REVISTA DIGITAL SOBRE impresoras 3D POR: JUAN PEREZ 2017
Una impresora 3D es una máquina
extrusión de material, cama de polvo,
capaz de realizar réplicas de diseños en
laminación de metal, depósito metálico.
3D,
creando
piezas
o
maquetas
volumétricas a partir de un diseño hecho por ordenador, descargado de internet o
Existen múltiples modelos comerciales: •
recogido a partir de un escáner 3D.
de sinterización láser, donde un suministrador va depositando
Surgen con la idea de convertir archivos
finas capas de polvo de diferentes
de 2D en prototipos reales o 3D. Comúnmente se ha utilizado en la prefabricación de piezas o componentes,
metales
(acero,
aluminio,
titanio...)
y
láser
un
a
continuación funde cada capa
en sectores como la arquitectura y el diseño industrial. En la actualidad se está extendiendo su uso en la fabricación de todo tipo de objetos, modelos para vaciado, piezas complicadas, alimentos, prótesis médicas (ya que la impresión 3D permite adaptar cada pieza fabricada a las características exactas de cada paciente),
etc.
con la anterior. •
de estereolitografía, donde una resina fotosensible es curada con haces
La impresión 3D en el sentido original
material en una cama o plataforma por diferentes métodos de fabricación, tales como polimerización, inyección de aporte,
inyección
de
aglutinante,
luz
ultravioleta,
solidificándola.
del término se refiere a los procesos en los que secuencialmente se acumula
de
•
de compactación, con una masa de polvo que se compacta por estratos.
•
de adición, o de inyección de polímeros, en las que el propio material se añade por capas.
Según el método empleado para la compactación del polvo, se pueden clasificar en: •
Impresoras 3D de tinta: utilizan una
tinta
aglomerante
para
compactar el polvo. El uso de una tinta permite la impresión en diferentes colores. •
Impresoras 3D láser: Es un láser que transfiere energía al polvo
haciendo
que
se
polimerice. Después se sumerge en un líquido que hace que las zonas
polimerizadas
se
solidifiquen. Una vez impresas todas las capas sólo hay que sacar la pieza. Con ayuda de un aspirador se retira el polvo sobrante, que se reutilizará en futuras impresiones.
Impresoras 3D de tinta En el caso de las impresoras de tinta, el polvo compositivo utilizado puede ser a base de escayola o celulosa (el más común es el de escayola). El resultado es bastante frágil, por lo que conviene someter la pieza a una infiltración a base de cianocrilato o epoxi para darle la dureza necesaria. Las piezas hechas con polvo de celulosa pueden infiltrarse con un elastómero para conseguir piezas flexibles.
•
La ventaja es que es un método más rápido y económico, aunque las piezas son más frágiles.
Impresoras 3D láser
impresoras y en robótica (RepRap). Cuentan con un enorme potencial y son las que mayor presencia tienen en el mercado. Sus usos son tantos como actividades productivas hay.
Usos actuales En medicina El campo de la medicina es uno de los más avanzados en cuanto al uso de las impresoras 3D. En Estados Unidos, la FDA aprobó en agosto de 2015 el primer medicamento que puede ser producido por impresión 3D. El medicamento se llama Spritam y se utiliza para el tratamiento de la epilepsia. La impresión 3D de medicamentos puede permitir a los médicos recetar dosis más precisas, ajustadas a las necesidades de cada paciente.1
Impresoras que inyectan polímeros Determinadas impresoras usan filamentos de PLA, ABS, TPUV, Nylon, ... (filamento de plástico termoplástico), estas funden el plástico construyendo con él capas muy finas sobrepuestas para crear el objeto. Estos materiales admiten el pulido posterior de la pieza, al contrario que las impresoras 3D de tinta. •
La ventaja es que las piezas son más resistentes, aunque el proceso es más lento y más costoso.
