Impresión 3D: Lo que hay que saber
No son la impresora de margarita de tu abuelo, ni la matriz de puntos de tu madre. De hecho, se parecen muy poco a las actuales impresoras de documentos o de fotos, que sólo pueden imprimir en las aburridas y antiguas dos dimensiones. Como su nombre indica, las impresoras 3D pueden construir objetos tridimensionales a partir de diversos materiales. Se están convirtiendo en la corriente principal, apareciendo en tiendas como Staples, Best Buy y Home Depot, y se pueden comprar numerosas impresoras 3D y sus suministros en Amazon.com y a través de otros puntos de venta online. Aunque todavía se encuentran principalmente en los talleres o estudios de diseño, en las escuelas y centros comunitarios, y en las manos de los aficionados, las impresoras 3D se encuentran cada vez más en los bancos de trabajo, en las salas de recreo y en las cocinas, y tal vez en una casa cerca de usted, si no es la suya.
¿Qué es la impresión 3D?
En su forma más básica, la impresión 3D es un proceso de fabricación en el que el material se coloca, capa por capa, para formar un objeto tridimensional. (Se considera un proceso aditivo porque el objeto se construye desde cero, a diferencia de los procesos sustractivos en los que el material se corta, perfora, fresa o mecaniza). Aunque las impresoras 3D emplean diversos materiales (como el plástico o el metal) y técnicas (véase «¿Cómo funciona la impresión 3D?» más adelante), comparten la capacidad de convertir archivos digitales que contienen datos tridimensionales -ya sean creados en un programa de diseño asistido por ordenador (CAD) o de fabricación asistida por ordenador (CAM), o a partir de un escáner 3D- en objetos físicos.
¿Se puede considerar que la impresión 3D es impresión?
Sí, la impresión 3D puede considerarse impresión, aunque no como se ha definido tradicionalmente. Las definiciones pertinentes de Webster de «impresión» se centran en la producción de material impreso, publicaciones o fotografías, y en la producción por medio de la impresión (la aplicación de presión). Ninguna de las dos definiciones se ajusta realmente a la impresión 3D. Pero desde el punto de vista tecnológico, la impresión 3D es una evolución de la impresión tradicional, en la que se aplica una capa de material (normalmente tinta). Normalmente es tan fina que no se nota la altura (aunque con las impresoras de tinta sólida es algo más gruesa). Lo que hace la impresión 3D es ampliar enormemente esa altura mediante la aplicación de múltiples capas. Así que tendría sentido ampliar la definición de impresión para incluir la fabricación de objetos tridimensionales de esta manera.
¿Cómo funciona la impresión 3D?
Al igual que las impresoras tradicionales, las impresoras 3D utilizan una variedad de tecnologías. La más conocida es el modelado por deposición fundida (FDM), también conocido como fabricación con filamento fundido (FFF). En ella, un filamento -compuesto de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), ácido poliláctico (PLA) u otro termoplástico- se funde y deposita por capas a través de una boquilla de extrusión calentada. Las primeras impresoras 3D que salieron al mercado, fabricadas a mediados de la década de 1990 por Stratasys con ayuda de IBM, utilizaban FDM (un término registrado por Stratasys), al igual que la mayoría de las impresoras 3D dirigidas a consumidores, aficionados y escuelas.
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Otra tecnología utilizada en la impresión 3D es la estereolitografía. En ella, un láser ultravioleta se proyecta en una cuba de fotopolímero sensible al ultravioleta, trazando el objeto a crear en su superficie. El polímero se solidifica allí donde el rayo entra en contacto con él, y el rayo «imprime» el objeto capa por capa siguiendo las instrucciones del archivo CAD o CAM con el que trabaja.
En una variación de esto, también está la impresión 3D con proyector de luz digital (DLP). Este método expone un polímero líquido a la luz de un proyector de procesamiento de luz digital. Esto endurece el polímero capa por capa hasta que se construye el objeto, y el polímero líquido restante se escurre.
El modelado de chorro múltiple es un sistema de impresión 3D similar al de chorro de tinta que rocía un aglutinante de color, similar al pegamento, sobre capas sucesivas de polvo donde se va a formar el objeto. Se trata de uno de los métodos más rápidos, y uno de los pocos que admite la impresión multicolor.
