparate para sus creadores, que pueden de esta manera construirse un catálogo de proyectos a la vez que comparten sus archivos de objetos con el resto de la comunidad, gratuitamente o cobrando. Como la mayor parte de sitios web de intercambio, los principales servicios de impresión 3D online (Shapeways, Sculpteo, i.materialise, Cubify…) ofrecen a sus usuarios la posibilidad de abrir una tienda online en la que vender sus creaciones. Dichos servicios se encargan de la fabricación y la distribución a cambio de una comisión por cada venta. Cada cual puede escoger el objeto que le plazca y pedir al servicio de impresión 3D que lo fabrique. En ciertos casos, y si el diseñador lo autoriza, es posible descargar el modelo 3D, tratar de modificarlo y customizarlo directamente online. Sculpteo ofrece, por ejemplo, un programa de modelado llamado OpenSCAD que se ha mostrado particularmente adecuado para la creación de diseños generativos. Los ingresos generados por estas tiendas son muy variables, pero todavía débiles en su mayor parte. Como sucede con el comercio online clásico, el simple hecho de abrir una tienda no basta. Han de aplicarse todos los métodos habituales: colgar regularmente nuevos productos, dar relevancia a los objetos más emblemáticos y espectaculares, tratar con la prensa y trabajar el posicionamiento web. El éxito de una tienda de impresión 3D online dependerá en gran parte de estos cuatro puntos. Por regla general, los particulares que abren una tienda online lo hacen en varios sitios web a la vez. No es raro ver cómo un mismo usuario crea su espacio de venta online en Shapeways, Sculpteo, Etsy y —¿por qué no?— eBay.

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¿El comienzo de una historia feliz? Paul Bénet es un modelador aficionado de 16 años. Apasionado de las técnicas de modelado de videojuegos, ha abierto una tienda online en Sculpteo para exponer y vender sus creaciones, que son sobre todo referencias a juegos famosos como Super Mario, Zelda o Minecraft. Gracias a esta tienda, Paul Bénet comienza a ganar reconocimiento por sus talentos como modelador, además del dinero que le reporta cada figurita vendida. Una conocida como La Petite Mort, inspirada en una tira cómica de Davy Mourier, le supuso un éxito rotundo: inencontrable en los comercios, se han impreso más de 100 ejemplares.

El modelo de La Petite Mort, inspirado en la tira cómica de Davy Mourier. (Fuente: Sculpteo.)

Ofrecer nuestro servicio de impresión 3D en casa Nuevos sitios web como 3DHubs o MakeXYZ están especializados en poner en contacto a particulares que desean imprimir un objeto con otros particulares que disponen de impresoras 3D. El propietario de la máquina determina el coste de impresión, indica el modelo que tiene y los materiales de que dispone, mientras que el cliente puede hacer una búsqueda geográfica y ver qué servicio le queda más cerca de casa. La relación se establece de particular a particular, a la manera de los sitios de alojamientos o vehículos compartidos. Esta clase de servicio permite crear una red activa de usuarios de impresión 3D a la vez que los particulares obtienen algunos ingresos.

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Todavía es muy pronto para estimar realmente el alcance de esta clase de sitios web. La demanda de piezas impresas en 3D es por el momento relativamente baja y el mercado ya está bien provisto por los servicios profesionales online, que ofrecen una calidad de impresión bastante mejor. De todas formas, para los particulares es interesante estar al tanto de otras alternativas y participar en la difusión de la impresión 3D. Los usuarios de máquinas RepRap son habituales de este sistema de ayuda mutua a bajo coste: imprimen piezas a demanda para ayudar a otros usuarios a montar su máquina.

Comercializar nuestro modelo de impresora 3D El tremendo interés suscitado por la impresión 3D personal se traduce sobre todo en la creación de múltiples tipos de impresoras. Prácticamente cada semana algún particular empieza a comercializar su propia máquina, desarrollada a partir de modelos originales RepRap. En un primer momento, estas impresoras suelen ofrecerse por encargo o en serie limitada. Además, estos particulares apasionados son los responsables de la avalancha de modelos de impresoras 3D personales. Las primeras máquinas MakerBot, Ultimaker, Printrbot o Solidoodle fueron creadas también por brillantes aficionados que descubrieron la impresión 3D “sobre la marcha”. El ejemplo de Printrbot es representativo de estos artesanos 2.0 convertidos en empresarios. Brook Drumm es un californiano que se rindió a los encantos de la impresión 3D al descubrir la portada de Make, una famosa revista para inventores, en la que figuraba el fundador de MakerBot, Bre Pettis. Durante más de un año, estuvo desarrollando su propio modelo de impresora en su garaje (¡cómo no!) a partir de una RepRap, intentando simplificarla y abaratar su coste cuanto fuese posible. Para contactar con otros apasionados de la impresión 3D organizó una quedada periódica cerca de su casa, de manera que algunos asiduos del evento terminaron convirtiéndose en colaboradores activos del proyecto. Tras una campaña en el sitio de financiación colectiva Kickstarter, puso en marcha la empresa Printrbot y comercializa desde entonces una gama completa de modelos dirigidos sobre todo al mundo educativo y a los principiantes.

Lanzar una campaña de financiación colectiva Hoy en día, las plataformas de micromecenazgo constituyen una pieza clave del nuevo ecosistema, pues plantean a estos artesanos 2.0 la posibilidad de encontrar financiación para llevar a cabo su proyecto. Pueden, además, utilizarse como un medio para tantear la demanda y el interés suscitado por una idea de comercialización. Posibilitan también el lanzamiento de una primera serie limitada con el fin de que los particulares puedan acceder a una venta anticipada del producto antes de su distribución. Estos sitios web desempeñan un papel decisivo en la creación de nuevas empresas vinculadas a la impresión 3D. Así pues, Printrbot y Formlabs suponen dos éxitos clamorosos de la plataforma de micromecenazgo Kickstarter, con más de 830.000 dólares y casi 3 millones de dólares respectivamente procedentes de particulares.

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¿Qué tenemos derecho a imprimir en 3D? Con la creciente popularidad de la impresión 3D, los interrogantes de orden jurídico afluyen de todas partes. ¿Un particular tiene derecho a reproducir un objeto existente mediante una impresora 3D? ¿Puede sustituir una pieza defectuosa por una nueva impresa? ¿Cómo puede proteger un modelo 3D de su creación? Todas estas preguntas las planteaba Michael Weinberg, especialista en tecnologías emergentes, en un artículo publicado en noviembre de 2010 titulado “It will be awesome if they don’t screw it up” (Será fantástico si no nos lo fastidian). Aunque muchas de ellas continúan sin respuesta… Del mismo modo que la industria musical ha quedado patas arriba por culpa del intercambio masivo de archivos MP3 en internet, el mundo del diseño y de la fabricación aditiva industrial podría encontrarse ahora en el núcleo de profundas modificaciones en el plano jurídico.

En el caso de una creación original Es más que evidente que el autor de un modelo 3D tiene todo el derecho a imprimirlo si se trata de una creación enteramente suya. En este caso, la pieza está automáticamente protegida por el derecho de autor, ya que este se aplica sobre toda obra —independientemente de su naturaleza— por el simple hecho de ser creada, con la condición de que esta sea original. Estos derechos de autor surgen sin ninguna formalidad concreta y cesan 70 años después de la muerte del autor. Con la única finalidad de comprobar la fecha de creación de una obra, puede que se emplace al autor a efectuar un depósito o registro en un órgano legal o judicial. Si el objeto impreso en 3D contiene además algún dispositivo mecánico susceptible de desembocar en alguna aplicación industrial, el inventor puede presentar una solicitud de patente. Desde ese momento y hasta que termina el proceso —que con frecuencia resulta largo, complicado y costoso— se impone la más estricta confidencialidad; toda divulgación antes de la obtención del título echaría a perder la novedad y, por lo tanto, la patentabilidad. A cambio, la patente otorga un monopolio de explotación durante una serie de años. Cuidado, porque no se concede a creaciones estéticas ni ornamentales. La apariencia (o marca tridimensional) de un objeto también puede protegerse, tanto en el campo de los diseños (en 2D) como el de los modelos (en 3D).

Infracciones que deben evitarse Es habitual que un creador de objetos impresos en 3D transgreda un derecho de autor o una patente sin saber siquiera que existe. Es lo que podríamos denominar infracción ingenua: el nuevo autor piensa que está creando una pieza original, pero esta en realidad está protegida. La buena fe es inútil en materia de plagio y no puede constituir defensa válida. Es más: si el archivo 3D del objeto protegido por el derecho de autor en cuestión está puesto libremente a disposición del público en un sitio de intercambio, la infracción cometida dejará de estar circunscrita al ámbito doméstico y corre el peligro de multiplicarse. Otros miembros de la comunidad podrían recuperar este modelo 3D, imprimirlo, tratar de mejorarlo, compartirlo a su vez… En consecuencia, conviene asegurarse de que el objeto que pretendemos imprimir es una creación pura.

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Los particulares deben velar también por que sus obras no adopten ciertas formas características de un producto ya existente, pues pueden estar sujetas a la solicitud de marca tridimensional, como es el caso de la botella de coñac X.O. de Hennessy, por ejemplo. Esta protección de 10 años puede renovarse indefinidamente, incluso después de extinguidos los derechos de autor.

¿Cómo proteger el archivo 3D de un objeto? La mejor manera de hacer saber a terceros que un modelo 3D está protegido es mencionar el nombre del autor en el archivo mismo o en la documentación anexa. La presencia del símbolo de copyright (©) seguida del nombre del autor es la formalidad que se adopta habitualmente.

En caso de que se trate de una copia Si el objeto impreso en 3D es la copia de un artículo existente podemos suponer que la última, con mayor motivo, está protegida por derechos de autor. En este caso no puede ser reproducida sin autorización del autor o de quienes ostenten esos derechos, a menos que esté bajo una licencia libre. Conviene, por lo tanto, enterarse de quién es el titular de los derechos para obtener la autorización de reproducción del objeto, que generalmente será de pago. Entonces ya será cuestión de negociar, siendo el baremo de remuneración totalmente libre. Así las cosas, no siempre es evidente si tal o cual objeto están protegidos: este es el principal inconveniente de los derechos de autor. Por la misma razón, a veces es difícil determinar quién es el propietario de los derechos. Es entonces cuando se hace necesario proceder a investigaciones documentales en sociedades de autor que puedan poseer los derechos, contactar con el editor, el distribuidor, etc.

¿Cómo reproducir un objeto físico mediante impresión 3D? Existen dos grandes métodos para producir la réplica de un objeto existente por impresión 3D. La primera consiste en localizar un modelo 3D de dicho objeto en un sitio web de intercambio de archivos, como Thingiverse o cualquier otro. Si es imposible encontrar un modelo, la otra posibilidad es escanear el objeto físico por medio de un escáner 3D y después acondicionar para la impresión el escaneado obtenido (véase página 98). Si ninguna de estas opciones es viable, siempre queda la posibilidad de modelar por nuestra cuenta el objeto en cuestión.

En definitiva: ¡cread! En lo que se refiere a la reproducción de modelos 3D de objetos, la legislación continúa siendo vaga. ¿Tenemos derecho a descargar los planos de un artículo e imprimirlo en nuestra impresora 3D personal o a través de un servicio de terceros? En cualquier caso, un uso privado no comercial parece hasta cierto punto tolerado. Por el otro lado, se desaconseja vivamente vender una copia fidedigna impresa de un objeto 3D ya existente. Por ejemplo, vender nuestros propios Legos fabricados por una impresora 3D podría ser objeto de demanda por parte del fabricante oficial. La finalidad del objeto impreso, por lo tanto, ha de ser tenida muy en cuenta.

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En 2012, el sitio de descarga P2P The Pirate Bay permitió a sus usuarios compartir physibles, es decir: archivos 3D de objetos, tras haber hecho lo mismo con la música, las películas, el software y los videojuegos. En su blog, publicaba esta nota: Consideramos que el siguiente paso hacia la copia tendrá que ver con el paso de los objetos digitales a los objetos físicos. […] Creemos que las máquinas del estilo de impresoras 3D o escáneres no son sino una etapa inicial. En un futuro próximo, tendréis la posibilidad de imprimir las piezas de vuestro coche. En 20 años podréis descargaros las zapatillas deportivas. Las ventajas para la sociedad serán enormes. Ya no hará falta enviar inmensas cantidades de productos a la otra punta del mundo. Seremos capaces de imprimir alimentos para quienes padecen hambre. Podremos compartir no ya la receta, sino el menú completo. Hay quienes comparan este physible con el ADN de un objeto, donde reside su código fuente. Al acceder a todas las informaciones relativas al diseño y construcción de la pieza, el usuario podría decodificar dicho código y mejorarlo como si se tratase de un software libre.

