IntroducciónALaImpresión3D
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| Description | Introducción a la impresión 3D
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Contents
IMPRESIÓN 3D - ¿QUÉ ES? ¿QUÉ INVOLUCRA?
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EL QUE TIENE IMAGINACIÓN, CON QUÉ FACILIDAD SACA DE LA NADA UN MUNDO. GUSTAVO ADOLFO BÉCQUER (1836-1870) POETA ESPAÑOL. |
Un pantallazo general para empezar a introducirnos:
Algunas impresiones 3d.
Imprimiendo una estrella
Adornos
Adaptador de Pistas
La tecnología de impresión 3D es el proceso por el cual, se hace un objeto tridimensional, casi de cualquier forma, a partir de un modelo 3d, básicamente bajo un proceso de adición de material. Es por eso que también se denomina manufactura aditiva.
Pero ¿Cómo? ¿Cómo? ¿Me lo explicarías mejor?
Sí, es sumar material por capas:
Material + Material + Material = Sumar = Adicionar = ¡Objeto 3D!
En el fondo, ¿Es parecido a como se construye una casa?; ¿O un edificio?; ¿O un castillo de arena? Paso por paso, ladrillo a ladrillo, pared a pared, piso por piso, balde a balde... ¿Cuál es la innovación? Ah, que no hay innovación… Que el mundo viene “imprimiendo” hace mucho tiempo y nosotros desde chicos lo venimos haciendo cuando jugamos en la playa con arena, o los orfebres cuando hacen piezas de cerámica... ¿Entonces?
Bueno, querías una explicación sencilla, algo aproximado, pero claro; a esta explicación sencilla podríamos mejorarla comentando que la impresión 3d tiene algunos elementos que la caracterizan:
• Manufactura aditiva
• Diseños en 3d y datos informáticos.
• Tecnología.
• Nuevos materiales.
• Posicionamiento preciso.
• Robótica.
• Sensores de posicionamiento.
• La conjunción / combinación de estos factores.
El proceso de creación de una pieza 3D involucra: • Creación de modelo de la pieza por computadora (STL, Objeto CAD)
• Configurar el modelo generado para poder imprimirlo. (Traducción del modelo a instrucciones secuenciales entendibles por la impresora)
• Impresión 3d. La impresión propiamente dicha.
• Trabajos post impresión.
Pero como veremos también hay muchos temas para mencionar:
ALGO DE HISTORIA…
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INCLUSO EL PASADO PUEDE MODIFICARSE; LOS HISTORIADORES NO PARAN DE DEMOSTRARLO. JEAN PAUL SARTRE (1905-1980) |
Seguramente incompleta e imprecisa, ¡Seguramente! (Sé que hay personas a las que este tema les gusta y podrán aportar más datos…)
1981, Hideo Kodama, del instituto de investigación industrial del municipio de Nagoya, inventó métodos de fabricación aditiva utilizando polímeros que se endurecen con la exposición a la luz UV.
1984 Chuck Hull, de 3D Systems Corp, inventa un proceso denominado estereolitografía, donde se usa rayos UV, para curar fotopolímeros. También desarrolla el formato STL, y el proceso de rebanado y cortado de los modelos 3d.
Para la década de 1980, se desarrollaron métodos y procesos de sinterización de metales, con rayos láser en forma selectiva.
Hacia 1990 y en adelante se desarrollan y comercializan métodos de deposición de distintos materiales, líquidos y polvos. Su uso comenzó a hacerse más extensivo, habiendo más oferta y reduciéndose el costo de acceso a esta tecnología.
En el 2005, comienza RepRap; un blog; una iniciativa; un movimiento de colaboración de conocimiento; un hobby; una plataforma de conocimiento libre y compartido, fundado por Dr. Adrian Bowyder, Profesor titular de ingeniería mecánica en la Universidad de Bath, una localidad de unas 100.000 personas cercana a Bristol, Reino Unido. Conocido ahora como el proyecto RepRap, es una iniciativa para desarrollar una impresora 3d, que pueda imprimir la mayor parte de sus componentes; y amén del objetivo original, se transformó en una plataforma mundial de conocimiento compartido sobre la impresión 3d; y en general un ejemplo de cómo compartir el conocimiento.
Para el 2006, El proyecto Fab@Home, fue uno de los primeros proyectos abiertos para desarrollar una impresora 3d, y también uno de los primeros proyectos para desarrollar dispositivos físicos con base de conocimiento libre y compartida, conocido luego como “Open Source Hardware”.
Es decir que a partir de 2005, la tecnología de impresión 3d, comenzó a volverse más accesible y más popular. Se comenzaron a fabricar muchas impresoras en todo el mundo. Se aceleró en forma notable el desarrollo de esta tecnología y la demanda de la misma.
2009 El Doctor en Robótica Juan González Gómez; ObiJuan; participa en conferencia de Adrian Bowyder; tuvo el presentimiento de estar ante el comienzo de algo grande. Arma su primera impresora y se convence que este conocimiento “hay que transmitirlo y enseñarlo”. Luego realizará unos videos de difusión muy ilustrativos e interesantes.
