Impresion 3d by dianatruja

TECNOLOGÍA R

No. 24

IMPRESION 3D OCTUBRE 2017 REVISTA NACIONAL DE ARQUITECTURA Y DISEÑO $40.00

ÍN

¿QUÉ ES? 1-4

S I H

O T

IR A -7 5

CONTENIDO

S A ร G 3D LO i รณ n NO r e s C p E T im de

LIC

S E N

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¿QUÉ ES? Todos conocemos y hemos utilizado alguna vez una impresora de tinta o láser convencional, ambas restringidas a las dos dimensiones, pero en el caso de las impresoras tridimensionales haberlas probado ya no es tan común. A pesar de su enorme expansión, que cada vez hace más fácil su uso por parte de empresas y consumidores, todavía se ve en muchos casos como algo lejano y poco conocido.

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Con las impresoras tridimensionales tenemos, una tercera dimensión que permite dar volumen a los “dibujos”. De esta forma, basta con tener un modelo 3D de un objeto, que luego, gracias a un software especial se d iv i d i r á e n c a p a s q u e i re m o s imprimiendo una encima de otra como en una impresora convencional. La gran diferencia es que en lugar de impr imir tinta sobre papel, normalmente lo que hacemos es ir capa por capa depositando un material fundido que se va enfr iando, o endureciendo un material líquido en zonas concretas, o incluso soltando tinta de colores con una especie de pegamento en un material en polvo. Esta tecnología también encuentra uso en campos tales como joyería, calzado, diseño industr ial, arquitectura, ingenieria y contruccion, industrias médicas, educación, ingeniería civil, entre otros.

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HISTORIA ¿Es la impresión tridimensional algo reciente? Aunque su enorme presencia actual nos podría hacer pensar que sí, realmente, tal como la conocemos hoy en día nació en 1984, año en que Chuck Hull creó la primera impresora tridimensional, para poco después, en 1986, fundar la empresa 3D Systems en California y desarrollar la primera impresora tridimensional comercial, basada en la estereolitografía (SLA). En los años 1980 se desarrollaron equipos y materiales de fabricación de aditivos tempranos. En 1981, Hideo Kodama, del Instituto Municipal de Investigaciones Industriales de Nagoya, inventó dos métodos de P. 5

CHUCK HULL

de fabricación AM de un modelo de plástico tridimensional con un polímero fotoendurecible. Pero el 16 de julio de 1983, Alain Le Mahuate Olivier de Witte y Jean Claude André presentaron s u p a t e n t e p a ra e l p ro c e s o d e esteriolitografía. La aplicación de los inventores franceses fue abandonada Luego en 1984, Chuck Hull de 3D System Corporation desarrolló un sistema prototipo basado en el proceso conocido como e s t e r e o l i t o g r a f í a

Luego en 1984, Chuck Hull de 3D System Corporation desarrolló un sistema prototipo basado en el proceso c o n o c i d o como estereolitografía, en el que se añaden capas mediante el curado de fotopolímeros con láseres de rayos ultravioleta. La contribución de Hull fue el diseño del formato de archivo STL ampliamente aceptado por el software de impresión 3D, así como las estrategias digitales de corte y relleno comunes a muchos procesos actuales.

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TECNOLOGÍAS

DE IMPRES

Las impresoras 3D forman parte de lo que se conocen como procesos de fabricación aditiva. Estos procesos son aquellos que permiten fabricar un objeto d e s d e c e ro d o n d e l a s máquinas van añadiendo material hasta conformar la pieza ﬁnal.

L o s p ro c e s o s a d i t i vo s incluyen, entre otros, todas las tecnologías de Prototipado Rápido (Rapid Prototyping) con métodos como la impresión 3D: FDM, FFF, Estereolitografía (SLA) o el Sinter izado Selectivo Láser (SLS).

En la fabricación tradicional como puede ser el mecanizado mediante torno de control numérico se parte de un bloque de material sobre el que se empiezan a realizar operaciones quitando capas hasta dejar la pieza que se quiere obtener.