Es posible modificar una inyección de tinta estándar para imprimir con materiales distintos a la tinta. Los emprendedores del bricolaje han construido o modificado los cabezales de impresión, generalmente cabezales piezoeléctricos, para que funcionen con varios materiales, ¡y en algunos casos imprimiendo los propios cabezales en otras impresoras 3D! Empresas como MicroFab Technologies venden cabezales de impresión con capacidad 3D (así como sistemas de impresión completos).
El sinterizado selectivo por láser (SLS) utiliza un láser de alta potencia para fusionar partículas de plástico, metal, cerámica o vidrio. Al final del trabajo, el material restante se recicla. La fundición por haz de electrones (EBM) utiliza -adivínelo- un haz de electrones para fundir el polvo metálico, capa por capa. El titanio se utiliza a menudo con la EBM para sintetizar implantes médicos, así como piezas de aeronaves.
Dependiendo de la técnica, las impresoras 3D pueden utilizar una gran variedad de materiales, incluyendo, pero no limitándose, a los metales (acero inoxidable, soldadura, aluminio y titanio, entre ellos); plásticos y polímeros (incluyendo compuestos que combinan plásticos con metales, madera y otros materiales); cerámica; yeso; vidrio; ¡e incluso productos alimenticios como el queso, el glaseado y el chocolate! (Consulta nuestro manual sobre los tipos de filamentos para impresoras 3D.)
¿Quién inventó la impresión 3D?
La primera impresora 3D, que utilizaba la técnica de la estereolitografía, fue creada por Charles W. Hull a mediados de los años 80. La estereolitografía ha sido tradicionalmente una técnica comercial cara, con máquinas que cuestan entre cinco y seis cifras, pero en los últimos años han aparecido impresoras de estereolitografía profesionales de sobremesa que cuestan unos pocos miles de dólares, así como sistemas de consumo que comienzan muy por debajo de los mil dólares.
En 1986, Hull fundó 3D Systems, una empresa que hoy vende impresoras 3D que utilizan diversas tecnologías. Van desde kits básicos hasta sistemas comerciales avanzados, y 3D Systems también ofrece servicios de piezas bajo demanda, sobre todo a usuarios empresariales.
¿Cuáles son los beneficios de la impresión 3D?
Con la impresión 3D, los diseñadores tienen la capacidad de convertir rápidamente los conceptos en modelos o prototipos 3D (también conocido como «prototipado rápido»), e implementar cambios rápidos en el diseño. Permite a los fabricantes producir productos bajo demanda en lugar de en grandes tiradas, lo que mejora la gestión del inventario y reduce el espacio de los almacenes. Las personas que se encuentran en lugares remotos pueden fabricar objetos que de otro modo serían inaccesibles.
Desde un punto de vista práctico, la impresión 3D puede ahorrar dinero y material frente a las técnicas sustractivas, ya que se desperdicia muy poca materia prima. Y promete cambiar la naturaleza de la fabricación, permitiendo a los consumidores descargar archivos para imprimir incluso objetos 3D complejos -incluyendo, por ejemplo, dispositivos electrónicos- en sus propios hogares.
¿Qué pueden hacer las impresoras 3D?
Los diseñadores utilizan las impresoras 3D para crear rápidamente modelos y prototipos de productos, pero cada vez se utilizan más para fabricar también productos finales. Entre los artículos que se fabrican con impresoras 3D se encuentran diseños de zapatos, muebles, piezas de cera para hacer joyas, herramientas, trípodes, artículos de regalo y de novedad, y juguetes. Las industrias de la automoción y la aviación utilizan las impresoras 3D para fabricar piezas. Los artistas pueden crear esculturas y los arquitectos pueden fabricar modelos de sus proyectos. Los arqueólogos utilizan impresoras 3D para reconstruir modelos de artefactos frágiles, incluidas algunas de las antigüedades que en los últimos años han sido destruidas por el ISIS. Asimismo, los paleontólogos y sus estudiantes pueden duplicar esqueletos de dinosaurios y otros fósiles. Echa un vistazo a nuestra galería de objetos sencillos y prácticos de la impresora 3D.