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LA IMPRESIÓN 3D PARA PROFESIONALES

Dentro de la industria, la impresión 3D es susceptible de modificar en profundidad el prototipado y la fabricación de productos, con la subsiguiente aceleración del ciclo de desarrollo, facilidad de la customización en masa y la posibilidad de formas cada vez más precisas y complejas. Arquitectura, joyería, aeronáutica, cirugía, moda arte, educación, etc.; prácticamente todos los sectores se ven afectados por esta revolución tecnológica. Veamos una panorámica y tomemos nota de los últimos avances.

Arquitectura Tras sus comienzos, la impresión 3D se ha utilizado mucho en arquitectura, principalmente para fabricar maquetas. En relación con las técnicas de maquetación tradicionales, las ventajas son múltiples: ahorro de tiempo, gran fidelidad respecto al diseño original (máxima precisión) y solidez del conjunto, pues las maquetas clásicas suelen ser bastante frágiles. El único inconveniente de este método es que a veces resulta más costoso.

Maqueta impresa en 3D del nuevo estadio de Estocolmo, el Tele2 Arena. (Fuente: Agencia WeDo.)

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La elaboración de maquetas mediante impresión 3D cobra todo el sentido en edificios de gran tamaño provistos de muchos detalles. El nuevo estadio de Estocolmo, por ejemplo, fue impreso en 3D por medio de una impresora X60. La agencia WeDo, a cargo del proyecto, realizó una maqueta seccionada con un total de 7400 gradas de 4mm cada una. Para esta impresión se escogió un material compuesto blanco, si bien la máquina era capaz de realizar piezas polícromas. Esta maqueta de gran tamaño (1×1m2) ayudó a la ciudad a promocionar la nueva instalación deportiva de 30.000 plazas que abrió sus puertas en julio de 2013. Además de maquetas de arquitectura, algunas impresoras 3D también son capaces de imprimir edificios en tamaño real prácticamente de principio a fin. Recordemos por ejemplo el caso de Contour Crafting, una compañía con fines humanitarios nacida en la Universidad del Sur de California. La máquina se basa en el proceso de impresión por filamento fundido, consiste en un sistema robotizado de gran tamaño colocado sobre dos raíles y funciona del mismo modo que una impresora FDM clásica pero depositando hormigón. Esta técnica debería permitir construir viviendas de manera automatizada en un tiempo récord: según la compañía, bastarían 20 horas para imprimir una casa de dos pisos.

Representación en miniatura de la impresora 3D de Contour Crafting. (Fuente: Contour Crafting.)

Por su parte, la compañía china Windu anunció que había impreso 10 casas en 24 horas con una impresora 3D de gran tamaño que deposita hormigón reciclado capa por capa. Cada casa se construye por paredes sucesivas. El coste de fabricación de una casa descendería a menos de 4.000€.

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Casa impresa en 3D por la compañía china Windu. (Fuente: Windu.)

La máquina D-Shape es otro tipo de impresora 3D de hormigón que permite crear estructuras de piedra. El proceso, similar al de la estereolitografía, emplea arena y un aglutinante. El objetivo de Enrico Dini, su inventor, es proporcionar a los arquitectos la posibilidad de construir un monumento de la manera más simple posible. La Universe Architecture, una agencia de arquitectura holandesa, ha puesto en marcha un proyecto de vivienda impresa en 3D con la D-Shape. El edificio, en forma de cinta de Moebius, ya está listo para ser producido. Se aceptan pedidos.

La D-Shape en un terreno completamente distinto… La impresora D-Shape también se ha utilizado para reconstruir arrecifes de coral a lo largo de la costa. La técnica asociada permite crear formas orgánicas, facilitando así la repoblación del hábitat marino. Peces y corales anidan en las cavidades de estas grandes estructuras impresas en 3D.

Coral impreso en 3D. (Fuente: Enrico Dini.)

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Otro proyecto de hábitat impreso en 3D, ProtoHouse, se presentó en Londres en octubre de 2012 durante la primera edición del 3D Printshow. Ideado por Softkill, un gabinete de arquitectos británico, este espacio evoluciona en función de los usos y de los puntos de tensión. Así pues, las piezas cambian de aspecto según las necesidades, y el material se refuerza en las zonas que más lo requieren. Este esqueleto de vivienda futurista es por el momento simplemente un concepto, pero nos da la medida de la adaptabilidad y flexibilidad que permite la impresión 3D.

ProtoHouse, prototipo de casa impresa en 3D. (Fuente: Julia Kubisty.)

Arte Para algunos artistas, la impresión 3D ha representado una auténtica revelación y han hecho de ella su especialidad. Suelen ser tecnófilos provenientes del mundo del 3D, ya que esta forma de arte exige conocimientos de modelado digital y de fabricación asistida por ordenador. Dado que el terreno se encuentra todavía relativamente virgen, pueden dedicarse a toda clase de experimentos. Es cierto que la impresión 3D podría parecer a primera vista como una herramienta de fabricación industrial poco propicia al trabajo artístico. ¡La fabricación se realiza por medio de una máquina controlada por ordenador! Lo que es más: las piezas pueden imprimirse al instante, sin necesidad de intervención humana. Sin embargo, la impresión 3D recurre a una serie de prácticas y de elecciones creativas que la convierten en un medio absolutamente distinto a cualquier otro. La única razón de ser de la máquina es hacer realidad una visión: da cuerpo a la imaginación del artista, a su trabajo, pero no lo sustituye. El creador continúa siendo el dueño del concepto, del diseño previo, del modelado, de los tratamientos y acabados posteriores y, en ciertos casos, de los cortes o ensamblajes que se realicen una vez impreso el objeto. Por otra parte, cabe mencionar que cada pieza es única: al contrario de lo que pueda parecer, siempre existirán sutiles diferencias entre una impresión y otra, todavía mayores si las obras son de metal.

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Detengámonos ahora en el método de trabajo del artista Bathsheba, que utiliza la impresión 3D para realizar esculturas de metal con formas complejas y simétricas, inspiradas en modelos matemáticos. Comienza buscando nuevas formas a partir de bosquejos; a continuación, construye a mano modelos con la ayuda de palillos de dientes o papel maché. Como tienen una estructura complicada (entrelazados, anillos…) no es posible escanearlos de manera óptima para la impresión 3D. Por eso los modela en el ordenador con la ayuda del software Rhinoceros.

Antipot, escultura de metal de Bathsheba Grossman. (Fuente: Bathsheba Grossman.)

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Después trabaja con un proveedor de impresión 3D que elabora el modelo deseado en el formato y con los materiales escogidos por la artista. Con mucha frecuencia, sus esculturas se fabrican por impresión directa en metal, con una impresora ExOne cuyo láser funde el polvo de acero inoxidable. Bathsheba Grossman prefiere que en sus obras sean apreciables las diferentes capas, de un grosor de entre 0,10 y 0,17mm. Para terminar, realiza ella misma una serie de tratamientos posteriores que dan a la escultura un aspecto acabado, liso y brillante, y que la protegen del óxido.

Diseño Esta experimentación de formas y materiales que permite la impresión 3D resulta interesante para los escultores, pero también para los diseñadores. De esta manera, estos últimos reinventan los objetos cotidianos (tazas, jaboneras, recipientes, llaveros, pies de lámpara, pomos de puerta…) aprovechando el extraordinario potencial de la fabricación aditiva. Los modelos se crean a menudo de una tacada a partir de un único material, con formas orgánicas curvas y enrevesadas. Es más que evidente que los diseñadores utilizan la impresión 3D principalmente con fines de prototipado. Esta aplicación les ofrece la posibilidad de someter a prueba sus ideas con rapidez y de la forma más similar al resultado definitivo que se busca. ¡Y ahora que el precio de las impresoras 3D de mesa ha caído ya no hay excusa para privarse de ellas! Además, las FormLabs, MakerBot, Afinia y otras Ultimaker son ante todo éxitos comerciales entre los diseñadores. Por lo tanto, es de esperar una creciente relevancia de la cantidad, calidad e inventiva de los prototipos realizados. Más innovadora, la impresión 3D tiende también a posicionarse como una solución de diseño a demanda. El proyecto Blizzident ilustra esta tendencia. Por 200€ más o menos es posible procurarse un cepillo de dientes a medida, impreso en 3D a partir de un escaneado de nuestra dentición. El modelo, que se parece bastante a una dentadura postiza, está provisto de pequeños cepillos: al morderlo durante seis segundos los dientes quedan limpios.

Un modelo de cepillo de dientes a medida, impreso en 3D por Blizzident. (Fuente: Blizzident.)

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El procedimiento Endless Dirk Vander Kooij es un diseñador holandés que desarrolló un procedimiento conocido como Endless, consistente en transformar un robot de una cadena de montaje en una herramienta de impresión de muebles. La técnica de impresión empleada es muy similar al depósito de filamento fundido, pero a gran escala, y el material usado es una pasta procedente de frigoríficos reciclados. Una de las piezas clave de Dirk Vander Kooij es la Endless Pulse Low Chair, una silla de 80 centímetros de altura con colores chillones y cuyas capas de impresión son pretendidamente visibles. Cada pieza se produce de una sola tacada, sin ensamblaje.

El robot Endless en plena impresión. (Fuente: Dirk Vander Kooij.)

La Endless Pulse Low Chair. (Fuente: Dirk Vander Kooij.)

Cine La industria del cine viene recurriendo a la impresión 3D desde hace mucho tiempo, principalmente para la fabricación de accesorios, vestuario y decorados. La mayoría de los uniformes emblemáticos de los héroes de los blockbusters norteamericanos de los últimos años fueron realizados gracias a esta tecnología. Cabe citar el ejemplo de la película Iron Man 2, para la que la productora Legacy Effects imprimió el traje del héroe, una armadura completa adaptada con exactitud a la fisionomía del actor princi- El guante a medida de Iron Man. pal, Robert Downey Jr. El cuerpo del actor fue escaneado, y a con- (Fuente: Objet.) tinuación los elementos del atuendo se realizaron por medio de

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una impresora 3D Objet Eden. Para terminar, la resina se pintó para reproducir con fidelidad el aspecto metálico. En el último James Bond, Skyfall, el famoso Aston Martin DB5 también fue impreso por completo en 3D. Se realizaron tres modelos a un tercio del tamaño real por medio de impresoras de gran formato Voxeljet, que a continuación se pintaron. Cada modelo constaba de 18 piezas impresas por separado y ensambladas. Aunque las máquinas podían imprimir el coche de una sola vez, se decidió ensamblar las piezas independientemente para poder El Aston Martin DB5 impreso en 3D de la película Skyfall. abrir el techo, las puertas, etc. (Fuente: Propshop Modelmakers.) El cine de animación también se muestra cada vez más entusiasta con el uso de la impresión 3D, sobre todo para fabricar elementos que se repiten. La película ¡Piratas! es un buen ejemplo, con no menos de 8000 bocas impresas, 257 de las cuales pertenecen al capitán. El mismo caso que en la película Paranorman, en cuya realización el estudio de animación Laika utilizó la impresión 3D a espuertas, y más en concreto las impresoras X60 de 3D Systems para imprimir en material compuesto multicolor todas las expresiones faciales de los principales personajes.

Múltiples variantes impresas en 3D del rostro de Norman para la película Paranorman. (Fuente: Chris Mueller.)

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Patrimonio ¿Sabéis que algunos museos usan el escaneado y la impresión 3D para conservar, restaurar y exponer sus piezas? El Smithsonian, gran museo de Washington, fue uno de los primeros en recurrir a estas tecnologías para la conservación de sus obras. Tras muchos años, el equipo comenzó a digitalizar las piezas del catálogo para hacerlas por fin visibles —en formato digital— al gran público. El caso es que hasta la fecha solo un 1% de las colecciones está expuesta en las galerías de la institución… El objetivo es digitalizar el 10% del catálogo, que consta de 137 millones de piezas. Para ello, las esculturas se escanean por completo en 3D; convertidas en archivos pueden ser contempladas, compartidas… e impresas en 3D. El MoMa (Museum of Modern Art) de Nueva York adoptó un enfoque similar al asociarse con MakerBot.

Modelo 3D de la reconstrucción de un esqueleto de mamut, disponible en la plataforma Smithsonian X 3D Explorer. (Fuente: .)