Todos los procesos de fabricación aditiva tienen en común el hecho de que pueden generar geometrías muy complejas de una forma muy rápida. En todos los casos, los objetos presentan una textura material de capas muy ﬁnas, casi imperceptibles.

La fabricación de un objeto a través de la impresión 3d se puede conseguir a través de 3 técnicas bien diferenciadas

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ESIÓN

Mark Villacampa, quien lleva dentro de este mundo desde la llegada de las impresoras RepRap y que ha realizado recientes análisis de las últimas impresoras 3D del mercado y analizado el modelo de negocio de la impresión 3D nos da la clave para la creciente popularidad de la impresión 3D: “El boom reciente de la impresión 3D personal se debe principalmente al vencimiento de determinadas patentes relacionadas con la tecnología FDM. La tecnología protegida anteriormente por estas patentes hizo posible el nacimiento del proyecto RepRap en el año 2005. Todas las compañías que se encuentran actualmente dentro del mercado de la impresión 3D están impulsadas por el éxito del proyecto RepRap.”

La tecnología de Modelado de fusión por deposición (FDM) es un método poderoso de fabricación aditiva patentado por Stratasys.

FDM

FDM construye modelos de conceptos, prototipos funcionales y piezas de uso ﬁnal e termoplásticos estándar, de grado de ingeniería y alto rendimiento. Es la única tecnología de impresión 3D profesional que usa termoplásticos de grado de producción, así es que las piezas no tienen r ival en fortaleza mecánica, térmica y química.

MODELADO POR DEPOSICIÓN

¿Cómo funciona FDM? Las impresoras 3D que ejecutan la tecnología FDM construyen las piezas capa por capa al calentar el material termoplástico hasta una estado casi líquido y e x t r u d i r l o s e g ú n r u t a s c o n t ro l a d a s p o r l a computadora. FDM usa dos materiales para ejecutar un trabajo de impresión: material de modelado, que constituye la pieza terminada, y el material de soporte, que actúa como estructura. Las celdas de material de la impresora 3D transmiten los ﬁlamentos de material al cabezal de impresión, que se mueve en coordenadas X e Y, a la vez que deposita el material para completar cada capa antes de que la base se mueva hacia abajo en el eje Z y comience la capa siguiente. Cuando la impresora 3D termina de construir, el usuario retira el material de soporte rompiéndolo o lo disuelve en detergente y agua y la pieza está lista para usar. P. 11

Impresoras 3D potenciadas por la tecnología FDM *Mojo *uPrint SE *uPrint SE Plus *Fortus 900mc

3D MEKANIC TRABAJOS DE: *Impresión 3D $40 Placa 20 X 25 PLA y ABS Extensión: .plt

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ESTERIOLITOGRAFÍA

La estereolitografía es una tecnología de fabricación aditiva (impresión 3D) para la creación de prototipos, modelos o piezas ﬁnales, uniendo capas de resina epoxi polimerizada por un láser ultravioleta de baja potencia.

¿Cómo funciona? Una vez dibujada la geometría 3D a fabricar, se decide la posición de fabricación y se secciona en capas horizontales de 0.1mm aproximadamente (dependiendo de la precisión requerida). Un programa informático organiza y traduce la información de un archivo en formato .stl generando la información de cada capa. El archivo .stl es el interfaz que se utiliza para traducir los archivos CAD 3D. Un láser de luz ultravioleta va dibujando y curando estas capas en la superficie de la resina epoxi líquida contenida en una cubeta; cada capa queda pegada a la anterior por el mismo efecto del láser; también se deben fabricar a la vez unos soportes para fijar la pieza a una base en forma de reja que la mantiene posicionada y que va bajando en cada capa; estos soportes garantizan que la parte fabricada no cae o se deforma. Una vez fabricada la pieza, ha de pasar por un proceso de limpieza, retirada de los soportes y un post-curado en un horno de luz ultravioleta para quedar totalmente solidificadas.

