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Guía de Impresión 3D: ¿para qué y para quién?

En esta guía está todo lo que necesitas saber sobre la impresión 3D, para comprender los principales problemas de la tecnología y las aplicaciones que se crean.

Para entender mejor su uso, cubriremos varios aspectos.

La historia de la impresión 3D

La tecnología no es nueva, ya que celebró su 30 aniversario en 2014. ¿Cómo nació la impresión 3D? ¿Quiénes fueron los fundadores de ayer y los grandes ganadores de hoy en día? ¿Cómo Francia ha permitido que las primeras patentes relacionadas con la impresión 3D se introduzcan en los EE. UU.? ¿Quién es el fundador de la impresión 3D?

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Los principios de la Impresión 3D

En un lenguaje popular y público en general, explicaremos cuáles son los tres principios principales que sustentan la fabricación aditiva. ¿por qué a veces usamos el término “fabricación aditiva” en lugar del término “impresión 3D” para describir e imaginar mejor la realidad de la tecnología?

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Los beneficios de la impresión 3D

Todo esto está bien, pero ¿por qué usar la impresión 3D para mi proyecto mientras que las tecnologías como la inyección de plástico o la fundición de metales siempre han existido y funcionan muy bien? Es posible producir formas complejas que no se pueden realizar con estas técnicas tradicionales. ¡Decimos sí a la liberación de formas creativas!

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El mercado de la impresión en 3D

Si crees que la impresión en 3D es para los aficionados al bricolaje del domingo para hacer cabezas de Yoda o reemplazar los anillos en su cortina de baño, te sorprenderás. Por ejemplo, descubriras que el mercado global para la impresión 3D se estima en 20 mil millones de dólares en 2020.

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Zonas de actividad

Con semejante promesa económica, el mundo entero está interesado e invierte. En los Estados Unidos, en Alemania, Singapur y Francia. Pero también en Argentina. Una impresión 3D hecha en Argentina, ¿es posible? Descubra en este capítulo cuáles son, por ejemplo, los puntos fuertes de cada país en este sector.

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Ejemplos de objetos impresos en 3D

Para concluir y hacerle comprender la realidad de la tecnología, presentaremos algunos ejemplos de proyectos de impresión 3D, centrándonos en los beneficios que se buscan para cada producción.

Ir más allá en el uso de impresoras 3D, los diferentes servicios y aplicaciones por sectores, los materiales en cuestión. Mejor comprensión de las técnicas de fabricación aditiva y modelado 3D.

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Técnicas de modelado 3D

Quién habla de impresión 3D, habla de modelado 3D. Todo empieza en el desarrollo de la idea.

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Técnicas de fabricación aditiva

Hay muchas técnicas de impresión 3D. La diversidad de materiales no permite obtener una sola técnica. Estas técnicas permiten obtener resultados sustancialmente diferentes, que no requieren el mismo tipo de equipo o el mismo proceso mecánico.

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Impresión 3D: una revolución en movimiento.

Aquí presentamos una breve historia de la impresión 3D, centrada principalmente en los desarrollos tecnológicos.

16 de julio de 1984 se presenta la primera patente de impresión 3D (llamada «fabricación aditiva»). Los creadores son franceses: Jean-claude André, Olivier de Witte y Alain le Méhauté en nombre de la empresa CILAS ALCATEL. 

1°  de agosto de 1984 el estadounidense Chuck Hull presenta la patente sobre la tecnología de impresión 3D de estereolitografía (SLA estereolitografía Aparato). Esta patente no solo dará el nombre de la extensión del archivo de impresión .stl, sino que también dará origen a una empresa líder: 3D Systems , gigante de la fabricación de impresoras 3D. 3D Systems lanzará a finales de 1988 la primera impresora 3D, la SLA-250.

En 1987, el proceso de sinterización por láser selectivo (o SLS para el sistema de láser de sinterización) fue inventado por la compañía DTM corp. Este nuevo proceso de fabricación aditiva consiste en la producción de capa por capa de polvos poliméricos mediante sinterización por láser.

En 1988, otra empresa estadounidense, Stratasys fundada por Scott Crump, lanzó una nueva tecnología basada en la fabricación de aditivos capa por capa: el proceso FDM para el modelado de deposición fundida. Esta técnica eventualmente dará origen a las impresoras personales del hogar tal como las conocemos hoy.

En 1995, se introdujo la tecnología de impresión láser 3D de metal (DMLS). La tecnología es similar a la de la sinterización selectiva por láser pero adaptada a los metales, con un láser aún más potente.

En 2003, MCor Technologies introdujo un nuevo proceso, 3DPP (3D Paper Printing). La impresión 3D utiliza papel A4 agregado en capas sucesivas con un pegamento especial, y junto con una cuchilla de punta de tungsteno para cortar la forma.

En 2005, la empresa ZCorporation lanza la primera impresora a color, trabajando en el mismo proceso de cuatro colores que las impresoras en color 2D que conocemos. La impresión en la altura en capas sucesivas es posible gracias a un material de tipo mineral agregado por una carpeta de pegamento.

En 2006 aparece por primera vez un proyecto de impresora 3D de código abierto que allanará el camino para futuras impresoras domésticas: el proyecto RepRap se inició en 2004 por el Dr. Adrian Browyer, entonces profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Bath en el Reino Unido.  La idea detrás de este proyecto es poder construir una impresora 3D por sí misma. Este es el comienzo de lo que más tarde se llamó el movimiento Makers.

 Desde 2011, vemos el surgimiento de iniciativas en la impresión 3D de alimentos. Este es el caso de la impresión 3D de azúcar posible gracias a las máquinas fabricadas, por ejemplo, por la compañía estadounidense The Sugar Lab, adquirida en 2013 por el gigante Sistema 3D. En 2012, la firma británica Choc Edge lanza la primera impresora de chocolate en 3D.

En 2014, el cambio tecnológico aborda la restricción de tamaño. La empresa china Win Su anuncia casas de fabricación en impresión 3D, a precios bajos. El sector inmobiliario y de la construcción está interesado en prestar a estas nuevas tecnologías que permiten el diseño 3D y la producción de formas que son difíciles de producir en los procesos de construcción tradicionales.

En 2015 La compañía Carbon3D anuncia una nueva tecnología revolucionaria que permite multiplicar por 7 la velocidad en la impresión 3D. Llamado CLIP, tecnología en el uso de resina, luz y oxígeno para polimerizar el objeto. Este principio es un importante paso adelante en el mundo de la fabricación aditiva. Las primeras impresoras 3D se esperan en el mercado en 2016. A principios de 2015, también es Hewlett Packard (HP) la que se anunciará para posicionarse en el mercado de las impresoras 3D profesionales con una tecnología patentada llamada Multi Jet Fusion. El gigante de la impresión quiere ingresar al mercado con un proceso que combina la impresión de múltiples colores y la tecnología de sinterización, lo que sería una revolución en la industria. La comercialización también tendrá lugar durante el año 2016.

Los Principios de la Impresión 3D

Adición de Capa: ¿Cómo funciona una impresora 3D?

Adición de capa o fabricación aditiva

El término «impresión 3D» no es adecuado para definir la realidad de la tecnología. El término apropiado es fabricación aditiva porque define el principio común para más de 7 técnicas diferentes que pertenecen a esta familia. Se trata de agregar capas sucesivas de material en 3 ejes (W, Y, Z). Ya sea para el modelado por deposición fundida (FusedDepositionModeling), sinterizado selectivo por láser (SelectiveLaserSintering) o estereolitografía (SLA), es la adición de capas o fabricación aditiva lo que es el punto común de lo que Impresión de medios llamada 3D.