Moda Creadores y estilistas también han recurrido a la impresión 3D para crear nuevas formas, ya sea en la fase del prototipado o bien en la de la fabricación. Las grandes marcas de ropa y calzado la utilizan asimismo desde hace años para prototipar sus nuevos productos: por ejemplo, los laboratorios de desarrollo de Nike, Adidas y Reebok están equipados con impresoras 3D profesionales. Dado que la impresión 3D permite crear tejidos complicados y flexibles de una sola pieza, algunos modistos la emplean también para diseñar rejillas, motivos en relieve y demás “formas imposibles”. Entre los creadores independientes, la fabricación aditiva ya no se utiliza con fines de comunicación, sino más bien para inventar y fabricar piezas. Recurriendo a servicios de impresión 3D online, estos estilistas de nuevo cuño abren su tienda en internet y venden sus creaciones a precios ase-

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quibles. En Etsy, la plataforma más popular para esta clase de piezas, abundan estos creadores tecnófilos que exponen formas cada vez más complejas, adaptadas a una gran variedad de materiales.

Tocado Quixotic Divinity, concebido por el artista Joshua Harker e impreso en 3D por SLS. (Fuente: Joshua Harker.)

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Vale la pena traer a colación, por ejemplo, a los dos diseñadores de Nervous System, que fueron de los primeros en apostarlo todo a la impresión 3D y a sus cualidades de personalización, y se dedicaron a crear formas orgánicas a demanda. Por su parte, el estudio Wearable Planter idea jarrones-joya: un collar se transforma en cactus; un anillo, en una hiedra. Se imprime la totalidad en poliamida blanca pulida y se vende directamente en la tienda online del creador. En cuanto a Sarah C. Awad y Dhemerae Ford, los dos diseñadores que están tras TheLaserGirls, ofrecen uñas postizas impresas en 3D a partir de poliamida tintada.

Uñas postizas creadas por TheLaserGirls e impresas en 3D en poliamida tintada. (Fuente: TheLaserGirls.)

Como se adapta mejor a una producción al detalle, la impresión 3D constituye una herramienta formidable de personalización en el sector de la moda. Algunos diseñadores llevan más allá el concepto del artículo a medida y ofrecen una experiencia de customización completa para el consumidor. Continuum Fashion, por ejemplo, es una marca de moda y un laboratorio de experimentación, fundado por los diseñadores Mary Huang y Jenna Fizel, que consideran su trabajo como fashion design for the digital age (‘moda para la era digital’). Entre sus obras cabe destacar el zapato Strvct impreso en 3D en nailon, parametrable por completo (forma, altura del talón, color) y realizable a medida, o el traje de baño N12, también en nailon, primera vestimenta impresa en 3D puesta al alcance del gran público, cuya estructura permite conservar cierta flexibilidad gracias a la yuxtaposición de miles de El Strvct, un zapato experimental fabricado por el estudio pastillas circulares cosidas entre sí con hilos elás- Continuum Fashion. (Fuente: Continuum Fashion.) ticos.

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Si la impresión 3D permite personalizar zapatos a voluntad, ofrece también la posibilidad de crear modelos que se adapten a la perfección a la forma de nuestro pie. En este terreno, vale la pena mencionar la iniciativa de Fashion Digital Studio, una agencia de diseño y asesoramiento londinense especializada en la fabricación digital aplicada a la moda. Volker Junior, uno de sus diseñadores, inventó de hecho un modelo de calzado impreso en 3D que se adapta con precisión a la morfología del cliente. El pie se escanea; a continuación se elabora el modelo teniendo en cuenta la forma del arco plantar y otros parámetros. Esta solución permitiría reducir sensiblemente la incomodidad que provocan ciertos calzados inadecuados. También hay que mencionar el prototipo del diseñador francés Luc Fusaro, una zapatilla de deporte a medida, impresa en 3D, que mejora la velocidad de carrera al tiempo que reduce el riesgo de lesiones.

Prototipo de calzado de deporte impreso en 3D. (Fuente: Luc Fusaro.)

Joyería La joyería de lujo es uno de los campos que ha adoptado la impresión 3D para fabricar sus artículos de manera más masiva y rápida. Esta tecnología responde perfectamente a las problemáticas propias de la industria: la necesidad de crear piezas de altísima calidad con una delicadeza de detalle excepcional, reproducible en series reducidas y a menudo con la incorporación de formas únicas y personalizadas. Hoy en día, la mayor parte de joyeros de lujo utilizan el proceso de impresión 3D a cera perdida (véase figura de la página 81), que permite realizar moldes absolutamente ajustados al diseño de la pieza, al tiempo que reduce en grado considerable el tiempo de fabricación. Esta impresión constituye la primera etapa antes de la fabricación del artículo en sí. Los jóvenes creadores utilizan también la impresión a cera perdida o la impresión directa en metal para realizar piezas en plata o en platino. El colectivo de diseñadores americanos Nervous System, por ejemplo, se ha especializado en la creación de diseños generativos de joyas. Sus anillos, brazaletes y collares reproducen formas orgánicas complejas que el cliente puede modificar directamente a través de una interfaz online. Anillo de plata impreso a cera perdida. (Fuente: Nervous System, .)

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Industria pesada La industria pesada es un sector que evoluciona con lentitud, y cuya inversión en prototipado, utillaje y material de producción se encuentra entre las más elevadas del mundo. Por lo tanto, cada transformación de la cadena de producción puede tener consecuencias cruciales. En este contexto, la fabricación aditiva parece cada vez más la solución adecuada a los sectores aeroespacial, automovilístico y de defensa militar.

Aeronáutica La impresión 3D es ya una tecnología que se utiliza de forma bastante recurrente en aeronáutica para realizar piezas complejas, principalmente en metal, en concreto las que se emplean en los motores de los aviones. Estas piezas, que se verán sometidas a tremendas presiones y a grandes cambios de temperatura, deben ser tan ligeras como sea posible a fin de ahorrar combustible. Su elaboración es extremadamente cara: por ejemplo, un inyector de carburante fabricado por General Electric requiere la soldadura de una veintena de piezas. Tras la llegada de la fabricación aditiva en metal, sin embargo, General Electric pudo revisar su manera de producirlo: desde entonces lo imprimen en 3D con polvo de cromo-cobalto, y el inyector ha resultado mejor optimizado, más barato de realizar y más ligero. A finales de 2011, el especialista en fabricación aditiva Terry Wohlers estimaba en 20.000 el número de piezas impresas en 3D que contienen los aviones Boeing comerciales y militares. Para el modelo 787 Dreamliner se producen más de 30 tipos de piezas distintas con esta técnica. Para uno de los directores de la estrategia de producción de Boeing, la impresión 3D representa el “método de fabricación definitivo”. EADS, la competidora europea de Boeing, también es una gran usuaria de la fabricación aditiva. Las piezas de titanio de sus satélites ya están fabricadas mediante esta tecnología y el fabricante prevé servirse de la impresión 3D masivamente para producir sus aviones Airbus. A largo plazo podría ser viable imprimir estos aparatos al completo. En astronáutica, las oportunidades que se ofrecen a la impresión 3D son también bastante prometedoras. Un equipo de la NASA, en colaboración con la empresa emergente Made in Space, se halla en pleno desarrollo de una impresora 3D capaz de imprimir en el espacio. Los astronautas podrían así imprimir directamente en su lanzadera las herramientas y piezas de recambio que necesitasen durante la misión. Los problemas logísticos se verían reducidos considerablemente y las limitaciones causadas por averías del material podrían olvidarse. Aunque estas impresoras no acusan la fuerza de la gravedad, las condiciones de impresión habrán de ser bastante distintas a las de la Tierra. El primer modelo se envió a la Estación Espacial Internacional en octubre de 2014.

Automóvil La industria automovilística se encuentra en perpetua búsqueda de nuevas soluciones para prototipar y construir con mayor rapidez. La cadena de producción es, desde luego, uno de los grandes frenos del diseño: la fabricación de piezas es estandarizada y todo cambio implica importantes inversiones en robótica, por más que los modelos de vehículos evolucionen con lentitud. La puerta de un coche, por ejemplo, producida a partir de una lámina de aluminio prensada, requiere de la

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utilización de una cortadora de alrededor de 10 millones de dólares. Si un ingeniero propone un diseño mejor para dicha puerta, tendrá que esperar 10 años de media antes de verla integrada. La innovación en el sector, limitada por los medios de producción, es bastante lenta. La impresión 3D constituiría una solución a este problema, ya que permite evitar la estandarización masiva. El coche Urbee, primer vehículo impreso en 3D, lo pone de relieve. Este proyecto, puesto en marcha por el gran aficionado del automóvil y la ecología Jim Kor, creador de la sociedad Kor Ecologic, consiste en imprimir en 3D un vehículo completo, desde la carrocería hasta el interior, pasando por las piezas mecánicas. Su objetivo es ofrecer un vehículo más económico desde el punto de vista de la energía —tanto a lo largo de la fase de producción como en el uso— y que pueda ser fabricado a demanda. El fabricante de impresoras Stratasys, socio del proyecto, ya ha impreso con éxito la carrocería del primer modelo Urbee. El equipo se aplica ya en un nuevo prototipo, el Urbee 2, que debería permitir imprimir el interior del coche. Se lanzó una campaña de financiación colaborativa con una demanda estimada de cerca de 800.000€.

El coche Urbee impreso en 3D. (Fuente: Ecologic.)

Defensa En el ámbito de la defensa militar, la impresión 3D se utiliza desde hace mucho para producir ciertas piezas que requieren solidez y fiabilidad, sobre todo carcasas de cámaras instaladas en el exterior de tanques, que deben ser resistentes a los golpes. El ejército estadounidense comienza también a echar mano de la técnica sobre el terreno: cuando se rompe una pieza durante una operación militar, ya es posible imprimir una nueva sin necesidad de recurrir al exterior. El TDF (Trainer Development Fligth) es un centro de formación del Ejército del Aire estadounidense ubicado en Texas, donde la impresión 3D se emplea para producir réplicas de piezas de aviones manipulados durante el entrenamiento. Este proceso, complementario a las técnicas de fabricación tradicionales, ha permitido reducir drásticamente los costes de producción de dichas piezas. El gobierno norteamericano ha estimado, en consecuencia, en más de 3,8 millones de dólares el ahorro que ha supuesto entre 2004 y 2009.

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La impresión 3D también se utiliza en inteligencia militar para ayudar a la creación de modelos topográficos que requerían antes varias semanas de fabricación. Por ejemplo, tras el huracán Katrina, que devastó Nueva Orleans en 2005, unos ingenieros del Ejército de Tierra norteamericano se sirvieron de ella para analizar la evolución de los daños causados a la ciudad. Se realizaron unas maquetas reducidas del terreno en 3D, producidas en intervalos de algunas horas, a partir de datos geoespaciales obtenidos sobre la marcha. Ello hizo posible estimar el nivel de los corrimientos de tierras y el estado de las viviendas, con el objetivo de ayudar a distribuir las medidas de socorro en las zonas más afectadas.

Electrónica Optomec, compañía especializada en la impresión electrónica, trabaja con la empresa Stratasys en el desarrollo de una tecnología que permitirá depositar material conductor en una pieza durante la impresión 3D. El primer objeto en el que se probará es un vehículo llamado UAV (Unmanned Aerial Vehicle, en español “Vehículo Aéreo no Tripulado”) en el que se imprimirá directamente el material conductor, sustituyendo los hilos eléctricos tradicionales que suelen colocarse normalmente tras la impresión. Por medio de este proceso, el aparato será más ligero, y su fabricación, más rápida. Para este proyecto, Optomec emplea un proceso de impresión 3D llamado Aerosol Jet Deposition que permite imprimir electrónica sobre prácticamente cualquier tipo de soporte. Esta técnica, radicalmente distinta a la impresión por inyección de tinta, aprovecha la aerodinámica para emitir una combinación a medida de líquidos y nanomateriales. Es posible aplicar un tratamiento posterior recurriendo a métodos de sinterización láser extremadamente precisos. Las impresiones resultantes de este proceso pueden ser de un detalle de 10μm, con un grosor de capa que va de la decena de nanómetros a varias micras. Con esta nueva tecnología se hace posible imprimir aplicaciones electrónicas funcionales en grandes superficies o en revestimientos. Sin abandonar este campo, hemos de mencionar también la iniciativa Xerox, la empresa norteamericana especializada en equipos de oficina, que desarrolló una tinta de plata que permite imprimir circuitos electrónicos flexibles, directamente integrados en materiales como el plástico o la tela.

Agroalimentaria Una de las aplicaciones más sorprendentes de la impresión 3D tiene que ver con el sector agroalimentario. En la actualidad se están llevando a cabo investigaciones bastante sólidas en este terreno, en concreto relativas al proceso de impresión FDM, que se revela como el más cómodo para fabricar alimentos. La materia prima se introduce en una jeringa que a continuación deposita el ali- Avión en miniatura de queso, impreso en una Fab@Home. mento capa por capa. Es decir, que en la (Fuente: Fab@Home.)

