¿Qué es una impresora 3D y para qué sirve?

¿Te preguntas qué es una impresora 3D, para qué sirven y cómo funciona? La presencia de una impresora 3D en un negocio siempre será un gran paso hacia la incorporación de tecnología innovadora en cualquier sector, esto gracias a que se trata de una máquina fabricada para generar objetos tridimensionales.

A diferencia de las impresoras tradicionales que solo imprimen en papel, una impresora 3D cuenta con la capacidad de formar objetos físicos tridimensionales capa por capa, es decir, consiste en un dispositivo tecnológico que funciona para una diversidad de campos, desde la industria manufacturera, hasta la medicina y la arquitectura.

Al ser una máquina especial, es necesario familiarizarse con sus múltiples funciones y con las piezas de repuesto que se requieren con la intención de generar objetos personalizados de la más alta calidad.

¿Qué es una impresora 3D?

Al igual que una impresora tradicional, una máquina de impresión 3D hace uso de ciertas piezas para recrear objetos tridimensionales, esta toma como base el boceto de un diseño digital para dar origen a un objeto físico.

En vez de tomar la información de una computadora y pasarla al texto en papel, esta genera o imprime la materia de acuerdo a un diseño; por lo tanto, la impresión 3D es una manera de crear un objeto tangible a partir de bosquejos digitales.

Origen de la impresora 3D

A pesar de que ya existe la impresión en papel, una impresora 3D hace uso de la tecnología para hacer realidad los objetos tridimensionales, pero ¿sabes cuál es el origen de este dispositivo?

El nacimiento de este tipo de máquina se le atribuye al inventor japonés Hideo Kodama en 1981, cuando inventó un producto que utilizaba luces ultravioleta para endurecer polímeros, compuestos de plástico que son los ingredientes para imprimir objetos sólidos.

Sin embargo, esta tecnología tuvo mejores bases cuando Charles Muy dio a conocer la estereolitografía, un proceso de fabricación donde se solidifica la resina con la luz ultravioleta para generar objetos tridimensionales.

El desarrollo de esta tecnología permitió que aparecieran otros métodos de impresión 3D, como es el caso de la deposición de material fundido y la sinterización selectiva por láser, técnicas que hacen uso de diversos materiales, como es el caso del plástico y de metales para la impresión de objetos en 3D.

Durante la década de los 2000, una impresora 3D ya contaba con la tecnología justa para que las empresas pudiesen imprimir objetos sólidos; dicho dispositivo ha incursionado en diferentes campos gracias a estos avances, como la medicina, gracias a que es una máquina que permite la creación de objetos personalizados.

¿Para qué sirven las impresoras 3D?

A diferencia de las impresoras tradicionales, una impresora 3D es funcional en diversos campos gracias a su capacidad de crear objetos tridimensionales a partir de un diseño digital.

No obstante, las impresiones en formato 3D tiene otras funciones, como las que se enlistan a continuación:

• Prototipado rápido y económico de diferentes diseños.
• Fabricación personalizada y a medida.
• Piezas de repuesto que estén bajo demanda.
• Fabricación de componentes ligeros y resistentes.
• Impresión de maquetas, prototipos arquitectónicos, elementos decorativos y estructurales.
• Creación de prótesis, implantes o modelos anatómicos.
• Producción de diseños únicos.
• Generación de componentes experimentales personalizados.

¿Qué es la impresión 3D?

La imagen o dibujo del diseño digital, que es la creación de una representación en una computadora, son las bases o instrucciones que toma la impresora 3D para fabricar dicho boceto y transformarlo en un objeto tangible con cada uno de los detalles que se dictan.

Después de realizado el anteproyecto en la computadora, la impresora 3D programa las instrucciones y fabrica un material tridimensional, el cual se va construyendo capa por capa en un periodo de tiempo que dependerá de la complejidad del diseño.

La impresión 3D es la fase final donde el objeto diseñado en digital se vuelve realidad, dentro de una máquina tridimensional se da el proceso de desarrollo de un objeto tangible, como cortar, moldear o taladrar, se puede entender a la impresión 3D como la solidificación de objetos a partir de las instrucciones de un archivo digital.

Importancia de las impresoras 3D en la actualidad

Hoy en día, instalar en un negocio o una empresa una impresora 3D significa tener acceso a un dispositivo innovador que va a dar vida a las ideas que han sido plasmadas en un boceto digital.

Aunado a esto, las impresoras tridimensionales son dispositivos valiosos por las siguientes razones:

• Personalización
• Prototipado rápido
• Producción de objetos en masa
• Descentraliza la producción
• Reducción de residuos
• Innovación en diversos campos
• Desarrollo de prototipos y modelos experimentales

¿Cómo funcionan las impresoras 3D?

El funcionamiento de una impresora 3D varía según la tecnología específica con la que esté diseñada y el tipo de piezas que se le incorporen, pero de manera general, una impresora 3D funciona de la siguiente manera:

• Diseño 3D: El proceso inicia con la maquetación o el boceto a través de un diseño digital, proporcionando las dimensiones y los detalles a través de una computadora.
• Preparación del archivo: El diseño 3D se forma en un archivo digital en un formato específico, como STL u otros formatos que sean compatibles con la impresora 3D; en este tipo de archivo, se describe la geometría del objeto tridimensional en términos de capas.
• Selección de material: Según lo que se desee obtener en el modelo tridimensional, se va a elegir el material de construcción adecuado para el objeto que se va a imprimir; dentro de la impresora, se selecciona el material exacto para el objeto.
• Impresión 3D: En esta parte, se da la deposición de material fundido, donde un filamento de material termoplástico se alimenta a través de una boquilla caliente que derrite y deposita capa por capa sobre una plataforma de construcción.
• En una base que ejecuta movimientos de arriba hacia abajo, se va construyendo el objeto tridimensional; en este proceso, hay un haz de luz que solidifica capa por capa el modelo.
• Con la plataforma, se construye gradualmente un líquido y se va elevando conforme se solidifica cada capa; con la presencia del láser de alta potencia, se calienta y se fusionan las partículas de polvo del material en cada una de las capas hasta formar el objeto.
• En las capas de material, se enfría y se solidifica para pasar por el proceso de enfriamiento y solidificación, en donde después se pasa por la etapa de preprocesamiento, donde se otorgan soportes de impresión, lija, pinta o se ensamblan piezas impresas extras de acuerdo al modelo.