Cabe señalar que el término fabricación aditiva ha sido llamado durante algunos años como prototipado rápido, con el fin de definir un uso sectorial, es decir, la producción de prototipos. Hoy en día, este nombre sectorial ya no es necesario siempre que el volumen de fabricación económicamente rentable supere los varios miles de piezas (sin embargo, sin competir con las técnicas tradicionales que superan los cientos de miles de objetos, en cualquier caso todavía no)

Si tenemos que definir el proceso más técnicamente, la mejor descripción de las etapas es la desarrollada por la ICI de París Ile de France en su informe de septiembre de 2015: la  tecnología aditiva permite a partir de un modelo de archivo digital y utilizando una máquina que utiliza un proceso como la extrusión o solidificación de polvo metálico, polímero y alambre de polímero, para crear, paso a paso, un objeto. Estamos hablando de impresión «capa por capa». La impresión 3D consiste en una deposición del material fundido, un filtrado selectivo que utiliza una fuente de energía (LASER, resistencias, haces de electrones o luz UV) que permite reunir objetar y finalmente la solidificación del material durante el período de enfriamiento (excepto en el caso de la estereolitografía en la que se produce un fenómeno químico en las resinas de fotocurado, polimerización). La máquina imprime secuencialmente cada capa, una encima de la otra, creando así un objeto real.

Dentro de la cámara de construcción de la máquina. Una vez que la impresora 3D termina la última capa, comienza un breve ciclo de secado. Luego, el objeto real puede eliminarse y, potencialmente, someterse a un tratamiento final si es necesario (lijado, horneado para dureza, etc.).

Archivo 3D

¡No tiene mas secretos!

El segundo principio es el archivo 3d, o archivo de impresión 3d, o archivo para impresora 3D, por lo tanto, desempeña un papel clave en la operación e implementación de proyectos de fabricación aditiva. Como ya hemos explicado un poco, el proceso aditivo se define por un primer paso numérico: en las técnicas de fabricación aditiva, el archivo de modelado numérico 3D reemplaza al molde clásico.

Esto también brinda una ventaja adicional interesante, con la posibilidad de modificar el archivo hasta el infinito para trabajar en diferentes series de productos. En este contexto, hablamos de producción, pero de una producción personalizada de un producto. Los anglosajones utilizan el término personalización masiva para explicar esta nueva noción. El producto ya no está estandarizado, sigue siendo único pero con variaciones que lo personalizan para una necesidad particular. Al igual que en una familia, los niños son reproducciones que se emiten pero no son idénticas a las de sus padres.

Crear un archivo 3D es posible gracias al software de diseño denominado software CAD para diseño asistido por computadora. El formato de extensión de archivo final es hoy el STL, utilizado históricamente desde la creación de la técnica de estereolitografía en la década de 1980, en el momento de presentar las primeras patentes. Para mayor facilidad, este formato de extensión se ha convertido en el punto de referencia para otras técnicas de impresión 3D. Pero ahora es desafiado. De hecho, existen varios defectos de diseño, como la falta de integración de colores en el archivo fuente. Esta evolución es necesaria, el desafío industrial es acelerar la velocidad de diseño y producción de piezas.

Fabricantes: ¿Quienes imprimen?: El Movimiento Hazlo Tú Mismo (DYI)

El último principio : Makers (de «Make» que significa «hacer» en español) es el nombre que recibe un movimiento de personas que reclaman tecnologías de fabricación gracias a las impresoras 3D. La expresión nació de la boca de Neil Gershenfield, profesor del MIT e iniciador del movimiento Makers. Según quien «después de haberse convertido en el autor de su expresión, el hombre puede convertirse en el autor de su tecnología». Toda la filosofía de la cultura Makers se resume en esta frase. La impresión 3D permite la reapropiación de tecnologías de fabricación mientras se mantuvieron durante la segunda revolución industrial por parte de los propietarios de máquinas herramienta, es decir, la industria. Por lo tanto, el movimiento Makers está intrínsecamente vinculado a la tendencia más general de “Hazlo tú mismo” (DIY), que actúa como el deseo actual de los individuos no de ser consumidores pasivos sino de convertirse en actores de su consumo  y producción.

El estado mental de los «creadores» es una forma de vida que promueve el software libre y de código abierto, la apertura de tecnologías a todos los individuos, en oposición a la lógica patentada de los principales fabricantes de impresoras 3D. No es seguro hoy que el espíritu de la comunidad prevalezca sobre las lógicas financieras, ya que las cuestiones económicas del sector son cada vez más importantes. 

Aún así, el movimiento comunitario de Makers y Do It Yourself ha dado a luz algunas hermosas iniciativas, que hoy permiten crear innovación, y emulación intelectual y técnica. Por ejemplo, pensamos en los creadores de RepRap, la impresora 3D que se ensambla en un kit, eficiente y económica. También pensamos en toda la impresión 3D de youtube que aparece hoy en la web, y cuyo objetivo declarado es colocar archivos 3D de objetos en línea gratuitos (llamados «Físicos») para causar el mismo terremoto en la industria del objeto que sacudió a la industria discográfica en la década de 2000. También creemos que Fab Labs, estos talleres de fabricación digital que incorporan impresión 3D , y que son tantos grandes recolectores de fin de semana y geo-problemas que inventan y crean nuevos objetos y productos para ellos o para la comunidad. En la misma línea que fab labs, los eventos en forma de hackathon y desafíos de innovación, le dan a esta comunidad la posibilidad de autoestimularse e intercambiar sus últimos hallazgos en un tiempo más corto; de unas pocas horas. 

¿Cuáles son los beneficios de la Impresión 3D?

¿Por qué utilizar la impresión 3D para tus proyectos? Es inútil utilizar una nueva técnica de fabricación que es compleja de implementar y es probable que interrumpa su cadena de producción, si no aporta ningún valor añadido o ningún beneficio. Los beneficios de la impresión 3D son numerosos. Deben evaluarse de acuerdo con el costo / tiempo / complejidad trípticos.

Rapidez

Se acabaron los días en los que producir un objeto significaba primero producir un molde. Nike ha reducido el tiempo de creación de prototipos de zapatos de 7 semanas a un molde, a solo unos días de la impresión 3D. Obviamente es más fácil y rápido producir un archivo 3D que un molde. Este es el gran interés de la impresión 3D. Además, la noción de «Tiempo de comercialización» ahora debe tomarse en consideración en el valor general de un producto. Con la aceleración de los patrones de consumo y la competencia, cuanto más rápido esté un producto en las estanterías, mayor será su valor de mercado. La impresión 3D permite producir series limitadas de objetos en poco tiempo, lo que permite al producto confrontar al consumidor más rápidamente. 

Costo / Precio de la Impresión 3D

Un molde es rentable solo a partir de la producción en masa de un objeto. A veces este punto de equilibrio es de alrededor de varios cientos de miles de piezas. De hecho, los moldes para producciones en serie cuestan varias decenas o cientos de miles de pesos. En este contexto, la impresión 3D tiene su tarjeta para jugar, el costo del molde se reemplaza por el del diseño 3D, mucho más barato. Este es el secreto del coste de impresión 3D. El precio del artículo disminuye con una impresión 3d barata y de calidad.

Además, la impresión 3D es una técnica aditiva, la pérdida de materiales es mucho menos importante que en las técnicas tradicionales llamadas sustractivas. Por ejemplo, la pérdida de material en la fundición de metal es del 50%, mientras que es cero a través de las técnicas de impresión de fusión de láser de metal 3D.

La complejidad de la forma

Aún según el mismo razonamiento, algunos objetos no existen hoy en día porque no son desmoldables. Con la impresión 3D, estos objetos cobran vida a medida que el diseño 3D permite el lanzamiento de la creatividad, mientras que la fabricación aditiva permite que la producción capa por capa surja de las limitaciones de la fabricación sustractiva.