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mayoría de los casos no se trata de crear la materia alimentaria con la propia impresora, sino más bien de depositar el alimento para formar una rodaja de carne, un pastelito o un trozo de queso, por ejemplo. En cierto modo, se trata de reconstruir un bocado sólido a partir de materia triturada. Desde 2009, un equipo de investigadores de la Universidad de Cornell trabaja en este sentido con la impresora personal Fab@Home, capaz de imprimir diferentes platos que podrían componer casi un menú completo: vieiras, pavo, queso y chocolate.

Impresión de chocolate Dos investigadores de Exeter (Reino Unido), los doctores Liang Hao y Choon Yen Kong, han desarrollado la Choc Creator, primera impresora 3D especializada en la impresión de chocolate y comercializada en serie limitada experimental por alrededor de 2400 €.

Algunas empresas van mucho más allá en este sentido. Por ejemplo, Modern Meadow, una emergente ubicada en Misuri y con el apoyo financiero del cofundador de PayPal, Peter Thiel, desarrolla en estos momentos impresoras 3D capaces de imprimir cuero a partir de células animales. La siguiente etapa es la impresión de carne in vitro, lo que constituiría una alternativa a la matanza. Se avecinan avances en biotecnología e investigación sobre la impresión de células de tejido humano.

Sanidad Al terreno de la sanidad también le atañe la impresión 3D: fabricación de material médico, realización de moldes dentales y de prótesis, impresión de implantes y de órganos, síntesis de medicamentos… Se trata de un gran sector para esta tecnología punta.

Prótesis y audífonos La fabricación de prótesis y audífonos es uno de los grandes campos de aplicación de la impresión 3D en el ámbito médico. La odontología, por ejemplo, se sirve de impresoras capaces de reproducir el molde exacto de un diente, o de crear coronas o puentes que se ajusten a la dentadura del paciente a la perfección. La compañía norteamericana Invisalign está especializada en este sector, y más en concreto en la fabricación de brackets transparentes. Ha Brackets dentales transparentes a medida impresos en 3D optado por la impresión 3D, que le ha permiti- mediante estereolitografía. (Fuente: Invisalign.)

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do optimizar considerablemente su cadena de producción con más de cinco millones de aparatos dentales anuales. La impresión 3D también ofrece posibilidades sin precedentes en el ámbito de las prótesis articulares y externas. Sus ventajas son incalculables y responden exactamente a las necesidades del sector: personalización, rapidez de fabricación, realización de formas complejas y a medida, producción individual, materiales resistentes y ligeros. El diseñador norteamericano Scott Summit, fundador de la empresa Bespoke Innovations (comprada por 3D Systems), se ha especializado en la concepción de prótesis médicas. Para cada uno de sus pacientes, crea una prótesis de diseño único que se adapta a su morfología, pero también a su personalidad. El resultado es espectacular y elegante; a primera vista, más parecido a una escultura que a una prótesis.

Prótesis impresa en 3D. (Fuente: Bespoke Innovations.)

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De las prótesis a los yesos El diseñador Jake Evil ideó un software que permitía modelar un yeso quirúrgico para adaptarlo con exactitud al miembro fracturado del paciente. Impreso en 3D, este yeso sería más ligero, lavable, ventilado y reciclable.

Se pasa el miembro por rayos X

El miembro se escanea en 3D

Las dimensiones y demás datos se

para localizar la fractura y su

para determinar sus dimensiones

introducen en el ordenador, que genera

posición.

exactas.

el yeso por impresión 3D, previendo soportes para las zonas sensibles.

Etapas de la creación de un yeso quirúrgico impreso en 3D. (Fuente: Jake Evill.) El sector de los audífonos también ha sufrido una conmoción con la llegada de la impresión 3D. La sociedad Dito, por ejemplo, vio dispararse su capacidad de producción de ocho aparatos diarios a 500. Este paso de una elaboración manual a la impresión 3D ha llevado 10 años, pero se ha traducido desde entonces en un constante crecimiento de la empresa. Hoy en día circulan por el mundo más de 10 millones de audífonos impresos en 3D, según el gabinete de análisis ARC.

Audífonos en el momento de salir de la impresión, sirviéndose de impresoras danesas Widex. (Fuente: Christian Sandström/Disruptive Innovation.)

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Tejido humano, órganos, implantes y medicamentos En la actualidad, los avances científicos en biotecnología han posibilitado el surgimiento de impresoras 3D capaces de imprimir tejidos humanos e incluso órganos (véase figura de la página 11). La máquina NovoGen MMX BioPrinter de Organovo, destinada a la investigación farmacéutica, usa células vivas como materia prima, que inyecta en una estructura impresa donde pueden multiplicarse. Autodesk, el líder mundial de software de diseño 3D, firmó en diciembre de 2012 una colaboración con Organovo para el desarrollo de un software de DAO destinado al diseño de tejidos orgánicos para la investigación médica. La fabricación aditiva sirve también para imprimir implantes médicos: desde 2007, se han realizado más de 20.000 para pacientes con dolencias óseas. Fabricados generalmente en titanio recubierto por un material biocompatible, el cuerpo humano los acepta mejor que los producidos de manera tradicional. En cuanto a la compañía norteamericana Parabon NanoLabs, utiliza la impresión 3D nanoscópica para diseñar nuevos medicamentos, molécula a molécula, aprovechando las propiedades Implante de hueso de cadera diseñado de autoensamblaje del ADN. Las impresoras empleadas fun- por Adler Ortho por medio de una cionan asociadas a un software informático especialmente impresora 3D EBM de metal Arcam. destinado a ello, que permite desplazar las moléculas por des- (Fuente: Arcam, Adler Ortho.) lizar y depositar, a fin de disponerlas en el orden deseado. Esta tecnología permite reducir considerablemente el tiempo dedicado al diseño y prueba de los futuros medicamentos. El investigador Lee Cronin se interesa también en la fabricación de medicamentos por medio de impresión 3D. Al trabajar con una impresora personal Fab@Home, el equipo de investigación de la Universidad de Glasgow desarrolló un proceso conocido como reactionware en el que diferentes moléculas se imprimen simultáneamente antes de que se desencadene la reacción química entre ellas. A largo plazo, este proceso permitirá reducir los costes limitando el número de intermediarios, pero también servirá para probar nuevas combinaciones nunca antes llevadas a cabo, con la posibilidad de dar pie a la aparición de nuevos tratamientos. Por lo que respecta al código abierto, las investigaciones avanzan de la mano de RepBio, una rama de la comunidad RepRap interesada en la impresión de tejido y células orgánicas.

Un implante de mandíbula impreso en 3D En junio de 2011, el doctor Jules Poukens, de la Universidad de Hasselt (Bélgica), implantó con éxito una mandíbula de titanio impresa en 3D a una paciente de 83 años. El implante, que se ajusta a la perfección en el cráneo, consta de multitud de microporos a través de los cuales pueden pasar los nervios.

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Humanitario En estos momentos, la impresión 3D acostumbra a representarse en los medios de comunicación como la solución técnica a todos los males de la Tierra. Pongamos las cosas en su sitio: con frecuencia esta tecnología no pasa de estar en fase de pruebas en el sector humanitario, pero hay que reconocer que desde hace algunos años abundan las iniciativas locales, y muchos organismos se interesan en este proceso de fabricación. El Not Impossible Labs, por ejemplo, montó el proyecto Daniel en Sudán abriendo un centro de fabricación digital provisto de una impresora 3D, con el objetivo de fabricar prótesis para Daniel Omar, un adolescente que había perdido los antebrazos durante la guerra (véase figura de la página 140). El equipo formó enseguida a los vecinos para que pudiesen usar las herramientas de aquel espacio, modelar un archivo e imprimir las prótesis por su cuenta. Hoy, tras la marcha de la organización, se imprime de media un brazo articulado por semana. Otra aplicación encomiable de la impresión 3D, el proyecto iLab//Haiti, tiene su origen en un grupo de voluntarios norteamericanos, colaboradores de la asociación KIDmob (que organiza talleres muy similares a los del proyecto City X mencionado anteriormente). Se dirigieron a Haití, instalaron varias impresoras MakerBot en un centro de investigaciones local, Haiti Communitere, y estuvieron formando a sus miembros durante meses en el diseño asistido por ordenador y en impresión 3D. Al cargo se encuentra el primer empleado contratado por el proyecto. Los habitantes utilizan las máquinas para elaborar piezas útiles cotidianas, como adaptadores para brocas o incluso prótesis.

Educación La impresión 3D va entrando progresivamente en el ámbito de la enseñanza. Muy presente ya en las escuelas de diseño, arquitectura e ingeniería, comienza a ser adoptada en universidades e institutos. Sorprendentemente, las impresoras 3D de dichas escuelas han sido durante mucho tiempo los dispositivos más descuidados del taller. Apenas utilizadas, resultaban demasiado caras (sobre todo a causa de los consumibles) y difíciles de manipular. Los alumnos preferían la cortadora láser, más rápida, simple y barata. Pero el interés creciente del gran público por la impresión 3D fue despertando las vocaciones poco a poco. Desde entonces, los estudiantes de diseño, de artes aplicadas y arquitectura han recurrido con bastante frecuencia a esta tecnología, y en más de un caso fuera del centro de estudios. Son muchos los que terminarán siendo miembros de un centro de fabricación local provisto de máquinas a buen precio, donde se puede aprender y colaborar mutuamente. Los colegios se equipan con impresoras 3D de código abierto de bajo precio, famosas por sus cualidades pedagógicas, como las RepRap, Printrbot o FoldaRap. Los alumnos más jóvenes examinan o imprimen artículos, mientras que los mayores aprenden a modelarlos o a montar las máquinas. Es su oportunidad de aplicar los conocimientos adquiridos en electrónica, mecánica y física. Echando un vistazo a las nuevas generaciones, lo cierto es que alrededor de la impresión 3D están surgiendo algunos proyectos educativos internacionales dignos de atención. Por ejemplo, Libby Falck, fundadora de City X Project, recorre el mundo con su equipo para organizar talleres en los colegios. Los niños de ocho a 10 años entran en el universo de City X, un nuevo planeta con una

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serie de retos que hay que resolver (obtención de agua y alimento, lucha contra la polución, epidemias). Durante tres días, aprenden a idear una solución propia, a conceptualizarla vía ordenador (modelando una pieza con pasta de modelar y el software Tinkercad) y a imprimirla a continuación en 3D con una impresora Cube. El equipo lleva ya organizados 16 talleres en 2013, en Estados Unidos, Líbano y Hungría.

Investigación científica Al mismo tiempo, el ámbito de la investigación científica también ha adoptado la impresión 3D para la fabricación de herramientas a medida. Los laboratorios son grandes consumidores de material desechable, vendido en pequeñas cantidades a precios elevados, generalmente. Mencionemos el caso de la biología experimental de la universidad norteamericana UC Davis, dirigida por Jonathan Eiser, redactor jefe de la revista PloS Biology. Hasta cierto momento, el equipo recurría a un proveedor externo para procurarse peines de electroforesis de plástico, a 51 dólares la unidad. Al usar una impresora Ultimaker instalada en el laboratorio el coste del peine cayó a 0,21 céntimos la unidad. El diseño se realiza desde entonces a medida y mejor adaptado a las necesidades del equipo. En la Universidad de California, en San Francisco, el departamento de imagen médica posee a su vez su propia impresora 3D, utilizada principalmente para fabricar elementos a medida destinados al microscopio o para sustituir temporalmente piezas rotas. Los modelos se elaboran con la ayuda del software Rhinoceros; a continuación, un miembro del equipo de investigación que cumpla los requisitos técnicos las imprime en resina blanca. En ciertos casos, los elementos en plástico se sustituyen por piezas de acero inoxidable fabricadas por un servicio de impresión 3D online.

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¿LA TERCERA REVOLUCIÓN INDUSTRIAL?

La impresión 3D amenaza con poner patas arriba el viejo mundo industrial de máquinas herramienta, cadenas de producción, economías a escala y fábricas deslocalizadas. Para algunos, esta nueva tecnología representa efectivamente la “tercera revolución industrial”, al mismo nivel que la mecanización de fines del siglo xviii y el taylorismo a principios del xx. Capaz de crear a demanda objetos que responden a las necesidades de los usuarios, propugna un nuevo modo de fabricación: la personalización masiva. Como declaró Peter Weijmarshausen, director general del servicio de impresión 3D online Shapeways, durante la conferencia Techonomy celebrada en Estados Unidos en noviembre de 2012: “El futuro de la producción no consiste en hacer mucho por poco, sino en hacer mucho a partir de poco”.