La tecnología FDM o FFF es la más extendida. Se funden los filamentos) en una o más cabezas de extrusión, que depositan el plástico por capas, siendo impresoras utilizadas habitualmente para prototipado rápido, incluso para fabricación de piezas para las mismas
Prótesis Existen impresoras que son capaces de crear guías quirúrgicas y modelos dentales.2 Las guías quirúrgicas se usan para que el dentista sepa exactamente dónde debe colocar un implante. Pero lo que es más sorprendente es que ya se han realizado implantes de prótesis más allá de la odontología. Es el caso de un estudiante de secundaria de Colorado, que ha creado una prótesis robótica con una impresión 3D. Este brazo robótico tiene un coste de 500 dólares, unas 160 veces inferior a los que se construyen por los métodos tradicionales, por lo que podría llegar a la mayoría de los hogares, independientemente de su poder de adquisición. El brazo es controlado por ondas cerebrales y tiene un diseño robusto y avanzado. En agosto del 2013, este estudiante estaba ya trabajando en la tercera generación de esta creación.3
Por otro lado, existe un proyecto denominado Project Daniel,4 de Not Impossible, que fue iniciado en diciembre del 2013. Daniel Omar, de quien toma nombre el proyecto, perdió ambos brazos en la guerra del Sudán en 2012, con tan sólo 14 años. Al conocer la noticia, Mick Ebeling viajó hasta el lugar y decidió crear la fundación Not Impossible. De esta manera, inicialmente creó una prótesis de brazo para Daniel, creada con una impresora 3D. Una vez alcanzado este objetivo, se creó en Sudán la primera escuela taller de prótesis, desde la que se crean varias prótesis semanalmente. Así, un gran número de niños pueden disfrutar de lo que para ellos es un privilegio, ya que sin estas máquinas de tres dimensiones la creación de las prótesis alcanza precios desorbitados que pocas familias pueden permitirse. Una de las grandes ventajas que ha ofrecido la creación de prótesis es que las instrucciones a seguir para crear una son públicas en Internet. Así, cualquiera puede acceder a ello y no supone un sobrecoste ni económico ni de conocimiento. Una de las ventajas de este gran avance es que en el caso de los niños, que se encuentran en edad de crecimiento, se puede crear varias prótesis mientras siga su crecimiento sin tener que gastar una millonada con cada nueva. Hay muchas personas que se inician por su cuenta en este mundo de las impresoras 3D, como es el caso de un padre que descubrió estas máquinas gracias a la publicación en la web de dichas instrucciones para crear una mano. Trasplantes Mucha gente sufre accidentes que le provocan heridas tan graves que necesitan una reconstrucción de algunas partes del cuerpo. Existen dos casos: que necesiten coger piel de una parte del
cuerpo y colocarla en la lesión, cosa muy dolorosa, o que necesiten reconstruir algún hueso. En ambos casos las impresoras en tres dimensiones pueden ayudarnos. En el primer caso, ya se ha dado la primera creación de un material con propiedades parecidas a las del tejido humano. Este tipo de material está compuesto por miles de gotas de agua conectadas y encapsuladas dentro de películas de lípidos y pueden llevar a cabo algunas de las funciones de las células, e interactuar con los demás tejidos de nuestro cuerpo. Estas ‘redes de gotas’ son totalmente sintéticas, no cuentan con genoma y no se replican.5 En el segundo caso, en marzo de 2014 se le reconstruyó el rostro a un joven que había sufrido un accidente de moto. Inicialmente, cuando ingresó en el hospital después del accidente, los doctores intentaron la reconstrucción de su rostros de la mejor forma posible, manualmente, pero no pudieron hacerlo del todo bien, pues podría verse comprometida la visibilidad de su ojo izquierdo. Gracias a las nuevas tecnologías de modelado en 3D, realizaron una recreación de su cráneo antes del accidente, se seleccionaron partes a reemplazar y se imprimieron en 3D, implantando estas mediante una operación.6 Así, han podido reconstruirle todo el rostro y permitiéndole llevar una vida relativamente normal. Por otro lado, un grupo de médicos de la Universidad de Pekín imprimió una vértebra, siendo éste el primer caso. Se la implantaron con éxito a un niño de 12 años en una operación de 5 horas, después de retirarle la suya que contenía un tumor maligno. Esta vértebra está creada con titanio y tiene unos pequeños poros de forma que el hueso pueda crecer dentro y no obstaculice el crecimiento,
de manera que no son necesarios tornillos u otras conexiones.7 Órganos En las impresoras 3D usadas para crear órganos se usan células vivas como material para imprimir. A partir de éstas es posible generar un órgano para implantárselo a una persona. Es uno de los objetivos más esperados, ya que hay enormes colas de espera para que las personas que necesitan un órgano lo reciban, y a diario mueren varias de ellas debido a la espera demasiado larga. Existen varios grupos estudiando la creación de distintos órganos, siendo el corazón el gran objetivo. De momento, hay un grupo de ingenieros de la Universidad de Connecticut que ha creado riñones artificiales.8 Su objetivo es que estos órganos sean trasplantados a seres humanos y tengan las mismas funcionalidades que un riñón natural, y parece que no falta mucho para alcanzar esta meta. Por otro lado, Organovo informó que el año 2014 saldría el primer hígado creado con una impresora de tres dimensiones. De momento el año 2013 disponían de réplicas en miniatura pero que ya tenían las funcionalidades de uno natural.9