Personalización

Es fácil personalizar un producto modificando el archivo 3D. Mientras que con un molde, cualquier personalización del producto es imposible a menos que se produzca un molde nuevo. La noción de personalización masiva está en el corazón del pensamiento de los proyectos de impresión 3D. Si desea crear un producto que pueda tener variantes de rango o incluso estar completamente personalizado para su consumidor, la impresión 3D es la tecnología adecuada.

Precisión con la calidad de Alta Resolución (HD)

La impresión 3D de alta resolución ahora es posible gracias a las técnicas industriales. La precisión es de una micra en la impresión de fusión por láser en 3D. Estas actuaciones permiten producir objetos con un alto valor añadido, con una alta resolución.

Gestión de stock

En las industrias avanzadas, los iniciadores de la impresión 3D, el concepto de «Repuestos bajo demanda » es de suma importancia. Hay varias razones para esto: limitar la dependencia de su proveedor; Dar vida a piezas que ya no son conmutables; Evite piezas voluminosas y caras. La impresión 3D también es una respuesta adecuada para obtener piezas impresas baratas y rápidas.

Reubicación

La impresión 3D de hoy hace posible producir volúmenes de varias decenas de miles de piezas con racionalidad económica. Este no fue el caso hace unos años. Esta es claramente una oportunidad para repatriar proyectos en todo el mundo que previamente fueron a talleres en el mundo como China o India. Además, y para concluir esta parte, no olvidemos que la impresión 3D permite la producción de piezas de alto valor agregado debido a los beneficios mencionados anteriormente. 

Esta producción solo es factible mediante impresoras 3D industriales, máquinas herramientas construidas en países emergentes con un grado de innovación que va más allá de las máquinas utilizadas en estos talleres de miseria. Una impresión 3D hecha en Argentina es posible.

Mercado

Empleo

¿Cuál va a ser el impacto de la impresión 3D en el mercado laboral? ¿Qué capacidad hay para crear nuevas ofertas?

La impresión 3D es una tecnología de interrupción, es decir, rompe los usos tradicionales, procesos y técnicas de fabricación al agregar ganancias de capital. Impacta las habilidades en todas las industrias . Modifica el aprendizaje de habilidades básicas en diseño, marketing, producción, distribución y logística. Imaginemos, por ejemplo, que la impresión 3D en construcción, que hoy en día encuentra aplicaciones comerciales, pretende reducir los costos de mano de obra en alrededor del 50%:

En este contexto, y como cualquier gran trastorno que existe o ha existido, genera dudas y temores sobre su capacidad para crear empleo. Para algunos, la revolución digital, con el advenimiento de la web, nunca ha traído esta reserva de reemplazos de empleo en comparación con los destruidos por sus interrupciones sucesivas. Tomemos el ejemplo de los taxis: la aplicación Uber creando trabajos o destruyéndolos. Las opiniones divergen tanto como entre los escépticos del clima y los defensores del medio ambiente, sin saber dónde se encuentra la verdad. Porque lo cierto es que aún no tenemos suficiente perspectiva: no olvidemos que el motor ha creado valor y, por lo tanto, solo 20 o 30 años después de su lanzamiento. Pero el motor fue sin duda el principal medio de la segunda revolución industrial.

Entonces, ¿qué pasa con la tecnología que se considera el símbolo de la Tercera Revolución Industrial? En los Estados Unidos, un estudio que data de 2014, muestra un aumento exponencial en el número de ofertas de trabajo en impresión 3D! No olvidemos algunos estudios: el 43% de los trabajos actuales podrían desaparecer con robótica y digital en 15 años. En otras palabras, los empleos del mañana no existen todavía, pero se están creando hoy. El trabajo de impresión 3D de reserva esperado es hoy una semilla. Es mediante la creación de nuevas formaciones adaptadas que las crearemos. El hecho es que el tejido industrial francés hoy en día incorpora tecnologías de impresión 3D en sus talleres, pero que no se encuentran las habilidades. Es obvio que la fabricación de metal por impresión 3D no requiere las mismas habilidades que la de la fundición. En el primero, es necesario capacitar a expertos en fabricación digital basada en software y en la gestión de máquinas herramienta de alta tecnología. Mientras que en el segundo, más tradicional, buscaremos una fuerza laboral menos capacitada.

Inversiones

Inversiones y políticas públicas en el sector de la Impresión 3D

De acuerdo con el ciclo de impresión 3D Hype de Gartner, una organización de referencia que ha estado estudiando los desarrollos del mercado durante 20 años, muchas aplicaciones de impresión 3D ahora están llegando a una etapa de madurez llamada la meseta de la productividad.

 Las inversiones, especialmente las inversiones públicas en impresión 3D, deben entenderse a la luz de los desafíos de desindustrialización que enfrentan los llamados países desarrollados e industrializados, que han perdido en las últimas décadas gran parte de sus industrias y, por lo tanto, sus empleos. Para el beneficio de países emergentes como India o China. La promesa de reindustrialización de la impresión 3D, junto con la certeza de adquirir avances tecnológicos en fase mediante el desarrollo de máquinas cada vez más sofisticadas y, por lo tanto, difíciles de copiar, han llevado a una serie de responsables a tomar la acciones; aprovechar esta potencialidad de crecimiento y empleo. Las apuestas en términos de puestos de trabajo no escaparon al poder público, que decidió apostar fuerte en este sector de la industria manufacturera, para convertirlo en una verdadera palanca de desarrollo e innovación. Medimos el interés de los líderes nacionales y sus inversiones en el momento más alto de sus declaraciones.

A continuación se detallan algunas políticas literales y públicas llevadas a cabo en los países.

En los Estados Unidos , el presidente Obama dijo en su discurso sobre el Estado de la Unión en 2013: el año pasado, establecimos nuestro primer Instituto de Innovación en Fabricación en Youngstown, Ohio.  Hoy en día, estos almacenes en ruinas se han convertido en laboratorios de última generación donde los empleados dominan la impresión 3D, lo que tiene el potencial de revolucionar la forma en que hacemos prácticamente todo. No hay razón para que esto no suceda en otras aldeas también. Por eso, esta noche, anuncio el lanzamiento de tres centros de fabricación adicionales, donde las empresas colaborarán con los Departamentos de Defensa y Energía para transformar las regiones afectadas por la globalización en centros internacionales de alta tecnología. Y le pido al Congreso que ayude a crear una red de quince de estos centros y que garantice que la próxima revolución de la producción sea en Estados Unidos. Si queremos hacer los mejores productos, También debemos invertir en las mejores ideas. «

Para combatir la crisis económica internacional que afectó a Estados Unidos por primera vez en 2008, el presidente Obama lanzó una campaña llamada «No podemos esperar» para presionar al Congreso de los Estados Unidos para que libere fondos de los Estados Unidos. reactivación del empleo industrial. Por lo tanto, en 2012 se lanzó un sobre de $ 447 millones para centrarse en las nuevas tecnologías industriales, incluida la impresión 3D en primer lugar. De este modo, se han establecido nuevas alianzas entre el sector público y el privado, creando efectivamente un ecosistema favorable para el surgimiento y la cooperación de proyectos ambiciosos.

En Alemania , hace unos años, un comité de expertos en investigación e innovación trabajó en el tema y dijo: »  Esta es potencialmente una tecnología clave. Como tal, se puede utilizar para fortalecer la producción industrial en Alemania. También puede usarse para limitar la transferencia de riqueza y creación de empleos a otros territorios e incluso ayudar a repatriar partes de las cadenas de valor a Alemania. «

Como resultado, las autoridades públicas han decidido desplegar ocho centros de habilidades referentes en la fabricación aditiva en Alemania, que hoy en día forman la parte más visible del panorama de la experiencia alemana. Se encuentran en un lado de los centros Fraunhofer (el instituto alemán para la investigación en ciencias aplicadas), por ejemplo, en Bremen, y en el otro lado de los centros universitarios en Hamburgo, Nuremberg o Essen.