Hacia la customización en masa Hoy en día, el modelo de la producción en serie domina de manera aplastante el mundo de la industria. Prevalece en tal medida que condiciona la mayor parte del trabajo de los diseñadores, lo que se traduce en formas estandarizadas, compatibles con dichos modos de fabricación a gran escala. Pero la impresión 3D podría cambiar las tornas, ya que permite producir objetos únicos a demanda. Con esta tecnología, diseñadores e ingenieros tienen la libertad de crear de un modo distinto, olvidándose de lo preestablecido: es posible idear y llevar a cabo las formas más improbables. Además, ofrece al diseñador la posibilidad de crear objetos en colaboración con el usuario final. Al adaptarse a los deseos del consumidor, el diseño termina siendo evolutivo y más accesible.

Objetos cocreados con el usuario final Al facilitar la personalización, la impresión 3D proporciona nuevas maneras de concebir los objetos cotidianos. Los diseñadores trabajan más con el consumidor: se habla incluso de “cocreación”. Los productos pueden evolucionar en función de las necesidades del usuario, ya sean de orden práctico, económico, estético… En estos momentos, este diseño interactivo se efectúa en diversas etapas. El diseñador idea un objeto inicial y sus variantes (u opciones), que se proponen al consumidor en un punto de venta a través de una aplicación web o móvil. El usuario escoge a continuación las opciones según sus

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necesidades y aporta entonces modificaciones al objeto. Finalmente, el artículo se produce a demanda y se envía al consumidor. Así pues, Sculpteo lanzó el servicio 3DPCase en septiembre de 2012, un servicio online que permite customizar la carcasa de nuestro teléfono a partir de un modelo creado por un diseñador y recibirlo por correo en pocos días. Basta con seleccionar desde la aplicación iPhone o desde el sitio web pertinente una forma base de carcasa, modificar las características físicas (incorporación de texto, imagen o distorsión de formas) e incluso escoger el material. Cada carcasa es única y se imprime individualmente. Otro ejemplo de diseño generativo es el sitio Makie.me, que ofrece customizar y fabricar online la muñeca de nuestros sueños (de un tamaño de aproximadamente 25cm) por poco más de 120€. El cuerpo se imprime por completo en 3D, y el pelo y la ropa se añaden posteriormente. Esta clase de servicio no es nuevo: sí lo es, en cambio, la completa libertad de formas permitida y el hecho de que el modelo económico de esta empresa emergente resida por completo en la customización masiva. La producción por unidad ya no se considera una opción comercial o un escaparate de marketing, sino que se sitúa en el núcleo de la oferta.

Panel de configuración que nos permite customizar nuestro muñeco. (Fuente: Makie.me.)

Diseñar nuestro anillo de compromiso Hot Pink, una joven empresa establecida en Londres, ofrece anillos de compromiso a medida que los futuros esponsales pueden diseñar por ordenador. Los anillos pueden visualizarse online antes de ser fabricados por impresión 3D. Se trata de modelos únicos y personalizados por completo.

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Mencionemos, para acabar, la iniciativa Digital Forming, especializada en las problemáticas de cocreación entre creadores y consumidores. Su equipo ha desarrollado el software Digital Forming Interface, que permite a los diseñadores colaborar con usuarios no expertos para crear productos. Recurriendo a la fabricación aditiva, puede ser utilizado a través de una revista digital o cualquier sitio web.

Una mejor adaptabilidad a los deseos del consumidor La capacidad de la impresión 3D para producir por unidad permite adaptarse muy rápidamente a los deseos del consumidor, es decir, mejorar la funcionalidad de un objeto gracias al usuario. Esta tecnología constituye también una ventaja decisiva en el caso de una pieza defectuosa: si se detecta una anomalía, es posible modificar el diseño y producir la nueva pieza en un tiempo récord. En ese sentido, el fabricante de automóviles de lujo Bentley recurre a la impresión 3D para fabricar ciertas piezas del interior de sus vehículos, teniendo en cuenta los deseos expresos del comprador. Es el caso, por ejemplo, de un cliente de la marca que a causa de una discapacidad física quería un salpicadero invertido. La pieza se diseñó a medida, luego se imprimió por sinterización láser y se forró en cuero charolado. Otro ejemplo en un terreno absolutamente distinto es el estudio de diseño MADLAB.CC, que diseña joyas y otros accesorios a medida que se ajustan a la perfección a la morfología del usuario final. Cada creación se realiza a partir de un modelo 3D de la parte del cuerpo humano correspondiente, como esta serie de brazaletes de enrevesadas formas:

Serie de brazaletes a medida. (Fuente: MADLAB.CC.)

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El experimento de Nokia En enero de 2013, Nokia anunció que se ponían a disposición del público en internet algunos archivos 3D de la carcasa de uno de sus teléfonos, el Lumia 820. Cada cual podía descargarse dichos archivos, modificar e imprimir en 3D las carcasas y otros accesorios del modelo. Esta operación tenía desde el principio un objetivo publicitario: efectivamente, los medios de comunicación se hicieron eco de la noticia y volvieron a disparar el interés por Nokia. Constituyó, además, una prueba a gran escala de las posibilidades de la impresión 3D al proporcionar un papel de cocreador al usuario de este teléfono. Para terminar, el experimento puso de relieve la gran adaptabilidad que ofrece la fabricación aditiva: resultó que el diseño inicial del Lumia 820 era incompatible con la impresión 3D, de modo que la comunidad lo modificó hasta obtener un archivo adecuado.

El teléfono Lumia 820 y algunos ejemplos de carcasas personalizadas impresas en 3D. (Fuente: Nokia.)

Una cadena de producción trastocada La impresión 3D había entrado por la puerta grande, dirigiéndose desde un principio al mundo del prototipado rápido, un sector olvidado de los fabricantes industriales. En este ámbito, ofrece calidades evidentes y garantiza repeticiones rápidas y prototipos de gran calidad a un coste menor. A continuación evolucionó hacia la fabricación de bienes de consumo para nichos de mercado y de series reducidas, afianzándose poco a poco como un modo de producción completo. Estructuras que no tenían acceso a estas herramientas de impresión hasta la fecha —pequeñas y medianas empresas, colegios, hospitales, particulares…— pueden desde ahora hacerse con impresoras 3D y producir objetos por su cuenta. Estas máquinas tienen la ventaja de ser multiusos, capaces de realizar llaveros, piezas de motor o incluso prótesis médicas, simultáneamente en algunos casos. Debido a esta polivalencia, permiten reducir considerablemente la inversión vinculada a la fabricación; al contrario que las cadenas de producción actuales, en las que cada máquina posee un papel concreto y cada cambio

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supone la adquisición de nuevos equipos bastante caros. Además, dado que los objetos impresos en 3D requieren poco o ningún montaje, los costes de material a este efecto se ven reducidos aún más. La fabricación aditiva permite también limitar las inversiones relativas al transporte, al almacenamiento y al inventario, ya que al fabricar a demanda, se evita producir demasiada cantidad y, de este modo, almacenar. La cadena logística (distribución, almacenamiento, venta al detalle) termina quedando obsoleta en más de un caso, con lo que la impresión 3D constituye el punto de unión entre la concepción del objeto y su consumo. IMPRESIÓN 3D

IDEA/ DISEÑO

PROTOTIPO

FABRICACIÓN

MONTAJE

transporte

DISTRIBUCIÓN

transporte

ALMACENAMIENTO

transporte

USUARIO FINAL

VENTA

transporte

La impresión 3D, intermediaria directa entre el diseñador y el usuario final. (Fuente: CSC.)

Se cuestionan incluso los ciclos de lanzamiento del producto. Lo cierto es que la producción por unidad permite poner a prueba un bien de consumo sin comprometerse en inversiones de alto riesgo. Ahora, los artesanos y empresas jóvenes que no tenían acceso a una producción a escala ya pueden lanzar al mercado sus creaciones. No obstante, la impresión 3D aún no está en condiciones de sustituir el conjunto del parque industrial. La tecnología está dando sus primeros pasos y, por el momento, se adapta mal cuando da el paso a la producción a escala.

La impresión 3d en la nube… La llegada de Cloud 3D Printing (la impresión en la nube) podría facilitar la integración de la fabricación aditiva en una infraestructura industrial existente. Con esta solución, la empresa (un sitio de comercio online, por ejemplo) selecciona los productos que pretende customizar y que pueden ser impresos en 3D, al menos en parte. Delega la producción de las piezas a un proveedor de servicios, que se encarga de toda la fase de impresión, así como de la logística. Los artículos se producen a medida con costes proporcionales a la demanda. Evitando invertir dinero en impresoras 3D, este sistema permitiría a las compañías integrar poco a poco esta tecnología con un riesgo limitado. El método les garantizaría, asimismo, unos conocimientos en el terreno que el mundo de la industria no maneja bien aún. Para animar al uso de dichos métodos, son numerosos los servicios de impresión 3D online que desarrollan API (interfaces de programación), facilitando así la integración de la impresión 3D en

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un sitio de internet o en una aplicación de móvil. La de Sculpteo, por ejemplo, se encuentra dentro de 123D Creature, la herramienta de Autodesk para modelar y fabricar figuritas fantásticas, y de eBay Exact, la aplicación móvil de eBay para customizar objetos a demanda.

IMPRESORAS 3D

ALMACÉN

ENTREGA DE PRODUCTOS

Pedido directo

MÓVIL

Pedido por app de smartphone

WEB

GESTIÓN DEL PEDIDO

PRODUCCIÓN

Pedido a través de internet

La impresión 3D en la nube, tal y como la concibe la compañía Sculpteo. (Fuente: Sculpteo.)

… O en casa El futuro de la impresión 3D reúne a muchos visionarios. Si unos hacen cábalas con la difusión de objetos online, imprimibles a voluntad por servicios profesionales “en la nube” que efectuarán entregas por todo el mundo, otros piensan que a largo plazo habrá una impresora 3D en cada casa con la que se fabricarán y repararán objetos a demanda. En un futuro próximo, también podríamos afirmar que se multiplicarán los centros de fabricación en talleres, que ponen máquinas a disposición del público, a la manera de un servicio de copistería clásico. En un artículo de 2006 en Monde, Joël de Rosnay ya los mencionaba, bautizándolos como microfábricas de barrio. Así pues, la fabricación aditiva podría transformar nuestras viviendas en fábricas individuales, contando con una impresora 3D y una estación de reciclaje. Sin embargo, esta visión que sostiene en gran parte la sociedad MakerBot ha sido socavada por las limitaciones de la tecnología y la complejidad de los objetos que nos rodean.

Relocalización y reindustrialización La impresión 3D, más adecuada para una producción por unidad y a demanda, se muestra más eficaz cuando se utiliza a nivel local. Tanto para las compañías como para particulares es más práctico servirse de un servicio de impresión 3D cercano o hacerse con una máquina directamente antes que recurrir a un fabricante situado en la otra punta del mundo.

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Al percibir una oportunidad para relocalizar su producción, varios países han comenzado ya a apoyar la fabricación aditiva a nivel nacional. En 2011, nacieron cerca de 500 publicaciones como resultado de 17 conferencias internacionales dedicadas a esta tecnología. Estados Unidos y el Reino Unido van a la cabeza de los organizadores más activos, seguidos de Alemania. En octubre de 2012, Inglaterra anunció una inversión de 7 millones de libras en la investigación de la impresión 3D, dirigida por el Technology Strategy Board. En Estados Unidos, Barack Obama inauguró en verano de 2012 el NAMII (National Additive Manufacturing Innovation Institute), apoyado con 70 millones de dólares de inversión, 30 de los cuales provenían del Estado. En Francia, los eventos dedicados a la impresión 3D se multiplican, con especial mención del 3D Print Show de París en noviembre de 2013 y el salón 3D Print de Lyon en junio de 2014. En muchos países, la impresión 3D podría convertirse en una de las claves de la relocalización y la reindustrialización. Mientras que hoy la producción de bienes se externaliza masivamente a China y otros países con salarios muy bajos, esta nueva tecnología podría trastornar el ecosistema, ya que permite reducir drásticamente la mano de obra necesaria. Dado que los artículos pueden producirse siguiendo el método justo a tiempo, las problemáticas de almacenamiento y transporte se verían igualmente aliviadas.

Ecología y desarrollo sostenible Al favorecer la producción local y reducir la cadena logística, la fabricación aditiva se inscribe ya en una senda ecológica, pero permite también limitar el impacto medioambiental de un objeto, optimizando su diseño y fabricándolo prácticamente sin producir residuos, con la posibilidad del reciclaje.