Los médicos y los técnicos médicos pueden utilizar la impresión 3D para fabricar prótesis, audífonos, dientes artificiales e injertos óseos, así como para replicar modelos de órganos, tumores y otras estructuras corporales internas a partir de escáneres de TC para preparar una cirugía. Un buen ejemplo es el Proyecto Daniel, que imprime en 3D prótesis de brazos y manos para las víctimas de la violencia en Sudán. Además, las impresoras 3D que se están desarrollando y que pueden colocar capas de células para crear órganos artificiales (como riñones y vasos sanguíneos) ya se encuentran en la fase de R&D. Incluso hay un lugar para la impresión 3D en la medicina forense, por ejemplo para replicar una bala alojada en el interior de una víctima.
La electrónica impresa es un conjunto de métodos de impresión que permiten imprimir dispositivos o circuitos electrónicos en materiales flexibles como etiquetas, tejidos y cartón, mediante la aplicación de tintas electrónicas u ópticas. Permite fabricar a muy bajo coste dispositivos de bajo rendimiento. La electrónica impresa está empezando a combinarse con la impresión 3D, lo que permite imprimir circuitos o dispositivos en capas. Una consecuencia natural de esta potente combinación es que algún día se podrán imprimir aparatos a partir de planos 3D en lugar de comprarlos.
La preparación de alimentos es otra forma de utilizar las impresoras 3D. El Instituto Culinario Francés ha estado utilizando una impresora 3D de código abierto Fab@Home desarrollada en la Universidad de Cornell para preparar delicias artísticas, y el MIT ha creado una impresora 3D de alimentos llamada Cornucopia. Un pequeño número de restaurantes está probando prototipos de impresoras de alimentos. La investigación en impresión 3D de la NASA ha incluido la impresión de alimentos, como la pizza impresa en 3D.
Un puñado de impresoras 3D de alimentos han llegado a estar disponibles comercialmente. Suelen centrarse en alimentos concretos, como el chocolate, las tortitas o las galletas.
¿Qué son los servicios de impresión 3D?
No es necesario tener una impresora 3D para beneficiarse de ella. Muchos servicios de impresión 3D, como Shapeways y Sculpteo, imprimen regalos y otros objetos pequeños por encargo en sus propias impresoras 3D y luego los envían al cliente. Los clientes pueden enviar sus propios archivos de objetos en 3D o elegir artículos, la mayoría de ellos diseñados por otros usuarios del servicio, de un catálogo en línea.
Pero los servicios de impresión en 3D ya no son únicamente el dominio de los especialistas. Grandes empresas como UPS han introducido servicios de impresión 3D, y algunas imprentas tradicionales han añadido la impresión 3D bajo demanda a su repertorio.
¿Dónde puedo conseguir una impresora 3D?
La mayoría de los fabricantes de impresoras 3D venden sus productos directamente en línea. Muchos minoristas electrónicos ahora las tienen en stock, incluyendo empresas sólo en línea como Amazon.com, y otras que también tienen tiendas de ladrillo y mortero. Algunos de estos últimos, como Walmart, Best Buy y Staples, las ofrecen tanto en sus tiendas como en línea, pero asegúrese de comprobar la disponibilidad de las tiendas en sus sitios web, ya que no todos los puntos de venta las tienen. Se han abierto varias tiendas de impresoras 3D en las principales ciudades. Por ejemplo, iMakr tiene tiendas en Londres y Nueva York.
Unos pocos minoristas en línea se especializan en impresoras 3D, como Dynamism, que vende una gama de impresoras 3D de diferentes marcas y también ofrece asistencia al cliente.
¿Qué software necesito para imprimir en 3D?
Casi todas las impresoras 3D aceptan archivos en lo que se llama formato STL (llamado así por la estereolitografía). Este tipo de archivos pueden ser producidos por la mayoría de los programas de CAD, desde costosos paquetes comerciales como AutoCAD hasta productos gratuitos o de código abierto como Google SketchUp y Blender. Para aquellos que no se sientan inclinados a crear sus propios archivos 3D, las bases de datos de objetos 3D, como Thingiverse de MakerBot, ofrecen numerosos archivos de objetos 3D que pueden descargarse e imprimirse.