2011 Comienza el proyecto “Clone Wars”; creado por el Doctor en Robótica Juan González Gómez (ObiJuan); Una lista de correo de Google, muy activa. Una comunidad, donde todos los miembros exponemos nuestras experiencias, preguntamos nuestras dudas y obtenemos respuestas e ideas.
PROCESOS / MÉTODOS DE PRODUCCIÓN 3D
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NO HAY ROSAS SIN ESPINAS, NI BLANCOS SIN COLOR, SONIDOS SIN EL RUIDO, MILAGROS SIN AMOR J. BAUER. (2015) |
Hay diferentes procesos de manufactura aditiva o de impresión 3d, explicaremos cada uno de ellos brevemente.
IMPRESIÓN 3D POR POLIMERIZACIÓN CON LUZ
Los nombres de estas técnicas son: • Estereolitografía: StereoLitography (SLA)
• Digital Light Processing (DLP), Fabricación óptica
• Impresión de resina, 3d layering, Solidificación fotográfica
La pieza se va formando por sucesión de capas solidificadas a partir de un líquido; de una “resina” sensible a la luz. La resina es solidificada capa por capa formando la pieza deseada.
El modelo 3d a imprimir es facetado, cortado, subdividido en capas horizontales.
Cada capa es convertida en una imagen de dos dimensiones que deja o no pasar la luz.
Cada una de estas imágenes es proyectada secuencialmente, capa a capa, en una resina sensible a la luz, con una exposición controlada de la misma. La luz cura la resina. Por ejemplo resina sensible a la luz ultravioleta. Algunas partes de la capa quedan expuestas a la luz, que solidifican y otras partes de la capa no. Este proceso lleva un tiempo determinado por capa. Finalizada una capa, se comienza a curar, la siguiente.
El proceso se realiza secuencialmente capa por capa; con la sucesión de imágenes. Una capa, una imagen.
En una batea o recipiente se coloca resina sensible a la luz. Una plataforma perforada que desciende en el eje vertical sirve de soporte a la pieza que se va ir generando. Capa por capa, con un rayo láser (o dispositivos similares de energía) se va curando la resina, para que solidifique en las partes que interesa. Luego que la primera capa es generada, la plataforma baja una altura determinada y se comienza a realizar la siguiente capa. La fuente de energía, el láser, vuelve a curar la resina en la siguiente capa. Y así sucesivamente capa por capa.
En algunos casos, la proyección se realiza desde abajo, se polimeriza esa capa, se levanta el objeto que se está formando y se vuelve a polimerizar otra capa. Y así sucesivamente.
Una vez terminado el proceso de impresión, se limpia la pieza con un solvente y se puede terminar de curar en un horno con calor, luces ultravioleta o similares.
VENTAJAS POLIMERIZACIÓN CON LUZ
Este método tiene dos ventajas muy grandes respecto a otros métodos. • Tiene una gran definición; definición fotográfica; Se pueden realizar piezas detalladas. Se puede llevarlo a escalas de micro fabricación.
• Se puede exponer toda una capa entera al mismo tiempo.
DESVENTAJAS POLIMERIZACIÓN CON LUZ
• La resina es costosa respecto a otros materiales de impresión.
• Para determinadas piezas se tiene que diseñar el material de soporte para que puedan ser ejecutadas.
IMPRESIÓN 3D POR MÉTODOS DE EXTRUSIÓN DE MATERIAL
Los nombres de estas técnicas son:
• Fused deposition modelling (FDM)
• Molten Polymer Deposition. (MPD)
Técnica de manufactura aditiva donde la pieza es generada por sucesivas deposiciones ordenadas de material.
El material termoplástico, usualmente un filamento bobinado es extruido a través de una boquilla. (El Hotend). El material solidifica al poco tiempo de salir de la boquilla.
La boquilla deposita el material en forma ordenada y controlada. Control del recorrido, de las temperaturas, de los movimientos, de las velocidades, de las aceleraciones y del caudal de material aportado.
El material extruido solidifica al poco tiempo de haber sido depositado adhiriéndose al material existente.
La boquilla recorre un camino prefijado por capa depositando el material. Finalizada una capa, se altera la altura y se comienza a realizar el camino de la capa siguiente. La nueva capa apoya en la anterior. Así sucesivamente se realizan varias capas, cada una con su “recorrido”. La sucesión de capas va formando la pieza deseada.
Se utilizan motores para posicionar espacialmente la boquilla y para traccionar al filamento. Los motores son motores de movimiento preciso; en general se utilizan motores paso a paso.
Para generar las capas y el recorrido, el modelo 3d a imprimir es facetado, cortado, subdividido en capas horizontales. Cada capa es convertida en un camino, en un recorrido que tendrá que hacer la boquilla.
Un programa define los movimientos necesarios para realizar la impresión. El software define el camino que debe realizar la boquilla (nozzle) para ir depositando el material.
Además del uso de filamentos, también existen métodos por tolva, donde el material es aportado en forma granular.
VENTAJAS DE LA EXTRUSIÓN DE MATERIAL
• Es una tecnología accesible y no tan complicada de aprender.
• Hay variedad de materiales disponibles para utilizar con esta tecnología.
• Es una tecnología limpia y puede estar en oficinas.
DESVENTAJAS DE LA EXTRUSIÓN DE MATERIAL
• Para algunos diseños necesita un material de soporte, que será el sostén de la pieza a realizar.