Objetos de diseño optimizado La impresión 3D permite realizar formas geométricas complejas sin sobrecostes: colmenas, estructuras orgánicas, engranajes… Estas posibilidades casi infinitas permiten optimizar el diseño de las piezas creadas, que son a un mismo tiempo menos frágiles y más ligeras que las producidas por fabricación sustractiva. Sobre todo en la aeronáutica, la ligereza de las piezas es un aspecto capital, pues cuanto menos pesado es el avión, menos combustible gasta. Se logra principalmente ideando elementos en colmena, es decir: huecos en parte, pero tan sólidos —y a veces incluso más— como las piezas llenas. Aquí es donde interviene la impresión 3D, único proceso capaz de llevarlo a cabo. El peso de ciertas piezas de avión ha podido reducirse cerca de un 70%, lo que supone un ahorro de varios millones de litros de combustible anuales. Vemos, por tanto, que el diseño de un objeto puede tener importantes repercusiones ecológicas, tanto a nivel de fabricación (cantidad de material necesario, procesos empleados) como de utilización final. Para limitar el impacto medioambiental de un artículo es primordial la forma, una tarea que la impresión 3D facilita tremendamente. Sin embargo, a lo largo de la optimización habrá que tener en cuenta todos los parámetros: por ejemplo, un objeto que dure mucho más de lo normal no tiene por qué arrojar un balance mejor si se muestra peor adaptado.

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Un ejemplo de diseño optimizado gracias a la impresión 3D Econolyst, gabinete de asesoramiento especializado en fabricación aditiva, cuenta con un ejemplo de diseño mejorado con la ayuda de esta tecnología. Se trata de una pieza de bomba de inyección Delphi para motores de coche que hasta el momento se fabricaba perforando una pieza de aluminio, lo que suponía recurrir a varias máquinas y la aplicación de diversos tratamientos posteriores. Hoy en día, gracias a la impresión 3D, concepción y producción han cambiado radicalmente. Ahora se imprime en parte en 3D en un material más ligero, el acero inoxidable, y cuenta con una forma optimizada que le garantiza un mejor funcionamiento.

Bomba original. (Fuente: Delphi.)

La misma bomba, realizada mediante fabricación aditiva. (Fuente: Delphi.)

Pérdidas mínimas de material Debido a su propio principio de fabricación aditiva, la impresión 3D es una técnica prácticamente sin residuos, cosa que no sucede ni por asomo en los métodos de producción clásicos, en los que la cantidad de desechos puede alcanzar hasta el 90% del material necesario para la elaboración de artículos de metal, por ejemplo. En el caso del titanio, uno de los metales más caros del planeta, la pérdida puede tener graves consecuencias, tanto financieras como medioambientales.

La cuestión del reciclaje Para que la impresión 3D sea una tecnología verdaderamente autosuficiente y respetuosa con el medioambiente, uno de los retos es poder reciclar los objetos producidos reutilizando su material para imprimir otros. En este sentido, han surgido varios proyectos volcados esencialmente en las máquinas que imprimen por depósito de filamento fundido, que se prestan a este tipo de investigación por su naturaleza de código abierto y por la simplicidad de su proceso. Así pues, el extrusor de mesa Filabot es una máquina que permite transformar el plástico de un objeto (una pieza impresa

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fallida, un envase de leche, una botella de refresco, etc.) en una bobina de filamento que sirva para una nueva sesión de impresión.

El extrusor de mesa Filabot. (Fuente: Whitney Trudo.)

Sí, pero… Aunque todo apunte a que a la impresión 3D le aguarde un futuro prometedor, todavía ha de llevar a cabo algunos avances si quiere revolucionar el mundo industrial. La lentitud del proceso, lo limitado de las opciones y el elevado coste de los materiales imprimibles, la inestabilidad de las formas…: no le faltan límites a esta tecnología, que ha de mejorar para abandonar el nicho de mercado.

Una fabricación todavía demasiado lenta El obstáculo principal para una adopción masiva de la impresión 3D por parte de la industria es su lentitud. Los tiempos de elaboración continúan todavía siendo bastante largos en comparación con las cadenas de montaje en masa optimizadas. Para Todd Grimm, asesor especializado en el sector, para que esta tecnología se convierta en seria competidora de sistemas de fabricación establecidos será necesario un aumento de la velocidad actual al ciento por uno.

Materiales caros y poco variados El coste de los materiales empleados constituye también un obstáculo en el despliegue masivo de la impresión 3D dentro de la industria y entre particulares. Por el momento, está claro que resultan muy caros, entre 50 y 100 veces más que los que intervienen en los procesos de fabricación tradicionales. Este hecho se explica en parte por la complejidad de dichos materiales, que deben ser capaces de fundirse y endurecerse a continuación a toda velocidad. Pero estos precios elevados

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tienen que ver también con la vida relativamente corta de esta tecnología: los fabricantes y distribuidores especializados aún no son muy numerosos. Cuanto más popular sea, más bajará el coste de los materiales de impresión. Se reprocha también a la fabricación aditiva que ofrezca una gama de materiales imprimibles todavía demasiado restringida (alrededor de 200 de más de 1.000 disponibles), aunque la oferta se amplía cada mes. Es cierto que si bien esta tecnología está ya a punto para fabricar objetos en plástico, todavía está en pañales en lo que se refiere a fabricar artículos de cristal o madera. Por otra parte, la impresión multimaterial sigue estando en una fase complicada, con software de modelado sin adaptar. Pero los progresos en este terreno son de una rapidez desconcertante. Por ejemplo, la impresión 3D a partir de pasta de madera reciclada, todavía imposible hasta hace pocos meses, ya está a punto de hacerse realidad.

Formas difícilmente reproducibles y en ocasiones inestables Los usuarios habituales de la impresión 3D convienen en que la reproductibilidad de un objeto fabricado con la ayuda de esta tecnología todavía dista de ser perfecto. A causa de múltiples variables en la producción (temperatura, tiempo de enfriamiento, etc.) una misma pieza realizada por la misma máquina diferirá muy ligeramente entre impresiones. En la industria aeronáutica, este fenómeno se traduce en piezas de porosidad variable o con problemas de distorsión. Constatamos también que los entrelazamientos no siempre reaccionan de la misma manera a las tensiones aplicadas. En este sector en el que las exigencias de calidad son tan extremadas, estos defectos no se toleran y han de ser corregidos. Por otro lado, también comprobamos que los objetos impresos con ciertos materiales como la poliamida o la resina tienden a deformarse con el paso del tiempo, sobre todo los artículos con partes largas y de poco grosor (una espada de caballero medieval, por ejemplo).

Control de calidad en pocos casos Varios agentes bastante implicados en la impresión 3D desde sus inicios comienzan a advertir acerca de los peligros del acceso a esta tecnología sin contar con la cadena industrial de producción y de control. Lo cierto es que ya es posible imprimir nuestra propia taza de café o sustituir el asa de una sartén, pero ¿qué sucede cuando el usuario no procede a realizar todas las pruebas de seguridad que efectúan habitualmente los fabricantes de esta clase de productos? Es enorme el riesgo de obtener objetos potencialmente peligrosos, altamente inflamables o que desprendan sustancias tóxicas.

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Conclusión A pesar de ciertas limitaciones que parecen temporales, la investigación en el terreno de la fabricación aditiva avanza a grandes pasos. Nuevos materiales, nuevos modelos, nuevos usos: cada mes nos brinda apasionantes progresos que nos hacen pensar que esta tecnología podrá ser utilizada realmente en todas partes y por cualquiera muy pronto. Por otra parte, varias patentes del mundo de la impresión 3D expirarán en los dos próximos años, como el proceso de sinterización láser, lo que debería suponer el nacimiento de nuevos fabricantes y una bajada de los costes de los lechos de polvo. Tanto si sois diseñadores o directores de pymes, aficionados o expertos en DAO, la impresión 3D es una técnica que se hace imprescindible una vez se domina. ¡Aprovechad la multitud de lugares, cursos y eventos que están surgiendo para probarla! Pero cedamos la palabra para acabar a Clément Moreau, cofundador del servicio de impresión 3D online Sculpteo, que en 2012 expuso su visión de los objetos del futuro en una conferencia pronunciada en la Universidad de Sistemas de la Información (USI) de París: Una nueva generación de objetos manufacturados, pensados por diseñadores profesionales y “terminados” sirviéndose de los “datos” del usuario final, puede ver la luz. Se trata de los e-objetos. Estos objetos de nuevo cuño, surgidos de lo digital y fabricados a demanda por medio de la tecnología de la impresión 3D, se adaptan a las necesidades del usuario final y anuncian ese mundo maravilloso a la medida de cada hombre, donde la producción en masa deja paso a la personalización en masa.

¿La tercera revolución industrial?

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RECURSOS ÚTILES RELACIONADOS CON LA IMPRESIÓN 3D Espacios y comunidades 3D LAB. Fab&Café Argentina Costa Rica 5189. Palermo Buenos Aires (Argentina) http://3dlab-fabcafe.com/ar/

3D LAB. Fab&Café México Tonalá 89 Col. Roma 06700 México, D. F. (México) http://3dlab-fabcafe.com/mx/

3DigitalCooks Aroles 2Bis 3-1 08002 Barcelona (España) http://www.3digitalcooks.com

Basque FabLab Polígono El Árbol 25, 26 48980 Santurtzi, Bizkaia (España) http://basquefablab.com/

Fab Foundation http://www.fabfoundation.org/

FabCafe Barcelona Carrer de Bailèn, 11, 08010 Barcelona (España) http://fabcafe.com/barcelona/

FabLab Asturias Los Prados, 121 33203 Gijón, Asturias (España) http://www.laboralcentrodearte.org/en/plataformacero/fablab

Recursos útiles relacionados con la impresión 3D

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FabLab Barcelona Carrer de Pujades, 102 08005 Barcelona (España) http://fablabbcn.org/

FabLab León Avda. San Ignacio de Loyola, 177 24191 San Andrés del Rabanedo, León (España) http://www.fablableon.org/

FabLab Madrid Medialab-Prado Plaza de las Letras. C/ Alameda, 15 28014 Madrid (España) http://medialab-prado.es/fablab

FabLab México Universidad Anáhuac. Campus México Norte Edificio de Comunicación, Arquitectura y Diseño (CAD) Av. Universidad Anáhuac 46, Lomas Anahuac 52786 Naucalpan de Juárez, México D. F. (México) http://www.fablab.mx/

FabLab Sevilla Escuela técnica superior de Arquitectura Avda. Reina Mercedes, 2 41012 Sevilla (España) http://fablabsevilla.us.es/

FabLab Lima Av. Conquistadores 146, Piso 3 15073 San Isidro, Lima (Perú) http://fab.pe/

FabLab Valencia Universitat Politècnica de València Campus de Vera, Camino de Vera, s/n 46022 València (España) http://fablabvalencia.es/

FabLat Red latinoamericana de FabLabs http://lablat.org/

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MADE. Makerspace Barcelona Consell de cent 159, Escalera izquierda, Principal B Antigua Fábrica Lehmann 08015 Barcelona (España) http://made-bcn.org/

Makespace Madrid Calle Pedro Unanue, 16, 28045 Madrid (España) http://makespacemadrid.org

Red internacional de FabLabs https://www.fablabs.io/

Xarxa d'Ateneus de Fabricacio de Barcelona http://ateneusdefabricacio.barcelona.cat

Impresoras / fabricantes y distribuidores 3D SEED C/ De Tort, 19. 08290 Cerdanyola Del Vallès, BARCELONA (España) www.3d-seed.com

BQ - Witbox Mundo Reader, S.L. Calle Sofía 10 Parque Európolis 28232 Las Rozas, Madrid (España) http://www.bq.com/

EntresD - Barcelona Gran Via de Carles III, 47 08028 Barcelona (España) http://entresd.es/

EntresD - Madrid Bárbara de Braganza 4, 6º derecha 28004 Madrid (España) http://entresd.es/

Recursos útiles relacionados con la impresión 3D

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León 3D Calle Párroco Pablo Diez 15 -17 24001 León (España) http://www.leon-3d.es

MakerMex Impresoras 3D Nitrógeno 91-A, Col. San José del Consuelo. 37200 León, Gto. (México) http://makermex.com/

Natural Machines http://www.naturalmachines.com/

RECREUS C/ Los vientos 11, Polígono Industrial La Torreta 03600 Elda, Alicante (España) http://recreus.com/

RepRap BCN Fundació CIM-UPC C/ Llorens i Artigas 12 08028 Barcelona (España) http://reprapbcn.wordpress.com/