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SLA

¿Cómo funciona? Antes de la impresión, la concepción del objeto es realizada a partir de un software d e C A D ( C AT I A , S o l i d Wo r k s , ProEngineer por ejemplo) para que este sea enviado a una impresora en formato numérico. Luego, la impresión se realiza capa por capa, a partir de polvos fusionados, gracias a la temperatura generada por un láser Co2. Uno de los principales beneﬁcios de SLS es que es capaz de producir geometrías que ninguna otra tecnología puede. Es capaz de producir piezas de gran durabilidad para ensayos en el mundo real y fabricación de moldes.

SLS SINTERIZACIÓN POR LÁSER SELECTIVA La tecnología SLS utiliza un láser para endurecer y unir pequeños granos de plástico, cerámica, vidrio, metal (hablamos en un ar tículo diferente sobre la sinterización directa de metales) u otros materiales en capas en una estructura dimensional tridimensional. El láser traza el patrón de cada sección transversal del diseño 3D sobre un lecho de polvo. Después de que se construye una capa, la cama baja y otra capa se construye encima de las capas existentes. La cama entonces continúa bajando hasta que cada capa es construida y la pieza es completa.

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APLICACIONES as aplicaciones de impresión 3D cubren diversos sectores, desde la educación a la industria, y toda la cadena de valor desde prototipos hasta gestión de piezas de repuesto.

rótesis, piezas de ingeniería, juguetes, joyas y esculturas basadas en geometría tridimensional, objetos de uso común o para decorar, comida impresa en restaurantes y panaderías, tejidos impresos a partir de células madre, incluso armas, jardines, ropa y calzado personalizado, instrumentos musicales, hamburguesas y terrones de azúcar, muebles o casas y hasta coches. Casi todo parece poder salir ya de una impresora 3D. En realidad ya afecta a todo tipo de sectores de actividad.

ROPA La innovaciรณn en el campo de la moda tiene mucho que ver con la creciente demanda de ropa cada vez mรกs personalizada, utilizando la impresiรณn 3D se podrรกn crear modelos de prendas de todo tipo hechas a medida para cada persona como vestidos, camisetas y hasta ropa interior.

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HERRAMIENTA Los sistemas de producción 3D Performance construyen herramientas de fabricación en materiales a nivel de producción, que incluyen termoplásticos de ingeniería de alto rendimiento como el ULTEM 9085. Con la tecnología FDM, puede producir plantillas, ﬁjaciones, maestros de herramientas e incluso herramientas de producción de bajo volumen dentro de la empresa en horas o días.

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JUGUETES Ya es posible crear juguetes del gusto de los niños, variando desde pequeñas ﬁguras de un cuerpo simple hasta estructuras más complejas y grandes formadas por varias impresiones de menor tamaño. Imagina que tus niños pudieran crear sus propias juguetes a partir de dibujos que hayan hecho. ¡Es una genialidad! En este caso no es algo que se pueda hacer en casa ya que lleva un proceso de imprimación del dibujo en la ﬁgura una vez impresa en 3D; visita Crayon Creatures

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ARQUITECTURA Durante mucho tiempo, se han usado las simulaciones por computadora en la ingeniería y arquitectura. Sin embargo, la visualización de ediﬁcios se hace tradicionalmente mediante modelos a escala realizados en madera o en cartón espuma. En la actualidad, la impresión en 3 D c o m b i n a l a p re c i s i ó n d e l a s simulaciones por computadora con lo palpable de los modelos a escala. Esta aplicación requiere una comprensión del concepto y del proceso del diseño arquitectónico, además de tener nociones de escala, proporción, espacio, forma y estructura.

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INNOVACION

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FUTURO

DE LA IMPRESION TRIDIME P. 23

ENSIONAL

stá claro que las impresoras 3D todavía se encuentran en muchos casos en su infancia y van a seguir evolucionando durante los próximos años hasta llegar a ser una parte muy importante de nuestra sociedad y de como entendemos la fabricación de objetos y productos. La mayoría de analistas la consideran ya una de las tecnologías más prometedoras y con mayores posibilidades de expansión de este siglo, a la par con la energías alternativas.