En China, los chinos han implementado una estrategia intervencionista dirigida por el estado para ponerse al día desde el principio, con el objetivo de convertir al país en el futuro líder mundial en impresión 3D. China también tiene la intención de beneficiarse del efecto inesperado de ciertas patentes históricas, como ha sido el caso, por ejemplo, de las tecnologías de sinterización desde finales de 2014. China y su autoridad central han planificado un plan de financiamiento para el sector. 170 millones de euros en 7 años. El país pretende superar al mercado más grande del mundo, los Estados Unidos, en un plazo máximo de tres años.

En Singapur , pequeño estado por tamaño pero gran país por su ambición, es un plan de inversión de 500 millones de dólares en 5 años que se ha lanzado. El objetivo del país es convertirse en un líder en la adaptación de modelos de negocios a la personalización masiva, uno de los grandes beneficios de la impresión 3D.

En Australia , se decidió establecer una red de cooperación, según el modelo estadounidense, entre empresas  y universidades. Se ha lanzado un presupuesto de $ 250 millones para invertir en impresión 3D. El país también se beneficia de un recurso minero de titanio, que lo coloca en una buena posición para desarrollar la fabricación de aditivos metálicos en forma de polvo o aleación, para conquistar sectores como la aeronáutica.

En Francia , una estructura como la Asociación Francesa de Prototipado Rápido juega un papel que podría ser equivalente a las redes establecidas en los Estados Unidos y Alemania, mediante la coordinación dentro del territorio de las fuerzas empresariales y académicas, y representando a nivel internacional la voz de Francia sobre la fabricación aditiva. Además, un programa de inversión de 305 millones de euros para el futuro. Se lanzó en 2014 para atraer a la industria del futuro o la industria 4.0, pero la impresión en 3D se cita solo como una tecnología, entre otras, como realidad aumentada u objetos conectados. En 2014, se lanzó una convocatoria de proyectos para equipar el territorio francés con Fab Labs para financiar estas estructuras de talleres de fabricación digital. Dotado con unos pocos millones de euros, tuvo que impulsar las estructuras existentes o la creación, pero la mayoría no ha sobrevivido. 

La impresión 3D en el mundo: regiones en actividad

¿Cuáles son los puntos fuertes de algunos de estos países para desarrollar su oferta de impresión 3D?

Áreas geográficas activas en el mercado de la impresión 3D

Estados Unidos representa el mercado más grande, por su tamaño, pero también porque los líderes históricos están implantados allí (sistemas 3D y Stratasys en particular). Los Estados Unidos se han centrado principalmente en los equipos para el procesamiento de termoplásticos, a diferencia de Europa, que se ha posicionado en el metal. América es también el lugar de la innovación y disfruta de una gran ayuda en términos de servicios de impresión 3D con líderes como Shapeways en la impresión 3D en línea.

Alemania, por su parte, se ha posicionado en maquinaria para la fabricación de metales. Estos son los cinco fabricantes de impresoras metálicas que existen en Alemania: EOS, SLM, Concept Laser (Hofmann Group), Realizer y Trumpf. Con su capacidad para fabricar máquinas-herramienta avanzadas en sectores como la industria automotriz, Alemania está desarrollando su ambición como fabricante en la fabricación de aditivos, y ya está exportando sus tecnologías ampliamente al exterior.

Francia no se queda fuera. Pero los esfuerzos de inversión no parecen suficientes. Por lo tanto, el lugar de fabricación aditiva en el plan Fábrica del futuro era muy limitado. Como resultado, Francia ha desarrollado sus servicios de oficina (productores y propietarios de máquinas) de forma horizontal: no hay fábricas completas dedicadas a la impresión 3D como los Estados Unidos o Singapur, sino la compra de Impresoras 3D por talleres tradicionales además de técnicas de fabricación convencionales.

Francia, sin embargo, tiene una serie de puntos fuertes. Por ejemplo, la presencia de jugadores fuertes como Prodways, también fabricantes especializados en metal: Phénix, que fue comprado en 2013 por American 3D Systems pero permanece en Francia. , y BeAM, una compañía de Estrasburgo de rápido crecimiento y muy prometedora. Francia también tiene fortalezas considerables en los sectores de materiales debido a su sector químico altamente desarrollado. Dos proveedores, diferentes en su enfoque, están interesados ​​en el desarrollo de materiales para la fabricación de aditivos: Arkema, líder en polímeros y termoplásticos; Eramet Erasteel para polvos metálicos.

Una impresión 3D hecha en Argentina , ¿es posible? Impresoras 3D Argentinas en todo el mundo, ¿llegará pronto? Sí, por supuesto, como debatimos en este foro. Si todos los actores públicos y privados se centran en un objetivo de desarrollo, el territorio argentino tiene todos los activos para convertirse en una gran impresión en 3D.

Ejemplo de objetos realizados en 3D

Piezas, figurines, fundas iphone.

Mostraremos los objetos impresos en 3D, pero principalmente con el propósito de ilustrar los beneficios de la impresión 3D. Con demasiada frecuencia, los objetos de impresión 3D en los medios son caricaturas. Por supuesto, la impresión 3D de figuritas existe. Claro, la impresión de la funda de Iphone 3D es interesante. Pero estos objetos 3D no reflejan la realidad y el valor agregado de las tecnologías 3D. En realidad, las piezas impresas en 3D son piezas de alto valor agregado, ya sea por la complejidad de su forma, por la calidad de sus materiales, o por su capacidad para ingresar al mercado más rápido. Por lo tanto, nuestras ilustraciones le presentarán objetos impresos en 3D premium de alta calidad para uno de los beneficios contiguos.

Rapidez de la producción: PROMOS PROYECTEC

Este es un ejemplo de objetos que se pueden imprimir rápidamente para satisfacer una necesidad de mercadeo rápida. En el sector de los puntos de venta (publicidad en el punto de venta) y minorista (tiendas físicas minoristas), es interesante producir un objeto de acuerdo con la apertura del punto de venta. En este proyecto que  CNC Estudio realizó para su cliente PROYETEC, se imprimieron pomos para palanca de cambio para autos de competición en varios colores en pocos días. 

Precisión

Con la impresión industrial en 3D podemos lograr una precisión de alrededor de una micra. Esto permite fabricar objetos  complejos, designados y con gran detalle. Por ejemplo, estas maquetas impresas en 3D, solicitadas tanto por estudios de arquitectura como por estudiantes. Los resultados son excelentes detalles a cualquier escala.

Materiales de Calidad

Los materiales de impresión 3D están disponibles hoy en cuatro familias: plásticos, metales, minerales y materiales orgánicos. Las tecnologías de impresión 3D industrial permiten trabajar con materiales de alta gama, ya sea en plásticos (por ejemplo, poliamida) o metales (por ejemplo, titanio u oro). En el siguiente ejemplo de objeto, buscamos la calidad del material para su resistencia, dado su uso en autopartes. El material utilizado fue fibra de carbono, éste le otorgó a cada pieza la rigidez necesaria para su mecanismo.

Formas Complejas

Desatar la creatividad con la impresión 3D es el objetivo de los diseñadores de la Tercera Revolución Industrial. La alta costura entiende el valor de la impresión 3D para crear diseños cada vez más locos para sus clientes de alto nivel. Este es el caso de Chanel, quien utilizó la impresión 3D durante su desfile de 2015 para mejorar el bustier clásico de la marca.