Tipos de impresoras 3D

Existen varios tipos de impresoras 3D, cada una usa una tecnología diferente, teniendo ventajas y limitaciones diversas en la creación de objetos tridimensionales; a continuación, te presentamos algunos de los tipos más comunes según los resultados que se desean obtener en un proyecto:

• Fabricación por Deposición Fundida: El material que se va a emplear para generar el modelo inicia en estado sólido para después ser almacenado en rollos y comenzar su proceso de solidificación; en este tipo de impresión, se deposita el polímero sobre una superficie plana capa por capa, es importante resaltar que no es un tipo que se especialice en generar detalles en los modelos.
• Estereolitografía (SLA): A este tipo de impresión se le considera como la primera, pues utiliza un haz de luz ultravioleta para solidificar la resina que es fotosensible y la responsable de darle forma al modelo; esta  es útil para la creación de joyería y material médico porque genera detalles finos.
• Sinterización Selectiva por Láser (SLS): Esta hace uso de un láser que se nutre de una tecnología específica para mezclar las partículas del material con el que se hará el objeto; igualmente, la creación del modelo se realiza capa por capa, con la diferencia de que existe la libertad para utilizar más de un material, siendo ideal para las industrias aeroespacial y automotriz.
• Impresión 3D por inyección: La actividad de esta impresora es similar a una impresora tradicional, solo que en vez de tinta, se otorgan capas de fotopolímero líquido que se manipulan directo en la bandeja de construcción.

Principales materiales de impresión 3D

Dependiendo del tipo de impresora 3D con la que se esté trabajando y el tipo de modelo que se desee obtener, los materiales serán diferentes entre cada proyecto; a continuación, te presentamos aquellos materiales que continuamente se suman en la impresión 3D:

• PLA (Ácido Poliláctico): Es el material de base que es sencillo de manipular, biodegradable y que da materiales rígidos pero con cierto porcentaje de fragilidad.
• ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno): La resistencia al impacto y la durabilidad son parte de las características principales de este material, pero necesita de una base para imprimir.
• PETG (Tereftalato de Polietileno Glicol): Los prototipos estéticos cuentan con alta transparencia y son resistentes al agua, esto gracias a que se trata de un material compatible con temperaturas de impresión más bajas.
• Nailon: La flexibilidad es parte de su característica base, además de su baja fricción.
• Policarbonato (PC): Se caracteriza por tener aguante al impacto y al calor, por ello, es ideal para construir piezas de ingeniería y de protección.
• PVA (Alcohol Polivinílico): Se usa para las impresiones 3D que necesitan doble extrusión y que requieren de geometrías complejas.
• Metales (acero inoxidable, aluminio, titanio, etc.): Las aplicaciones aeroespaciales, médicas y de ingeniería utilizan la impresión 3D de metal, que se ejecuta gracias al método de sinterización láser o la deposición de metal fundido.
• Resinas fotosensibles (para SLA y DLP): El material aquí es líquido, es decir, la resina se solidifica solo con la luz ultravioleta y se le puede encontrar en resinas estándar, resinas flexibles y resinas dentales.

Tipos de materiales de plástico para impresión 3D

Cuando se trata de imprimir con plástico, se emplean otros materiales que igualmente pueden ser seleccionados según las necesidades de la aplicación y las propiedades deseadas del objeto; aquí te presentamos los tipos más comunes en la impresión 3D:

• TPU (Poliuretano Termoplástico): Al ser elástico, se utiliza en la impresión de piezas que necesitan extra flexibilidad.
• ASA (Acrilonitrilo Estireno Acrilato): Es un material semejante al ABS, con la diferencia de que posee mayor resistencia a la intemperie y a los rayos UV.
• HIPS (Poliestireno de Alto Impacto): Cuenta con soporte en impresiones 3D FDM, teniendo la ventaja de que puede eliminarse fácilmente.
• Poliéster (Copolyester): La humedad no afecta a este material, siendo de gran durabilidad y resistencia al desgaste.
• Filamentos compuestos y especiales: Aquí se hace una combinación de plásticos, como fibras de carbono, fibras de vidrio, madera o metal, con el objetivo de mejorar las propiedades mecánicas y estéticas de las impresiones.
• Plásticos de alto rendimiento: Los plásticos de alto rendimiento, como el PEEK, PEI (ULTEM), y PPSU, ofrecen excelentes propiedades térmicas y químicas, ideales para áreas con alta exigencia.

Ventajas de la impresión 3D

La impresión 3D es sin duda una tecnología que ofrece ventajas significativas, como la capacidad de fabricar objetos personalizados y de crear modelos que necesitan detalles imposibles de lograr con métodos tradicionales.

Por lo tanto, una impresora 3D es considerada tecnología revolucionaria gracias a que cuenta con otras ventajas, tales como las siguientes:

• Prototipado rápido
• Reducción de tiempo y de costos
• Elaboración de diseños complejos
• Reducción de residuos
• Eficiencia en la producción de piezas pequeñas
• Acceso a la producción para el mercado global
• Innovación de modelos en la medicina
• Reducción de costos de modelos para la industria aeroespacial y automotriz

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