Impresión 3D y su aplicación en la industrial

Impresión 3D y su aplicación en la industrial
¿Qué es una impresora 3D y cuáles son sus funciones principales? Te ayudamos a entender mejor las potencialidades de esta herramienta de vanguardia

La fabricación por adición, la manufactura aditiva o lo que se conoce comúnmente como impresión 3D, agrupa un conjunto de técnicas que tuvieron sus inicios en el siglo pasado, cuando fue inventada la impresora de inyección de tinta. Esta innovadora tecnología se ha venido desarrollando y perfeccionando, en diferentes partes del mundo hasta la actualidad.

Debido al auge y aceptación que ha tenido esta tecnología y las innumerables facilidades que ofrece para crear diferentes productos y distribuirlos con un menor coste y esfuerzo, se encuentra dentro de las novedades más significativas de la apodada IV Revolución Industrial de la humanidad. La masificación del uso de la impresión 3D en diferentes sectores de la industria ha favorecido que exista un aumento de las instituciones y personas que se dedican a investigar, desarrollar y mejorar su funcionamiento y sus aplicaciones.

¿Qué es la impresión 3D?

Concretamente, la impresión 3D surge como resultado de la aplicación de un conjunto de tecnologías dedicadas a llevar a cabo procesos de impresión por adición que permiten crear objetos de diferentes materiales a partir de la estratificación. Para lograr este objetivo se deposita capa por capa dicho material (o materiales), donde es requerido, hasta alcanzar el resultado final.

Desarrollar un objeto con una impresora 3D implica realizar una guía o diseño 3D, en un ordenador, del objeto que se quiere obtener, utilizando para ello un software especializado. Cuando se da inicio al proceso de impresión, la máquina coloca una capa del material sobre la zona de construcción que indica la computadora y vuelve a repetir la acción hasta que se completa el objeto.

La genialidad de esta tecnología viene dada por el hecho de que se pueden construir modelos funcionales, herramientas, componentes o moldes sin necesidad de utilizar los métodos convencionales para ello. La impresión 3D facilita la obtención de formas geométricas complejas, imposibles o casi imposibles de realizar mediante algunos de los procesos industriales conocidos.

Igualmente, permite realizar personalizaciones o modificar detalles a un objeto ya que no se necesita una horma (molde) para su fabricación. Al mismo tiempo, posibilita ahorrar tiempo, esfuerzo y dinero que se planifican para realizar los procesos de desarrollo, incluido el ensamblaje, ya que posibilita alcanzar un único objetivo en un tiempo relativamente corto, aunque esté compuesto normalmente por varias piezas.

En los últimos años ha ido en aumento el número de sectores que se ha beneficiado con las novedades de la tecnología de impresión. A pesar de estar en una etapa temprana, ha propiciado que evolucione la forma de pensar y actuar de muchas personas. Entre ellos los científicos y diseñadores, quienes la han asumido como una potente herramienta creativa, por las libertades y las posibilidades que manifiesta.

Aportes de la impresión 3D en diferentes sectores

Entre las ramas que han sido beneficiados con los adelantos científicos técnicos que provee la impresión 3D, se encuentran la educación, arqueología, el arte, la moda y la salud. A continuación, se hace un resumen de las principales aplicaciones de esta tecnología en algunos de ellos:

En la educación se han desarrollado diferentes medios de apoyo al proceso de enseñanza-aprendizaje, que han permitido que los estudiantes entiendan conceptos abstractos. Proporcionando soporte para diferentes asignaturas pertenecientes a las ciencias sociales y naturales, las matemáticas, el arte, la historia y la tecnología.

La alimentación ha sido otro sector beneficiado. La impresión 3D ha permitido sustituir algunos de los procesos comunes, así como individualizar la forma o constitución, de los ingredientes. Se destaca la creación de comida elaborada con chocolates, azúcar y masas de microalgas.

En la arqueología, específicamente la utilización de tecnologías de escaneo 3D, ha posibilitado obtener copias de objetos sin el uso de los procesos del moldeo por inyección, permitiendo ahorrar costos, esfuerzo y dinero. Además, posibilitan que estén mejor conservadas las reliquias arqueológicas de alto valor cultural.

En el arte, han sido utilizadas por muchos de sus exponentes. Con la impresión 3D se han podido crear, transformar o restaurar obras de arte y se han realizado diferentes exposiciones de réplicas de objetos obtenidos con esta tecnología en museos, galerías y festivales de diferentes tipos e índoles.

