La impresión 3D es un proceso de fabricación que construye capas para crear un objeto sólido tridimensional a partir de un modelo digital.
Para imprimir un objeto tridimensional, el fabricante utiliza un programa de diseño asistido por computadora (CAD) para crear un modelo digital que se corta en secciones transversales muy finas llamadas capas. Durante el proceso de impresión, la impresora 3D empieza por la parte inferior del diseño y va acumulando capas sucesivas de material hasta terminar el objeto.
En el pasado, el coste de la impresión 3D era elevado y la tecnología sólo la utilizaban las grandes empresas, pero el desarrollo de las impresoras 3D de escritorio ha hecho que la tecnología sea más accesible a las pequeñas y medianas empresas y a los usuarios domésticos. Hoy en día, las impresoras 3D se utilizan para crear cualquier cosa, desde un nuevo juguete o una pieza de motocicleta hasta la fabricación de prototipos para pruebas. Antes de que existieran las impresoras 3D, crear un prototipo llevaba mucho tiempo y era caro, ya que requería artesanos cualificados y maquinaria específica. En lugar de enviar las instrucciones de modelado a una empresa de producción, los avances en impresión 3D han permitido a las empresas subcontratar la producción de prototipos de forma regular.
A Michael Feygen se le atribuye el desarrollo de la primera impresora 3D en 1985. La impresión 3D se conoce con muchos nombres; según el contexto, el término también puede denominarse prototipado rápido, estereolighografía, modelado arquitectónico o fabricación aditiva. Las distintas impresoras 3D utilizan materiales diferentes para construir las capas. Algunas utilizan polímero líquido o gel; otras, resina, que suele ser más cara.
Ejemplos de impresión 3D
La impresión 3D engloba muchas formas de tecnologías y materiales, ya que se está utilizando en casi todas las industrias que se puedan imaginar. Es importante verla como un conjunto de industrias diversas con una gran variedad de aplicaciones diferentes.
Algunos ejemplos:
- productos de consumo (gafas, calzado, diseño, muebles)
- productos industriales (herramientas de fabricación, prototipos, piezas funcionales de uso final)
- productos dentales
- prótesis
- maquetas y modelos arquitectónicos a escala
- reconstrucción de fósiles
- replica de artefactos antiguos
- reconstrucción de evidencia en patología forense
- accesorios de película
¿Qué materiales se usan para la impresión 3D?
Materiales de inicio
PLA. Derivado de recursos orgánicos renovables y fácil de imprimir, el PLA es el filamento ideal para principiantes. El PLA también tiene grandes propiedades visuales, por lo que es el filamento de impresión 3D más popular. Sin embargo, es resistente a las bajas temperaturas y, en comparación con otros materiales, existe una mayor probabilidad de que sus propiedades mecánicas se degraden con el tiempo. Por estas razones, el PLA no suele ser la primera opción para aplicaciones funcionales y mecánicas.
PETG. Gracias a una combinación equilibrada de propiedades, el PETG se ha convertido en uno de los materiales de impresión 3D más utilizados. Podría clasificarse fácilmente como «material de ingeniería», pero también es una buena opción para principiantes gracias a su buena imprimibilidad. Combina la resistencia a los impactos y a los productos químicos con buenas propiedades térmicas, además de ser más barato que muchos otros materiales de ingeniería, por lo que para muchos usuarios es el filamento preferido para aplicaciones de ingeniería.
Materiales de ingeniería
Nilón. Gracias a su resistencia química y su capacidad para soportar grandes esfuerzos mecánicos, el nailon es una opción versátil para piezas de uso final.
ABS. Al ofrecer propiedades mecánicas y de resistencia al calor superiores a las del PLA, el ABS es un material para aplicaciones más exigentes. Sin embargo, puede ser difícil imprimir con él, especialmente en una impresora 3D más barata de estructura abierta. Una cámara de impresión cerrada y una temperatura controlada proporcionan una experiencia mucho más fiable.
Materiales flexibles
TPU. Con sus propiedades similares a las del caucho, el TPU puede retorcerse, estirarse y soportar impactos sin problemas.
PP. Semiflexible y resistente a la fatiga, el PP (o polipropileno, como quizá lo conozca) es ideal para aplicaciones que necesitan cierta flexibilidad, como bisagras o contenedores de líquidos.
Materiales especiales
Materiales compuestos. Estos filamentos combinan un polímero con fibras de otro material para mejorar sus propiedades. Existen dos categorías principales. Los materiales compuestos de ingeniería, que incluyen fibras de vidrio, carbono o metal, ofrecen propiedades mecánicas mejoradas, como resistencia y rigidez. Y para propiedades visuales únicas, hay opciones de materiales compuestos como filamentos cerámicos o de madera para impresión 3D, o incluso que brillan en la oscuridad. (Nota: las fibras de los filamentos compuestos pueden provocar abrasión, así que compruebe que su impresora es compatible antes de utilizarlos).
Aunque a veces se solapan con las categorías anteriores, hay muchos más filamentos especializados para impresión 3D por descubrir en el mercado, como los materiales ESD-safe o ignífugos.
Materiales metálicos. Los sistemas metálicos de impresión 3D existen desde hace mucho tiempo. Pero sólo recientemente la impresión en metal se ha vuelto más asequible y accesible. Hoy en día, las asequibles impresoras 3D FDM de escritorio están revolucionando el sector al producir piezas en grados de acero inoxidable como 17-4 PH y 316L. Esta técnica de impresión 3D requiere un procesamiento posterior adicional, en el que las piezas impresas en 3D se desbastan y sinterizan para eliminar el plástico no deseado y dejar una pieza metálica resistente. La impresión 3D de metal ofrece ventajas sobre el fresado de metal, ya que pueden crearse formas más complejas y las piezas pueden ser incluso huecas y más ligeras.
Materiales de soporte
Cada nueva capa de una impresión 3D requiere que la capa inferior la soporte. Los problemas surgen cuando el diseño de una impresión requiere un saliente o un elemento suspendido en el aire. Entonces, estos materiales literalmente lo «soportan» durante el proceso de impresión y se retiran después. Los soportes pueden imprimirse con el mismo material que el resto de la impresión, pero su retirada puede afectar a la calidad de su superficie y a su precisión dimensional. Para evitarlo, se han desarrollado materiales de soporte especializados.
Material de soporte soluble. Los materiales de soporte solubles son disolubles, por lo que no hay riesgo de dañar la pieza al retirarlos manualmente. El material de soporte PVA se disuelve en agua, mientras que el HIPS requiere el disolvente d-limoneno.
Breakaway. En algún lugar entre las opciones mencionadas hasta ahora, un material como Ultimaker Breakaway es un material de soporte distinto que se retira manualmente. Esto hace que el proceso sea más rápido que esperar a que se disuelva, manteniendo la precisión dimensional de la pieza.