Otro ejemplo de objetos que parecen más simples en el formulario, pero de hecho son la prueba del interés de la impresión 3D para crear formas complejas imposibles de fabricar a través de las técnicas tradicionales. En el siguiente ejemplo, cada bola azul y roja encierra otra bola dentro de sí misma. El desafío es hacer que estos conjuntos de «anidamiento» de una sola vez sin ensamblaje. Es posible la impresión 3D consistente en la fabricación capa por capa.

Personalización

El lujo es la personalización. Lo que podemos ver a partir de la impresión 3D, con sus tecnologías que reemplazan al molde, es la posibilidad de una producción masiva pero personalizada. Los términos no son contradictorios, la producción 1personalizada se convierte en realidad. En el mismo espacio de la máquina, es muy posible enviar 50 archivos 3D diferentes de un objeto para producir formas variantes. En el siguiente ejemplo, descubrimos una variante de accesorios alrededor de un elemento central, el mítico vidrio Duralex. Podemos imaginar que la personalización del objeto permitirá a todos customizar objetos cotidianos.

Stocks

La idea de la pieza de repuesto a la carta es el corazón de la estrategia de las principales industrias como la aeronáutica y aeroespacial, en aras de ahorrar tiempo, privacidad e independencia . No es en vano que Boeing presentó recientemente una patente para piezas impresas en 3D. En Airbus , la impresión 3D también está en el corazón del sistema. Alrededor de 1000 partes de metal o plástico del Airbus A350 ahora se imprimen en 3D.

Para Terminar

Los ejemplos anteriores muestran el interés de utilizar la impresión 3D para producir piezas de alto valor agregado. Se puede hacer lo que se quiera! Así que para aquellos que también están interesados ​​en la impresión 3D de figurillas, a continuación se muestra un ejemplo.

Y finalmente un ejemplo del tipo de impresión de la cáscara del teléfono 3d Iphone

Aplicaciones sectoriales

¡Descubra la diversidad de aplicaciones sectoriales de impresión 3D con CNC Estudio!

Hay muchas aplicaciones de impresión 3D específicas de la industria. Es esta diversidad la que hace que esta tecnología sea particularmente innovadora. Permite, por un lado, responder a los problemas de las industrias avanzadas (como la aeronáutica y el espacio, por ejemplo), pero también a las industrias intermedias. 

Las numerosas innovaciones en cuanto a materiales o máquinas permiten satisfacer una demanda creciente y cada vez más diversificada. De hecho, gracias a diferentes tecnologías, es posible imprimir piezas especialmente precisas que se pueden utilizar para la construcción de motores de cohetes, por ejemplo. Las técnicas de impresión utilizadas están, en este caso, conectadas a un láser para tener una precisión muy alta.

En otras industrias, las tecnologías utilizadas pueden ser más aproximadas y, por lo tanto, más asequibles en términos de precios. La institución Boulanger , por ejemplo, ha lanzado su propio taller de impresión 3D que permite a sus clientes reparar sus objetos imprimiendo las piezas faltantes. En este caso, la tecnología utilizada es más burda, ya que las partes no están diseñadas para ser utilizadas en una industria de alta tecnología.

Industrias intermedias

Hay diferentes tipos de industrias que pueden usar la impresión 3D: aplicaciones sectoriales de industrias de alta tecnología e industrias intermedias. Las industrias intermedias difieren de los llamados picos en el sentido de que no requieren una precisión tan aguda. Las industrias intermedias incluyen industrias que combinan lujo, construcción, distribución, diseño y moda, pero también deportes, robótica, el sector de juguetes, óptica, alimentos y textiles. La impresión 3D también concierne a las industrias intermedias del bricolaje en la arquitectura de joyería y relojería.

Es este segundo tipo de industria que se ha desarrollado en gran medida en los últimos años. La aplicación de industrias avanzadas es la aplicación original de fabricación aditiva. Esta democratización de la impresión 3D a través de industrias menos especializadas permite una aplicación en la vida cotidiana de muchas personas. La diversidad de tecnologías utilizadas y materiales hace que la impresión 3D sea especialmente propicia para un rápido desarrollo.

La impresión 3D puede así abrirse camino en muchos sectores. La facilidad de uso y la amplia gama de posibilidades permiten realizar muchos proyectos. Además, no es necesariamente obligatorio mantener máquinas en su nombre o incluso saber cómo crear archivos digitales. Existen los servicios brindados por CNC ESTUDIO que permiten a las empresas beneficiarse de las ventajas competitivas de la impresión 3D.

Industrias de Alta Tecnología

Las industrias de alta tecnología son uno de los sectores favoritos de la impresión 3D. Gracias a las tecnologías particularmente precisas y la diversidad de materiales que se pueden utilizar, la impresión 3D satisface una amplia gama de demandas. Varias industrias avanzadas coexisten en la impresión 3D: aeroespacialautomotriz , electrónica y defensa . Es obvio que para los sectores de actividad como se mencionó anteriormente, el grado de precisión debe incrementarse particularmente. ¿Cómo puede la impresión 3D permitir tal grado de precisión?

Cuando pensamos que la NASA ha impreso un motor de cohete con impresión 3D, entendemos que esta tecnología tiene una extraordinaria capacidad de precisión. Gracias a una técnica de impresión llamada «sinterización por láser» es posible imprimir piezas de metal con un mayor grado de precisión. Del mismo modo, muchas partes del avión se imprimen en 3D. Actores como Airbus se embarcan en la aventura de la impresión 3D para la impresión de piezas de repuesto de aviones. Más recientemente, un equipo de ‘ Airbus Incluso imprimió un avión integramente en 3D. El tamaño se redujo y el avión estaba solo en un estado de prototipo, ¡pero estaba volando! ¡El peso se ha reducido significativamente y se planean varios vuelos de prueba para 2016!

Al principio, la impresión 3D se limitaba al rol de prototipo, pero en los últimos años la evidencia de su fiabilidad está presente y le permite establecerse como un jugador en industrias avanzadas. Esta aplicación permite que la impresión 3D gane credibilidad en cuanto a sus capacidades técnicas.

Técnica de Modelado 3D

Quién habla de la impresión en 3D habla del modelado en 3D, a menudo se olvida que esta fase de modelado es necesaria ya que es el archivo de origen que se enviará a la impresora y controlará la impresión. ¿Cómo se crean estos modelos tridimensionales? El objeto se puede modelar a través de software de modelado 3D, también se puede escanear o recuperar en un sitio de intercambio de archivos 3D. Lo más importante es tener un archivo de impresión STL para enviar a la impresora.

El modelado de un archivo 3D hace eco de las técnicas CAD, el objetivo es crear un objeto con la ayuda del software.

Existen varios software de modelado, cada uno de los cuales se aplica a un dominio particular y tiene sus especificidades técnicas. Hay tres familias principales de software y técnicas de modelado.

Los modeladores de “volumen” que definen el modelo utilizando formas geométricas simples: cubo, esfera … Permiten agregar o restar capas. Esta forma de modelado se utiliza principalmente en la impresión de piezas técnicas.

El software de modelado “de superficie” define los contornos, el envolvente del objeto. Se encuentran principalmente en el desarrollo de piezas de diseño, formas orgánicas …

Los modeladores llamados “paramétricos” pueden establecer parámetros que se pueden cambiar fácilmente.

Uno elige a sus modeladores de acuerdo con la parte que busca concebir.

Esta parte tendrá como objetivo definir las diferentes características que definen un archivo de modelado 3D. Desde las propiedades del archivo STL hasta el escaneo y la comparación de diferentes programas, descubra todo lo que necesita saber.

El archivo de impresión STL

Hay muchos formatos de archivo de modelado 3D. Cada software existente ha creado su propio formato de archivo nativo, sin embargo, hay un formato de archivo de impresión 3D común: el formato STL.