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Como ya hemos visto en los d i f e re n t e s u s o s q u e t i e n e n actualmente y que se están desarrollando para el futuro, seguramente veremos su división y especialización en tres grande campos, claramente diferenciados. Por un lado su desarrollo industrial seguirá buscando aumentar el volumen de impresión y rapidez, así como su aplicación tanto en mater iales estructurales convencionales como en otros alternativos. Veremos por tanto una mayor integración entre los sistemas aditivos, sustractivos y de c a m b i o d e f o r m a , p a ra u n desarrollo más eﬁcaz y con menor gasto de materiales y energía, tanto en la creación de ediﬁcios como de maquinaría, vehículos y productos de fabricación masiva, incluyendo dispositivos, ropa y objetos diversos de uso diario. La impresión tridimensional como sistema de producción habitual en la industria hará que la personalización sea algo mucho más habitual y probablemente la producción en los próximos años empiece a centrarse más en el usuario, sus necesidades individua-

les, que en la fabricación masiva, permitiendo un crecimiento más sostenible. El valor añadido se centrará no en la cantidad sino en el grado de adecuación al usuario. Otro campo de expansión será justamente lo que se nos muestra hoy por hoy cada vez más cercano, su desarrollo como sistemas de creación de objetos en oﬁcinas, talleres y casas particulares. Las impresoras 3D terminarán siendo un periférico tan normal como las impresoras convencionales, que incluso podrían empezar a entrar en decadencia igual que está pasando con los ordenadores personales, confor me los dispositivos móviles y wearables vayan normalizándose. Pero este desarrollo en el ámbito del consumo además tendrán una gran importancia en el reciclaje, haciendo que el plástico y otros elementos de desecho terminen reutilizándose cada vez más directamente por la población, al poder darles una nueva forma de manera incluso más sencilla que reciclando papel.

BIO MEDICINA La impresión 3D aplicada en la medicina es un proceso que consiste en la creación de órganos artiﬁciales a partir de un modelo digital con la ayuda de una impresora 3D ne contraposición a las metodologías de reproducción genética. En aplicaciones no biológicas, el proceso de impresión 3D es relativamente rápido; solo bastan tres minutos para el escaneo, dos horas para procesar los datos, y entre cuatro y ocho horas para completar la impresión de los materiales deseados. En los últimos años la disminución de costes de producción de las impresoras 3D y la adaptación del código abierto del software que emplean las impresoras está acelerando su expansión, lo cual ha empezado a tener un impacto en otros campos de la ciencia, como en la biología y medicina. Actualmente se han desarrollado métodos de impresión 3D de modelos de segmentos corporales utilizando imágenes de tomografía computarizada u otro tipo de escaneo, lo que permite -

realizar réplicas de secciones corporales. Éstos generan un símil de la sección corporal real y tangible, que conserva las proporciones, las relaciones topográﬁcas, la morfología y el color, sin peligro de descomposición ni contaminación.

ALIMENTOS La impresión 3D de alimentos ofrece una serie de beneﬁcios potenciales. Puede ser saludable y bueno para el medio ambiente, ya que puede ayudar a convertir los ingredientes alternativos, como proteínas de algas, hojas de remolacha, o los insectos en productos sabrosos.También abre la puerta a la personalización de los alimentos y por lo tanto ajustar con las necesidades individuales y preferencias.

una diferencia notable entre la comida impresa y la comida artesanal . La capa por la naturaleza de la capa ha dado lugar a ciertos alimentos como las galletas que son "friables" en textura. Estos problemas menores que la industria tendrá que superar para iniciar una adopción más amplia. Sin embargo, la comida impresa 3D parece inevitable en algún momento. Es una solución a tantos problemas en la industria de restaurantes. Problemas como desperdicio, almacenamiento, transporte y mano de obra.

Sin embargo, la impresión de alimentos todavía está en la fase de desarrollo. Mientras que algunos restaurantes lo utilizan como un truco, esto es porque sigue siendo una idea de nicho a los ojos de muchos consumidores. Los consumidores también han observado que hay P. 26

OCTUBRE 2017

Elaboró:

Diana Soledad Trujillo Vásquez Semestre:

7o. C - Restauración y Conservación Universidad:

UABJO Facultad:

Arquitectura “5 de Mayo”

DIBUJO Y DISEÑO BIDIMENSIONAL