Roland DG iberia C/ Ceramistes, 6 08290 Cerdanyola del Vallès, Barcelona (España) http://www.rolanddgi.com/

Stalactite3D Joan d'Àustria 95-97 2n 3a 08018 Barcelona (España) http://www.stalactite3d.com/

TuMaker K35 IT Managers Group S.L Ihurrita bidea 13 - pabellón 25 1º 20180 Oiartzun, Gipuzkoa (España) http://tumaker.com/

Ultra-lab C/ Fernando Poo, 9 28045 Madrid (España) http://ultra-lab.net

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Centros tecnológicos y centros de investigación Fundacioó CIM - UPF C/ Llorens i Artigas 12 08028 Barcelona (España) http://www.fundaciocim.org/

Fundacion Prodintec Parque Científico Tecnológico de Gijón, zona INTRA Avda. Jardín Botánico, 1345, Edificio Antiguo secadero de tabacos 33203 Gijón, Asturias (España) http://www.prodintec.es/

Asociación Española de Rapid Manufacturing (ASERM) Parc Tecnològic del Vallès. Av. Universitat Autónoma, 23 08290 Cerdanyola del Vallès, Barcelona (España) http://www.aserm.net/

Aitiip Centro Tecnológico Poligono Industrial Empresarium Calle Romero nº 12 50720 Zaragoza (España) www.aitiip.com

ASCAMM (Centro Tecnológico) Parc Tecnològic del Vallès. Av. Universitat Autónoma, 23 08290 Cerdanyola del Vallès, Barcelona (España) www.ascamm.com

AIMME (Centro Tecnológico) Instituto Tecnológico Metalmecánico Parque Tecnológico Avenida Leonardo Da Vinci, 38 46980 PATERNA (Valencia) SPAIN www.aimme.es

AIJU (Centro Tecnológico) Av. Industria, 23 03440 Ibi, Alicante (España) www.aiju.info

LEITAT (Centro Tecnológico) Carrer de la Innovació, 2 08225 Terrassa, Barcelona (España) www.leitat.org Recursos útiles relacionados con la impresión 3D

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Formación y diseño McNeel Europe Carrer de Roger de Flor, 32 08018 Barcelona (España) http://europe.mcneel.com

Los Hacedores Bárbara de Braganza, 4 28004 Madrid (España) http://www.loshacedores.com

EchoFab Calle Lumbreras, nº 35 41002, Sevilla (España) http://ehcofab.net

UDG-GREP (Grup de Recerca en Enginyeria de Producte, Procés i Producció) Universitat de Girona Edifici Politècnica 2 C. Maria Aurèlia Capmany, 61 17071 Girona (España) http://grep.udg.edu

ULPGC-LFI (Laboratorio de Fabricación Integrada) Laboratorio de Fabricación Integrada. Edificio de Ingenierías - Departamento de Ingeniería mecánica Campus Universitario de Tafira s/n 35017 Las Palmas de Gran Canaria (España) http://www.gi.ulpgc.es/lfi/

IQS (Institut Quimic de Sarria) Universitat Ramón Llull Via Augusta, 390 08017, Barcelona (España) www.iqs.edu

Cunicode Barcelona / online http://www.cunicode.com

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Servicios de prototipaje e impresión Real3D http://www.r3ald.com

OBDEA http://obdea.com

IDEAZ3D http://www.ideaz3d.com/

Publicaciones Revista i3D Revista sobre impresión 3D en español http://i3drevista.com/

Recursos útiles relacionados con la impresión 3D

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GLOSARIO

ABS

El ABS, que se funde a 200 °C, es uno de los plásticos más habitualmente empleados por las impresoras 3D personales que funcionan por depósito de filamento. Requiere el uso de una bandeja de impresión térmica.

AMF

El AMF (Additive Manufacturing File Format) es un formato de impresión 3D de código abierto que se posiciona como competidor del formato estándar STL.

BANDEJA DE IMPRESIÓN

La bandeja de impresión es la parte plana de una impresora 3D, sobre la que reposa el objeto mientras se fabrica. Puede ser fija o móvil, dependiendo del modelo de máquina y de la técnica empleada.

CABEZAL DE IMPRESIÓN

El cabezal de impresión de una impresora 3D (por depósito de filamento fundido o por sinterización láser) es el elemento de la máquina que permite que el material sea depositado. Lo coloca sobre la capa ya impresa, dejándolo caer en forma de gota o de filamento.

DAO

El término DAO (siglas de Diseño Asistido por Ordenador) agrupa el conjunto de software y técnicas de modelado que permite idear objetos por medio de un ordenador.

CAPA

En impresión 3D, una capa es un segmento del archivo 3D, laminado virtualmente con el objetivo de ser impreso. La fabricación de un objeto se hace capa por capa hasta formar el total de la pieza.

CORTE LÁSER

El corte láser es una técnica de fabricación que consiste en cortar o grabar en el material por medio de un rayo láser. Multitud de impresoras 3D personales como las primeras MakerBot, las máquinas Ultimaker y las Printrbot utilizan este proceso para realizar las piezas de madera de su propia estructura.

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ESTEREOLITOGRAFÍA

La estereolitografía es una de las técnicas de impresión 3D más precisas, pero también más caras. El material de base es una resina líquida que se endurece al contacto con un rayo láser.

EXTRUSOR

En una impresora 3D de depósito de filamento fundido, el extrusor es el elemento de la máquina por el que pasa el filamento. Está provisto de un motor y de engranajes que permiten que el filamento vaya desenrollándose progresivamente hasta alcanzar el cabezal térmico.

FAB LAB

Un fab lab (abreviación de FABrication LABoratory) es un centro de fabricación digital equipado con máquinas controladas por ordenador e integrada por una comunidad. Para hacerse merecedor del nombre oficial de fab lab, el espacio debe respetar las normas establecidas por el MIT.

FABRICACIÓN ADITIVA

La fabricación aditiva designa el conjunto de técnicas de impresión 3D. El objeto se crea por adición de materia, al contrario de lo que sucede en la fabricación sustractiva.

FILAMENTO

El filamento (de ABS o de PLA, muy a menudo) es el material de base utilizado en las impresoras 3D personales que funcionan por depósito de filamento fundido. Disponible en diferentes diámetros y colores, se presenta en formato de bobina.

HACKERSPACE

Un hackerspace es un lugar donde se reúne una comunidad de cooperación que comparte los mismos valores y centros de interés, generalmente relacionados con software libre, la electrónica y la fabricación. Son lugares abiertos donde se comparten conocimientos.

MAKER FAIRE

Nacido en Estados Unidos en 2006, Maker Faire es un acontecimiento que reúne a la comunidad de makers a lo largo de varios días, durante los cuales los particulares pueden presentar sus invenciones y conocerse. Se organiza en diversos puntos del continente americano, pero también en Europa y África. La impresión 3D ocupa un lugar destacado, junto a la electrónica y la robótica. Las compañías de los respectivos campos participan en el evento.

MODELO 3D

El modelo 3D de un objeto es su representación en tres dimensiones, realizada por ordenador y con la ayuda de un software de modelado. Sin él, la impresión 3D no sería posible.

Glosario

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MURO

Término empleado en modelado para la impresión 3D, el muro designa la pared de un objeto. Es un elemento importante que tener en cuenta, pues si es demasiado delgado no podremos imprimir la pieza.

PLA

El PLA es uno de los materiales más utilizados por las impresoras personales por depósito de filamento. Con un aspecto bastante similar al ABS, se trata de un plástico biodegradable que se funde a temperaturas menos elevadas (185 °C).

POLIAMIDA

La poliamida, o polvo de nailon, es el material de impresión 3D empleado por la técnica de sinterización láser. Permite obtener objetos sólidos y ligeramente flexibles, con un toque granulado en la superficie que puede ser pulido.

SINTERIZACIÓN LÁSER

La sinterización láser es una técnica de impresión 3D consistente en fabricar un objeto mediante la fusión progresiva de partículas de polvo. Este proceso permite sobre todo elaborar engranajes y formas complejas.

SISTEMA DE POSICIONAMIENTO 3D

El sistema de posicionamiento 3D de una impresora se corresponde con el funcionamiento global de los ejes x, y, z. Dependiendo de la máquina, se moverán solo un eje, dos o los tres.

STL

El STL (Standard Tessellation Language) es un formato estándar de impresión 3D. Todo modelo 3D debe estar registrado en este formato para que pueda ser leído por la impresora e impreso.

194 194

Glosario

ÍNDICE ALFABÉTICO 2PP, 23, 24 3D Avenir, vii 3DP, 5, 6, 24, 29, 30, 31, 35, 51, 55, 56, 62, 66, 69, 79, 118, 138 3ds Max, 90, 92 3D Systems, 5, 6, 8, 12, 18, 20, 29, 30, 31, 35, 39, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 55, 57-61, 64, 66, 69, 70, 71, 72, 74, 75, 81, 83, 95, 97, 108, 112, 114, 121, 123, 129, 158, 167 3DTouch, 70 3D Warehouse, 96

cabezal de extrusión, 107, 110 cadena de producción, 15, 16, 143, 163, 167, 176 carcasa protectora, 118 carne, 166 cartucho de material, 114 CATIA, 90, 92 caucho, 57, 72, 73, 116 cera perdida, 61, 76, 79, 81, cerámica, 11, 13, 25, 27, 29, 30, 34, 38, 65, 67, 79, 99, 107, 116, 129 cesta de impresión, 118 chapado en metal precioso, 130 ChefJet, 59, 60, 83, chocolate, 13, 43, 59, 65, 82, 166 cine de animación, 158 Cloud 3D Printing, 177 color, 6, 12, 20, 25, 29, 33, 35, 38, 47, 48, 55-57, 66-73, 75, 79, 81, 92, 95, 98, 103, 105, 107, 110, 127, 129, 143, 157, 161 compuesto, 5, 29, 32, 34, 57, 63, 66, 105, 106 control de calidad, 182 correa de transmisión, 109 cromo-cobalto, 26, 62, 65, 76, 163 crowdfunding, v, 145 Cube, 39, 41, 48, 49, 52, 53, 95, 171 cuero, 13, 74, 166, 175 Cults, 144 Cura, 103, 108 customización en masa, 151, 173

ABS, 12, 21, 32, 33, 43, 44, 45, 47, 48, 54, 57, 58, 65-71, 73, 75, 81, 106, 107, 110, 115, 116, 119, 121, 125, 126, 127, 140 acabado, vii, 10, 13, 19-22, 25, 27, 29, 34, 57, 61, 62, 68, 71, 75, 76, 78, 105, 107, 121, 122, 124, 126-131, 139, 154, 156 acero, de utillaje martensítico, 65, 77 inoxidable, 13, 26-28, 43, 44, 49, 61, 6365, 68, 76-78, 116, 122, 123, 131, 142, 156, 171, 180 aeroespacial, 10, 13, 61, 62, 76, 77, 163 agroalimentario, 165 alumide, 65, 75, 99, 105, 116 aluminio, 28, 65, 75, 76, 79, 163, 180 AMF, 98 apoyo, 83, 128, 140, 166 Arcam, 13, 28, 35, 51, 61, 62, 76, 77, 169 arena, 62, 63, 65, 78-80, 84, 151, 153 arma de fuego, 142 arquitectura, 12, 27, 51, 61, 63, 90, 92, 107, 151153, 170 audífono, 20, 22, 55, 166, 168 AutoCAD 3D, 90, 92 automóvil, v, 7, 10, 11, 27, 63, 72, 163, 164, 175

Índice alfabético

bandeja de impresión, 34, 38, 40, 46, 47, 50, 52, 66, 67, 69, 73, 112, 118, 119 biotecnología, 166, 169 Bits from Bytes, 5, 51, 66, 70 Blender, 18, 90, 92 bobina de filamento, 114, 115, 181 Bowyer, Adrian, 7, 39 bronce, 13, 61-64, 76, 78, 81, 107, 116, 124, 128, 131

195

D-Shape, 80, 153 Darwin, 7, 39 deformación, 81, 93, 106, 118, 131 densidad, 33, 54, 101, 102, 112, 120, depósito de filamento fundido, 12, 31, 35, 41, 47, 49, 51, 65, 66, 68, 69, 81, 82, 102, 105, 109, 110, 115, 118, 122, 125, 157, 180 derechos de reproducción, 135 desarrollo sostenible, 179 desempolvado, 121 Digital Materials, 22, 23, 66, 70, 74 Dimension, 5, 58 diseño generativo, 174 DLP, 18, 20-22, 30, 35, 49-51, 53, 55, 61, 71, 114 DMLS, 24-28 dureza, 74, 76, 77, 106