Este formato, inventado por uno de los fundadores de 3D System en la década de 1980, se ha convertido en el formato de referencia para la fabricación aditiva independientemente de las técnicas de impresión. Se utiliza un archivo de impresora 3D STL para crear un mosaico de triángulos. Estos triángulos tienen bordes en común y están orientados hacia afuera. Por lo tanto, uno logra saber su ubicación (gracias a los tres vértices de los triángulos), sus orientaciones … Por lo tanto, la precisión de la malla es primordial.

Algunos programas no ofrecen la conversión al formato STL, sin embargo, es posible instalar un complemento o una extensión del software en cuestión que se exportará al formato STL.

Atención, es posible que la exportación forzada de un archivo de modelado 3D realice algunas modificaciones en su archivo original.

Existen varios programas para reparar archivos dañados de STL. Aquí hay dos soluciones que están entre las más populares en el mercado: Magics y netfabb .

Magics, publicado por Materialise, le permite importar una gran variedad de archivos y exportarlos en formato STL. También puede reparar y optimizar archivos 3D dañados.

Uno de los riesgos involucrados al exportar un archivo en formato STL es la posibilidad de tener “agujeros” en los objetos modelados. El software Netfabb permite, entre otras cosas, tapar estos agujeros y crear un cierre suave alrededor del modelo.

Software

Existen muchos programas en las técnicas de modelado 3D de objetos en impresión 3D. Sin embargo, es importante distinguir las especificidades de cada uno. Aquí detallamos cada una de estas características.

Los editores más comunes son Autodesk, AutoCAD, Inventor (ingeniería), 3DSMax (escuela, lugares públicos), Maya (texturas), Dassault System, que publica tanto software como SolidWorks utilizado por estudiantes como algunos como Catia, un software más profesional. . También hay muchas herramientas gratuitas para el público en general, incluido Sktechup publicado por Google.

Existe un software para imprimir en 3D más o menos avanzado que puede realizar cálculos de dimensiones, tensiones, colores, consumo de material, estimación de peso de la parte final.

Cuando se habla de software 3D, es importante distinguir entre el software de modelado 3D y el software de control de impresora 3D.

El software más conocido en términos de control de impresoras 3D es Cura, Slicer, Matter Control, Mesh Lab, Mesh Mixer.

Las herramientas de modelado 3D más populares son Solidworks 3D Printing Software , Zbrush 3D Printing , Autocad , Rhinoceros y 3DSMax . ¿Cómo diferenciar estas herramientas? Cada uno de ellos tiene sus especificidades, Rhinoceros es, por ejemplo, un software de impresión 3D especializado para modelado que combina el campo del diseño. 3DSMax está, orientado al modelado para animación.

El modelado 3D es un negocio en sí mismo, estos programas son difíciles de acceder al público en general. Muchos modelos están disponibles en línea, lo que permite a los entusiastas de la impresión 3D hacer objetos.

Escaneo

Escaneo, otra técnica para adquirir un archivo 3D.

Láser, rayos UV, luz infrarroja, hay muchas técnicas de escaneo.

Para obtener un archivo 3D, otra técnica de modelado 3D  consiste en escanear un objeto utilizando un escáner 3D, un Kinect o una solución de fotogrametría. La fotogrametría es una técnica de modelado 3D que busca medir objetos a primera vista en 2D. Independientemente de los medios utilizados, los escaneos obtenidos deben ser reelaborados para eliminar todos los elementos externos. A menudo sucede que elementos como los sonidos aparecen en el escaneo final.

Hay escáneres a cualquier precio, que pueden ir desde la aplicación móvil gratuita hasta escáneres y decenas de miles de pesos. La diferencia es, por supuesto, la calidad final del escaneo. Un escáner captura formas complejas de objetos a través de técnicas ópticas. El escáner captura diferentes puntos y crea una “nube de puntos”. Es esta nube la que permite obtener el objeto en tres dimensiones.

Existen diferentes tipos de escáneres 3D.

Un tipo de Escaner es el de “luz modulada”, se basa en proyectar una imagen en un objeto. Es la distorsión de esta imagen la que permite al escáner analizar la forma del objeto.

Otra de estas categorías son los escáneres que operan con un láser. El láser se basa en un punto específico del objeto a modelar. Es la distancia hecha entre este punto y el láser lo que hace posible modelar en 3D. La impresión 3D UV es una técnica que permite una gran precisión. También hay escáneres estereoscópicos. Estos están inspirados en la visión humana con dos cámaras ligeramente espaciadas a la manera de los ojos humanos.

Otras herramientas son más convencional como el Kinect de Microsoft permite, gracias a los sistemas de infrarrojos, para capturar los modelos. La impresión 3D de Kinect es un proceso menos costoso que puede competir con escáneres más técnicos.

Los escáneres de impresión 3D son una técnica que requiere la adquisición de una técnica precisa. Es mejor para los aficionados buscar un archivo 3D en una de las webs en línea de descarga gratuita.

Quién habla de la impresión en 3D habla del modelado en 3D, a menudo se olvida que esta fase de modelado es necesaria ya que es el archivo de origen que se enviará a la impresora y controlará la impresión. ¿Cómo se crean estos modelos tridimensionales? El objeto se puede modelar a través de software de modelado 3D, también se puede escanear o recuperar en un sitio de intercambio de archivos 3D. Lo más importante es tener un archivo de impresión STL para enviar a la impresora.

El modelado de un archivo 3D hace eco de las técnicas CAD, el objetivo es crear un objeto con la ayuda del software.

Existen varios software de modelado, cada uno de los cuales se aplica a un dominio particular y tiene sus especificidades técnicas. Hay tres familias principales de software y técnicas de modelado.

Los modeladores de “volumen” que definen el modelo utilizando formas geométricas simples: cubo, esfera … Permiten agregar o restar capas. Esta forma de modelado se utiliza principalmente en la impresión de piezas técnicas.

El software de modelado “de superficie” define los contornos, el envolvente del objeto. Se encuentran principalmente en el desarrollo de piezas de diseño, formas orgánicas.

Los modeladores llamados “paramétricos” pueden establecer parámetros que se pueden cambiar fácilmente.

Uno elige a sus modeladores de acuerdo con la parte que busca concebir.

Esta parte tendrá como objetivo definir las diferentes características que definen un archivo de modelado 3D. Desde las propiedades del archivo STL hasta el escaneo y la comparación de diferentes programas, descubra todo lo que necesita saber.

El archivo de impresión STL

Hay muchos formatos de archivo de modelado 3D. Cada software existente ha creado su propio formato de archivo nativo, sin embargo, hay un formato de archivo de impresión 3D común: el formato STL.

Este formato, inventado por uno de los fundadores de 3D System en la década de 1980, se ha convertido en el formato de referencia para la fabricación aditiva independientemente de las técnicas de impresión. Se utiliza un archivo de impresora 3D STL para crear un mosaico de triángulos. Estos triángulos tienen bordes en común y están orientados hacia afuera. Por lo tanto, uno logra saber su ubicación (gracias a los tres vértices de los triángulos), sus orientaciones … Por lo tanto, la precisión de la malla es primordial.

Algunos programas no ofrecen la conversión al formato STL, sin embargo, es posible instalar un complemento o una extensión del software en cuestión que se exportará al formato STL.

Atención, es posible que la exportación forzada de un archivo de modelado 3D realice algunas modificaciones en su archivo original.

Existen varios programas para reparar archivos dañados de STL. Aquí hay dos soluciones que están entre las más populares en el mercado: Magics y netfabb .

Magics, publicado por Materialise, le permite importar una gran variedad de archivos y exportarlos en formato STL. También puede reparar y optimizar archivos 3D dañados.