La mayoría de las impresoras 3D vienen con una suite de software, suministrada en disco o disponible para su descarga, que incluye todo lo necesario para empezar a imprimir. Las suites suelen proporcionar un programa para controlar la impresora y un cortador, que, en preparación para la impresión, formatea el archivo del objeto en capas basándose en la resolución seleccionada y otros factores. Algunas suites incluyen un programa para «curar» el archivo de objetos corrigiendo los problemas que podrían interferir con una impresión fluida. Estos programas surgieron del movimiento de código abierto RepRap, a partir del cual se desarrolló la impresión 3D para aficionados. Con algunas impresoras, puede elegir los programas de componentes individuales para descargar en lugar de ir con lo que se proporciona en la suite.
¿Qué le depara el futuro a la impresión 3D?
Una variedad de impresoras 3D para los hogares y las pequeñas empresas está fácilmente disponible -CMag ha revisado un buen número de ellos-, pero todavía se ven a menudo como artilugios exóticos, y bastante caros. Es de esperar que esta situación cambie en los próximos años, cuando las impresoras 3D se conviertan en algo habitual en las casas: se encontrarán en los bancos de trabajo, en los estudios, en las oficinas domésticas e incluso en la cocina. Puede que no las encontremos en todos los hogares, pero se convertirán en indispensables para las personas que las tengan. En su mayor parte, los artículos fabricados con impresoras 3D han tenido interiores homogéneos, pero empezaremos a ver creaciones más complejas que combinan múltiples materiales y compuestos, así como electrónica imprimible. Con las impresoras 3D actuales, si pierdes la tapa de las pilas de tu televisor, es posible imprimir una tapa de repuesto. Con las de mañana, si pierdes el mando a distancia, quizá puedas imprimir un mando completamente nuevo.
Además, la impresión 3D está ganando terreno en el espacio exterior. La NASA está experimentando con impresoras 3D a bordo de la Estación Espacial Internacional. Con el tiempo, las impresoras 3D podrían utilizarse para crear hábitats en Marte y otros mundos. Para evitar que los astronautas del Apolo 13 murieran asfixiados por el monóxido de carbono, la NASA tuvo que encontrar la manera de meter una clavija cuadrada en un agujero redondo. Si hubiera habido una impresora 3D a bordo, podrían haber resuelto fácilmente el problema diseñando e imprimiendo un conector.
Los astronautas no pueden darse una vuelta por Home Depot si necesitan reemplazar una válvula o un widget, pero una impresora 3D podría fabricar uno según sea necesario. Del mismo modo, veremos impresoras 3D en las bases de la Antártida y en otros lugares remotos de la Tierra, donde la gente no puede esperar seis meses hasta el próximo reabastecimiento para sustituir piezas o herramientas esenciales.
Las aplicaciones médicas de la impresión 3D no se limitan a las prótesis, los audífonos y las coronas dentales. (Véase más arriba «¿Qué pueden fabricar las impresoras 3D?» para ver un adelanto de lo que se está preparando). Las piezas de repuesto no tienen por qué limitarse a lo mecánico.
En los últimos años, hemos visto una explosión en la variedad y los usos de las impresoras 3D. Es similar a la situación en la que se encontraba la informática personal alrededor de 1980. Aunque es bastante fácil ver algunas de las áreas en las que se ramificará el campo de la impresión 3D, otras están más allá de nuestra capacidad de predicción, al igual que nadie en 1980 podría haber imaginado mucho de lo que el ordenador personal se convertiría. Es posible que la impresión 3D no tenga el mismo impacto que el PC a nivel de consumidor, en la vida cotidiana, pero sí tiene el potencial de revolucionar la fabricación y, lo que es más importante, de ponerla en manos de los consumidores de a pie. Sin embargo, una cosa es segura: la impresión 3D está aquí para quedarse.
¿Qué impresoras 3D debería mirar, para empezar?
Para una cobertura más profunda de las impresoras individuales, y cómo comprar una, echa un vistazo a nuestra guía de las 10 mejores impresoras 3D, y algunos puntos de vista de un adoptante temprano. Pero algunas selecciones rápidas para comprobar…