E-Beam, 24, 28 EBDM, 28 EBF3, 24, 28, EBM, 28, 35, 61, 65, 76, 169 ecología, 164, 179 educación, vi, 151, 170 efecto voxel, 81 ejército, 164, 165 electrónica, 39, 46, 64, 84, 137, 165, 170, enmasillado, 124, 127 envejecimiento, 131, EnvisionTEC, 20, 22, 35, 51, 55, 61, 67, 71-74 envoltura, 91, 99, 100, 102 EOS, 24-27, 51, 56, 63, 76, 77, 79, 108, escala nanoscópica, 23 Rockwell, 106 Shore, 74, 106 escáner estereoscópico, 94 de luz modulada, 93 láser, 94 óptico, 93 estación espacial, 80, 163 estereolitografía 6, 12, 18-20, 27, 30, 31, 35, 39, 49 50, 51, 53, 57, 65, 66, 71, 72, 105, 108, 123, 153, ExOne, 62, 63, 77, 156 extrusión, 5, 31, 70, 73, 107, 110, 111, 119

Fab lab, vi, 14, 45, 135, 137 Fab@Home, 32, 41-43, 83, 165, 166, 169 196

fabricación a demanda, 15, 53, 177, 178, 183 aditiva, 5, 6, 11, 13-15, 17, 33, 51, 56, 62, 65, 76-78, 97, 98, 131, 136, 145, 148, 156, 159, 163, 169, 175-180, 182, 183 en series reducidas, 6, 162 sin montaje, 51, 177 fabricante francés, 61 FaceGen, 143 FDM, 5-8, 31-33, 35, 49, 54, 58, 65-68, 83, 108, 109, 115, 118, 119, 122, 123, 135, 152, 165 FFF, 32 figurita, 55, 71, 107, 131, 138, 139, 146, 178, filamento, 12, 31-33, 35, 41, 42, 44, 47-49, 51, 54, 65, 66, 68, 69, 81-83, 102, 105, 109-111, 114, 115, 118, 122, 125, 152, 157, 180, 181 flocado, 128, 130 Foldarap, 41, 170 Formlabs, 20, 39, 49-52, 147, 156 Fortus, 58 fotogrametría, 92, 94, 95 fotoimpresión, 131 fotopolimerización, 5, 17, 18, 20, 22, 23, 35, fotopolímero, 18, 19, 22, 23, 71, 116

G-code, 103, 112, 115, 120 Grossman, Bathsheba, 13, 63, 81, 155, 156

hábitat impreso, 154 hackerspace, vi, 43, 135, 137 Hardware libre, 142 hormigón, 13, 65, 79, 80, 152, 153 Hull, Chuck, 5, 6, 53, 97

i.materialise, 70, 75, 78, 115, 116, 130, 136, 144, 145 imitación de ABS, 66, 67 implante, 11, 61, 76, 166, 169 impresión a cera perdida, 81, 107, 162 a demanda, 23, 53, 147, 173, 174, 178 de chocolate, 82, 166 de metal, 61, 142 multimaterial, 23, 42, 53, 57, 58, 182 polícroma, 12, 29, 123 por aglomeración de polvo, 24 por depósito de filamento fundido, 12, 31,

35, 41, 47, 49, 51, 65, 66, 68, 69, 82, 102, 105, 109, 110, 115, 118, 122, 125, 157, 180 por encolado de papel, 33 por fotopolimerización, 18, 20, 22, 35 por inyección de tinta, 5, 31, 55, 57, 64, 165 impresora 3D autorreplicante, 7, 39, 42 características, 38, 41, 57, 61 de gran formato, 58, 158 de hormigón, 153 de producción, 37, 53, 56-58, personal, 5-7, 14, 31, 33, 37, 41-43, 47, 49-53, 64-66, 68, 73, 81, 83, 95, 103, 106, 108-110, 112, 114, 115, 118-120, 135, 136, 138, 142, 143, 147, 149, 166, 169 profesional, 20, 37, 40, 51-53, 55, 58, 100, 135, 142, 151, 159, imprimación, 127-129 industria aeroespacial/aeronáutica, 20, 27, 61, 62, 163, 182 automóvil, 10, 11, 20, 27, 58, 61, 75, 77, 163 química, 77 pesada, 163 infiltración, 121, 123, 124 investigación científica, 171 farmacéutica, 83, 169 médica, 11, 169

joya, 80, 91, 107, 138, 140, 161, 162, 175 joyería, 10, 20, 55, 61, 78, 151, 162 juguete, 66, 106, 107, 1338, 139

Kinect, 92, 94, 143 KISSlicer, 103

laminado, 5, 19, 29, 33, 82, 89, 101103, 108, 112, 118 Le FabShop, 89, 93, 94, 97, 100 lijado, 124, 125, 127 limpieza, 34, 38, 54, 58, 95, 100, 102, 121-123 Lunavast XG2, 51

Magics, 108, Magics 17, 100 MakerBot, 5, 6, 31, 39, 41-46, 51, 52, 54, 66, 67, Índice alfabético

70, 95, 96, 98, 103, 108, 115, 119, 122, 140, 147, 156, 159, 170, 178 Cupcake CNC, 6, 43, 44 Replicator 2X, 44, 52 MakerWare, 103, 108 maqueta de arquitectura, 12, 107 material alimentario, 13, 69, 82 características, 23, 99, 105, 106 compuesto, 12, 22-25, 29, 34, 56, 57, 62, 66, 69, 79, 81, 107, 116, 125, 129, 131, 152, 158 multicolor, 99, 105, 158 orgánico, 65, 80 peligroso, 106 propiedades mecánicas, 26, 65, 76, 77, 123 propiedades medioambientales, 68 propiedades térmicas, 28, 74 servicio de impresión online, 14, 96, 130, 131, 136, 141, 171, 173, 183 transparente, 22, 38, 57, 71, 75, 107 Materialise, 71, 100, 136 Maya, 90, 92 media space, 137 medicina, 77 MeshLab, 100 metal precioso, 130 Micro M3D, 47, 48 MiiCraft, 51 Minecraft, 139, 146 Mineways, 139 MIT Media Lab, v, 49, 80, 85 MJM, 31, 53 moda, 151, 159, 161, 162, modelado, vii, 5, 17, 22, 87, 89-92, 97, 115, 139, 143, 145, 146, 154, 182 modelador 3D, 17, 92 de superficie, 90, 91 paramétrico, 91 volumétrico, 90 modelo 3D, 4, 17, 89-92, 96-100, 117, 138, 143, 145, 148, 149, 159, 175 molde, 6, 13, 27, 31, 55, 58, 60, 61, 63, 71, 72, 7481, 113, 162, 166

nailon, 65, 161, nanomaterial, 165 NASA, 28, 163 Nervous System, 4, 19, 161, 162 netfabb Studio, 100 197

níquel, 28 nivel de adherencia, 127

Objet, 7, 9, 10, 12, 22, 23, 35, 51, 53, 54, 57, 66, 67, 70-74, 85, 108, 114, 116, 158 Objet Connex, 57, 73, 74 Objet Studio, 23 Objet24, 53 Objet30, 53, 122, 128 odontología, 10, 27, 60, 61, 71, 166 OpenSCAD, 18, 91, 145 oro, 61, 62, 64, 65, 76, 78, 79, 81, 107, 116, 128, 130

PA PARC, 84 Perfactory P3 Mini Multi Lens, 55 Phenix Systems, 26, 27 pintura acrílica, 128 brillante, 128 glicero, 128 mate, 128 PLA, 32, 33, 44, 46-48, 65-70, 81, 106, 107, 110, 115, 116, 119, 125, 126 flexible, 73 multicolor transparente, 68 plata, 13, 64, 76, 78, 79, 81, 107, 116, 130, 162, 165 platino, 13, 65, 78, 81, 128, 162 poliamida, 12, 25, 56, 65, 66, 69, 70, 75, 99, 105, 107, 116, 121, 125, 127, 129, 130, 161, 182 polígono, 67, 90, 100 polipropileno, 53, 74, 75 poliuretano, 80 PolyJet, 18, 22, 23, 35, 51, 53, 57, 66, 70, 71 PolyJet Matrix, 22, 23, 35 Ponoko, 96, 101, 115, 116, 136, 144 preparación, 89, 93, 98, 100, 105, 121, 124 Preumont, Sylvain, 64 Printrbot, 14, 39, 41, 42, 47, 51, 103, 108, 115, 136, 147, 170 Printrbot jr, 14, 47, 109 proceso Endless, 157 Prodways, 61 ProJet, 20, 29, 31, 52, 53, 55, 57, 58, 61, 66, 71, 75, 81, 114 ProMetal, 63, 77, 79 Pronterface, 108, 112 prótesis, 20, 60, 76, 140, 166-168, 170, 176 198

prototipado rápido, v, 5, 6, 12, 20, 28, 52, 136, 176, Prusa Mendel, 32, 33, 40 pulido, 75, 77, 78, 123, 125-127, 130 PVA, 67, 68

Q queso, 13, 32, 43, 65, 82, 165, 166

raft, 102 reciclaje, 135, 178-180 reindustrialización, 178, 179 relocalización, 178, 179 RepBio, 169 Repetier, 108, 113 ReplicatorG, 103, 107, 108 RepRap, 6, 32, 33, 39-45, 51, 64, 68, 108, 111, 126, 137, 147, 169, 170 resina transparente, 50, 107, 116, resolución, 23, 34, 35, 44, 49, 50, 53-55, 101, 117 Rhinoceros, 90-92, 155, 171 RoHS, 106

Schunemann, Esteban, 64 Sculpteo, vii, 5, 6, 56, 69, 70, 96, 101, 105, 114116, 122, 130, 131, 136, 137, 141, 143-146, 174, 178, 183 Sedgwick, 51 sensor, 7, 84, 143 servicio de impresión 3D online, 96, 130, 131, 136, 171, 173, 183 Shapeways, 5, 6, 56, 96, 101, 115, 116, 136, 143145, 173 sinterización láser, 12, 24-27, 31, 35, 49, 51, 53, 54, 56, 63-66, 69, 71, 72, 75, 79, 99, 108, 118, 121, 123, 124, 165, 175, 183 de metal, 123 sistema de posicionamiento, 41, 42 sitio de intercambio de archivos 3D, 90, 140, 144, 149 Skeinforge, 103, 115 SketchUp, 17. 90. 91, 96, 97, 143 SketchUp Pro, 92 SLA, 18-22, 26, 35, 53, 66, 70, 71 SLA-250, 5, 30 Slic3r, 103, 118, 120 slicer, 101-103 SLS, 24, 26, 27, 53, 66, 160 software de control de impresión, 107, 112, 113

Solid Edge, 90, 92 solidificación, 6, 18, 115, 121, 123 Solidoodle, 39, 41, 46, 47, 66, 115, 147 SolidWorks, 90-92 soporte, 19, 22, 23, 32-34, 38, 50, 54, 58, 67, 68, 72, 98, 102, 118, 122, 123, 125, 136, 140, 165, 168 sPro, 53, 64 Stanford Bunny, 66, 67 STL, 5, 18, 23, 89, 97, 98, 100, 101, 141 Stratasys, vii, 3, 5-7, 31, 32, 35, 43, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 66, 67, 71, 122, 164, 165 Stratasys-Objet, 51 sustracción de materia, 90

tejidos biológicos, 83 textura, 29, 30, 75, 92, 100, 103, 118, 125, 144 Thingiverse, 67, 96, 115, 140, 142-144, 149 tiempo de impresión, 119, 120 tinte, 56, 69, 72, 75, 128, 129 titanio, 13, 26-28, 61, 62, 65, 76-78, 116, 136, 163, 169, 180

Ultimaker, 39, 41, 42, 45, 46, 51, 66, 67, 108, 115, 147, 156, 171 UP!, 41, 66 uPrint SE, 54

vajilla, 107, 138, 140 vestido, 8 vidrio, 25, 46, 62, 71, 125 VisiJet, 66, 71, 72, 74, 75, 81 Voxeljet, 51, 58, 59, 79, 158 VX4000, 58, 59

X60, 12, 29, 30, 38, 53, 55, 56, 66, 69, 108, 115, 120, 121, 124, 138, 152, 158

Z Corporation, 5, 6, 12, 29, 30, 35, 51, 53, 62, 66, 69, 70, 107, 116, 123, 125, 129, 131 zapato, 25, 161, 162, ZBrush, 90-92 Zeepro, 114 Zim, 114 ZPrint, 103, 108 ZPrinter, 55

Índice alfabético

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Berchon Mathilde - La Impresion 3 D - PDFCOFFEE.COM (2024)

References