Uno de los riesgos involucrados al exportar un archivo en formato STL es la posibilidad de tener “agujeros” en los objetos modelados. El software Netfabb permite, entre otras cosas, tapar estos agujeros y crear un cierre suave alrededor del modelo.

Software

Existen muchos programas en las técnicas de modelado 3D de objetos en impresión 3D. Sin embargo, es importante distinguir las especificidades de cada uno. Aquí detallamos cada una de estas características.

Los editores más comunes son Autodesk, AutoCAD, Inventor (ingeniería), 3DSMax (escuela, lugares públicos), Maya (texturas), Dassault System, que publica tanto software como SolidWorks utilizado por estudiantes como algunos como Catia, un software más profesional. . También hay muchas herramientas gratuitas para el público en general, incluido Sktechup publicado por Google.

Existe un software para imprimir en 3D más o menos avanzado que puede realizar cálculos de dimensiones, tensiones, colores, consumo de material, estimación de peso de la parte final.

Cuando se habla de software 3D, es importante distinguir entre el software de modelado 3D y el software de control de impresora 3D.

El software más conocido en términos de control de impresoras 3D es Cura, Slicer, Matter Control, Mesh Lab, Mesh Mixer.

Las herramientas de modelado 3D más populares son Solidworks 3D Printing Software , Zbrush 3D Printing , Autocad , Rhinoceros y 3DSMax . ¿Cómo diferenciar estas herramientas? Cada uno de ellos tiene sus especificidades, Rhinoceros es, por ejemplo, un software de impresión 3D especializado para modelado que combina el campo del diseño. 3DSMax está, orientado al modelado para animación.

El modelado 3D es un negocio en sí mismo, estos programas son difíciles de acceder al público en general. Muchos modelos están disponibles en línea, lo que permite a los entusiastas de la impresión 3D hacer objetos.

Escaneo

Escaneo, otra técnica para adquirir un archivo 3D.

Láser, rayos UV, luz infrarroja, hay muchas técnicas de escaneo.

Para obtener un archivo 3D, otra técnica de modelado 3D  consiste en escanear un objeto utilizando un escáner 3D, un Kinect o una solución de fotogrametría. La fotogrametría es una técnica de modelado 3D que busca medir objetos a primera vista en 2D. Independientemente de los medios utilizados, los escaneos obtenidos deben ser reelaborados para eliminar todos los elementos externos. A menudo sucede que elementos como los sonidos aparecen en el escaneo final.

Hay escáneres a cualquier precio, que pueden ir desde la aplicación móvil gratuita hasta escáneres y decenas de miles de pesos. La diferencia es, por supuesto, la calidad final del escaneo. Un escáner captura formas complejas de objetos a través de técnicas ópticas. El escáner captura diferentes puntos y crea una “nube de puntos”. Es esta nube la que permite obtener el objeto en tres dimensiones.

Existen diferentes tipos de escáneres 3D.

Un tipo de Escaner es el de “luz modulada”, se basa en proyectar una imagen en un objeto. Es la distorsión de esta imagen la que permite al escáner analizar la forma del objeto.

Otra de estas categorías son los escáneres que operan con un láser. El láser se basa en un punto específico del objeto a modelar. Es la distancia hecha entre este punto y el láser lo que hace posible modelar en 3D. La impresión 3D UV es una técnica que permite una gran precisión. También hay escáneres estereoscópicos. Estos están inspirados en la visión humana con dos cámaras ligeramente espaciadas a la manera de los ojos humanos.

Otras herramientas son más convencional como el Kinect de Microsoft permite, gracias a los sistemas de infrarrojos, para capturar los modelos. La impresión 3D de Kinect es un proceso menos costoso que puede competir con escáneres más técnicos.

Los escáneres de impresión 3D son una técnica que requiere la adquisición de una técnica precisa. Es mejor para los aficionados buscar un archivo 3D en una de las webs en línea de descarga gratuita.

 

Técnicas de Fabricación Aditiva

Hay muchas técnicas de impresión 3D. La diversidad de materiales no permite obtener una sola técnica. Estas técnicas permiten obtener resultados sustancialmente diferentes, que no requieren el mismo tipo de equipo o el mismo proceso mecánico.

Se pueden identificar tres categorías amplias de técnicas de fabricación aditiva.

1-Una función de la polimerización de la materia: un láser UV polimeriza un material en estado líquido para hacerlo sólido.

2-Otro es el uso de un láser para sinterizar un material en polvo. El láser calienta el material y fusiona las partículas. Este último se basa en el principio de depósito progresivo de material.

3-El principio básico de la impresión 3D es depositar una capa de material tras otra. Este proceso se denomina fabricación aditiva, ya que agregamos capas una encima de la otra. La impresora está programada numéricamente y es esta programación la que controla de forma remota los movimientos de la impresora.

El objeto final se crea principalmente como un archivo 3D. Este mismo archivo requiere modelado de antemano. Por eso, sea cual sea la técnica de impresión elegida, la programación realizada requiere un mayor conocimiento del medio.

Esta sección detallará las diferentes técnicas para imprimir un objeto en tres dimensiones. Algunas técnicas están reservadas para el entorno profesional y otras pueden aplicarse a individuos.

Se detallarán las siguientes técnicas: FDM (modelado por deposición fundida), DMLS (sinterización por láser directo de metal), SLA (estereolitografía), SLS(sinterización por láser selectiva) y Polyjet y Multijet.

También discutiremos las diferentes formas de acabados que pueden considerarse al imprimir un objeto tridimensional. Estas técnicas de acabado son variadas y permiten obtener una representación más cercana a las expectativas de salida.

LMD

Una técnica profesional orientada a la aplicación en muchas industrias líderes.

La abreviatura DMLS significa sinterización directa de metal, es una técnica de sinterización por láser. Patentado en la década de 1990 por ERD y el fabricante alemán EOS , la investigación se remonta a la década de 1970.

El láser sinteriza una capa de material que es el primero que se deposita en la placa. La bandeja luego desciende una muesca, un rastrillo deposita una capa en la primera capa ya presente. Al fusionar la segunda capa, el láser fusiona las dos capas para crear un objeto tridimensional.

El polvo utilizado es un polvo metálico. Esta técnica permite imprimir piezas metálicas como aluminio, acero inoxidable, acero, pero también bronce, oro…

Esta técnica es solo profesional y se puede aplicar a muchos campos: aeronáutica, médica, automotriz … Los resultados obtenidos hoy en día por esta técnica son en gran medida idénticos a los que resultan de las técnicas de producción más tradicionales. Es una técnica de vanguardia y por lo tanto es muy costosa. Requiere infraestructura y personal calificado. El tamaño de la impresora en sí también es muy importante. Muy pocos fabricantes en el mundo producen este tipo de impresoras 3D.

Dependiendo del fabricante, es posible hacer piezas en diferentes niveles de joyería, núcleos de fundición para altos hornos.

Dependiendo de los metales utilizados, se integra una cámara de gas en la impresora para limitar el riesgo de oxidación del material.

FDM

La abreviatura FDM significa Modelado de deposición fundida, es decir, deposición de filamento. Inventado en la década de 1980 por Scott Crump , fue comercializado en la década de 1990 por la empresa Stratasys, de la que es fundador.

También conocida como FFF (Fabricación de filamentos fundidos), esta tecnología consiste en colocar una bobina, de alambre de polímero en general, que mientras se lleva a cabo se retira en un motor. Una boquilla está presente y calienta el material. Dependiendo de los polímeros, la temperatura varía de 120 a 220 grados. Una vez que el material está en la boquilla, alcanza su temperatura de transición vítrea. Es en este punto que el material se expulsa de la boquilla y se deposita en una bandeja. Esta bandeja está, o no, calentada.

El depósito de material en la bandeja es la capa número uno. La meseta luego baja y la capa dos puede ser depositada. Es esta superposición de capas la que hace posible crear el objeto en tres dimensiones.

A menudo, la boquilla se mueve en los ejes X e Y, la placa en el eje Z. En otras palabras, la boquilla dibuja el objeto en las dimensiones y es el eje de la placa que crea la tercera dimensión.

Hoy en día, existen muchos proveedores de bobinas de alambre. La diversidad de materiales poliméricos es grande, principalmente ABS, PLA, Policarbonos, ULTEM pero también PEEK. Existen otros materiales, son polímeros compuestos con una carga de materiales externos. Por ejemplo, podemos encontrar bobinas de polímero con una carga de madera, ostras, piedras, cereales …

Esta diversidad explica el éxito de las impresoras que utilizan la técnica FDM. Son por un lado, baratos y fáciles de usar. No ocupan mucho espacio y pueden hacer objetos de casi cualquier material. Sin embargo, ten cuidado, la composición mayoritaria de estos carretes es todavía plástica. Estos polímeros tienen una carga de otros materiales, no es bobina de madera sólida, por ejemplo.

Acabados

Los acabados son una parte integral del proceso de impresión 3D. Dependiendo de las técnicas, las piezas rara vez están completamente terminadas, casi siempre hay un postratamiento. Estos tratamientos se dividen en diferentes categorías.

Los acabados pueden ser térmicos. Esto significa que la pieza está recocida o empapada en un baño de agua con hielo. Por qué? Cuando se forman las piezas, el material se excita y las moléculas pueden fusionarse de forma anárquica. Las moléculas no están organizadas y pueden concentrarse en un punto de la habitación. Las propiedades físicas siguen siendo las mismas, pero incluso si algunos lugares contienen más moléculas, es obvio que otros contienen menos. Por lo tanto, el material no es regular y, para las partes avanzadas de la industria, no puede permanecer así. La estabilización de las moléculas mediante la creación de un choque térmico estabiliza el material. Luego hablamos de un tratamiento intrínseco ya que es interno al material.

Los acabados también pueden ser de superficie, el propósito es pulir la superficie para que quede perfectamente lisa. Esto se denomina acabados tribo para aplanar superficies o pulido manual dependiendo del nivel de rugosidad de la habitación.

También hay recubrimientos electrolíticos que depositan una capa de material metálico en la superficie de la pieza a través de un campo electromagnético de metales ferrosos.

También existen todos los procesos de acabados convencionales, como perforación, enrutamiento … Podemos considerar todos los acabados presentes en otras tecnologías (impresión 3D en oro). Las piezas que se han impreso a través del proceso de fabricación aditiva son como todas las demás partes sujetas a las mismas leyes físicas, por lo que el mismo campo de posibilidad.

Mutijet Polyjet

Los procesos Polyjet y Multijet se suelen equiparar, aunque son muy diferentes, ya que ambos representan una forma de impresión en color 3D. Sin embargo, los detallaremos por separado para comprender sus similitudes pero también sus diferencias.

La técnica de impresión 3D Polyjet, en primer lugar, es la técnica que más se acerca a una impresora bidimensional. Una boquilla viene a extender una capa de material, se podría hablar de un color de impresora 3D, ya que funciona de una manera similar a una impresora de color convencional. Luego, una boquilla deposita pegamento para depositar una segunda capa de material. El proceso continúa hasta completar el desarrollo de la pieza.

Existen dos tipos de procesos, o bien el pegamento y el color se separan y se aplican uno tras otro, o se mezclan y se aplican al mismo tiempo.

El principal actor en este proceso es Z Corp, fundada en los años 90 en los Estados Unidos, esta empresa ahora es reconocida en el mundo de la impresión 3D PolyJet. La impresión en color en 3D permite la impresión de piezas como figurillas, golosinas, modelos … No posee muy buenas cualidades mecánicas, pero es económica y no es muy compleja de usar. Este tipo de impresión 3D funciona bien en la industria de los videojuegos, por ejemplo, para imprimir su avatar.

La técnica Multijet, por su parte, es una técnica que no requiere pegamento. Se deposita micro gotas de resinas fotosensibles que un láser UV viene a polimerizar. El láser UV viene a endurecer la resina en contacto con el calor. Este proceso es algo similar al proceso de estereolitografía. La principal diferencia es que no es una bandeja llena de resina, sino que una boquilla viene cayendo gradualmente gotas de resinas. El diseño es extremadamente preciso.

Por lo tanto, este proceso tiene mejores cualidades técnicas, pero en realidad es más caro.

ALS

La abreviatura SLA significa estereolitografía, es una técnica de impresión 3D para crear piezas a partir de un modelado numérico.

Esta es la primera técnica de impresión 3D. Patentado y vendido en la década de 1980 por el estadounidense Charles Hull.

El principio se basa en el desarrollo de un objeto tridimensional mediante polimerización utilizando un láser UV. Una resina de polímero fotosensible se polimeriza capa por capa de acuerdo con los movimientos del láser UV, dirigido por un modelo previamente establecido. La bandeja desciende gradualmente permitiendo que un rollo deposite una segunda capa de material. Una vez que la pieza está completamente curada, la bandeja se eleva y la pieza se recupera.

El láser dibuja los ejes X e Y mientras la platina descendente representa el eje Z.

Con esta técnica de impresión 3D son posibles varios materiales, pero sobre todo deben ser fotosensibles, esta propiedad física permite una reacción adaptada a los rayos láser UV. El primer fabricante representativo de esta técnica es 3DSystem. Hoy, el mercado se está abriendo.  Se intenta llevar esta técnica a casa creando pequeñas máquinas fáciles de usar. La técnica de SLA es todavía una técnica mucho más compleja que la FDM (deposición de filamentos). Está más orientado al uso profesional.

La estereolitografía tiene buenas cualidades físicas pero técnicamente no es muy confiable, no se utiliza para tecnologías avanzadas como la técnica DMLS, por ejemplo.

Una de las ventajas de esta técnica es que la superficie de trabajo es muy grande, por lo que puede imprimir objetos grandes.

SLS

La técnica de impresión 3D SLS (Sinterización por láser selectivo) fue desarrollada por el Dr. Carl Deckard en la década de 1980. También como creador de DTM Corporation, la técnica de SLA se desarrolló por primera vez en los Estados Unidos. Redimida en 2001 por 3D System , continúa su ascenso bajo otro nombre. Otro fabricante que contribuyó al desarrollo de esta técnica de impresión es la empresa alemana EOS, primero especializada en estereolitografía (SLA) y luego diversificada.

Esta técnica es relativamente cercana en el funcionamiento de la técnica DMLS. Su principio fundamental es fusionar partículas de polvo fino con un láser. Estas partículas se calientan dentro de un tanque a una temperatura justo por debajo de la temperatura de fusión. Un rollo viene a depositar una primera capa de material. El láser luego fusiona las partículas de material entre sí, creando la primera capa. La bandeja luego desciende para permitir la propagación de una segunda capa por el rollo. El proceso continúa hasta que la parte está completamente impresa. Entonces es suficiente recuperarlo y deshacerse de las partículas que no se han fusionado: este es el proceso de acabado.

El material utilizado para este tipo de impresión es, por lo tanto, un polvo: la mayor parte del tiempo, poliamida, también puede ser de vidrio, cerámica … Es posible mezclar varias partículas de diferentes materiales. La única restricción es lograr mantener una composición homogénea con partículas de tamaño idéntico. El polvo obtenido es blanco, pero es posible colorear de antemano para obtener piezas coloreadas. A diferencia del método SLA (estereolitografía) no es un material líquido.

Esta técnica está orientada para uso profesional. Requiere conocimiento de los procesos técnicos de la impresora la cual también es grande.

 

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