En la moda se destaca la obtención de ropa impresa con tecnología 3D, así como la impresión de zapatos como las zapatillas deportivas de la marca Adidas. También se puede hacer alusión a la creación de accesorios como joyas y bolsos.

Debido a la importancia que tiene la medicina, en esta rama en la actualidad se están llevando a cabo diferentes estudios y experimentos para lograr obtener o mejorar aplicaciones desarrolladas utilizando para ello la impresión 3D, que contribuyan a mejorar la salud y las condiciones de vida del ser humano.

Aplicaciones de la impresión 3D en la medicina

Esta tecnología ha sido ampliamente usada en el sector sanitario, debido a que permite obtener productos con acabados estructurales y estéticos con gran exactitud. Además, posibilita individualizar cada producto que se quiera obtener. En la actualidad se están realizando diferentes investigaciones del uso de las impresoras 3D para disímiles usos, entre ellos: trasplantes, creación de órganos y de prótesis.

  • Creación de órganos: con el uso de células madre como material de impresión será posible crear órganos artificiales que se puedan implantar a una persona. Hoy día, existen varios grupos de investigación en el campo de la medicina regenerativa, destinados a estos fines. Entre los órganos que están siendo objeto de análisis se encuentran: el corazón, los riñones, el hígado, al igual que diferentes tipos de tejidos de la vejiga, tráquea y cartílagos.
  • Trasplantes: se pretende ampliar el uso para la reconstrucción de algunas partes del cuerpo como la piel o los huesos. En ambos casos se han realizado descubrimientos notables que han posibilitado alcanzar resultados positivos. Entre las prácticas satisfactorias logradas se puede mencionar que han sido certificados recientemente casos exitosos de realización de implantes de partes del cráneo y la mandíbula, hechos con impresoras 3D.
  • Realización de prótesis: la impresión 3D es utilizada ampliamente en el sector sanitario para crear guías quirúrgicas, que le indican al dentista el sitio exacto donde debe colocar un implante, y para hacer modelos dentales. En este campo, en los últimos años, se han realizado investigaciones que han ido evolucionando constantemente, arrojando resultados muy favorables.

Tal es el caso del adolescente de Colorado que creó una prótesis robótica utilizando dicha tecnología. Esta se controla por ondas cerebrales. Si el precio de esta prótesis se compara con el de algunas realizadas aplicando otros métodos, resalta el hecho de que su coste es muy accesible. De igual forma, posee una gran ventaja y es que es adaptable o modificable en dependencia del crecimiento de los niños, sin tener que invertir una suma de dinero exagerada por esto.

Modelos comerciales de impresoras 3D

Para distinguir los modelos comerciales de impresoras 3D existentes en el mundo, en adelante se va hacer alusión al tipo de tecnología que utilizan estas para realizar correctamente el proceso de impresión, tal es el caso de:

  1. La estereolitografía, conocida por sus siglas en inglés como SLA, que es el primer método empleado para imprimir objetos en 3D. Consiste en aplicar un láser ultravioleta a una resina líquida, sensible a la luz, que se encuentra contenida en un cubo. Este va solidificando la resina capa por capa hasta crear el objeto indicado. Con esta técnica, a pesar de que se obtienen objetos de alta calidad, es posible que se desperdicie material en el proceso de impresión.
  2. La sintetización láser: por sus siglas en inglés SLS es un método que data de la década de los 80 y también se utiliza el láser para imprimir los objetos. Consiste en la fundición del material a través de la aplicación de un láser que luego se solidifica. Esta permite utilizar mayor variedad de materiales en polvo como: cerámica, cristal, nilón y poliestireno. Además, al emplearla no se desperdicia material.
  3. La impresora 3D de compactación (inyección de tinta o gota sobre polvo): similar a la tecnología de impresión por láser, la diferencia radica en el hecho de que se compacta usando inyección de una tinta o aglutinante. Este sistema de impresión es el más parecido a una impresora normal. En este caso, la bandeja de la máquina almacena el polvo y el material fijador.
  4. La impresora 3D de adición: es también conocida como impresión por deposición de material fundido o inyección de polímeros. Para obtener el objeto, la máquina va superponiendo capas, comenzando desde abajo hacia arriba y se va desplazando para colocar el plástico justo en las coordenadas especificadas por el software utilizado.

La impresión 3D es una novedosa tecnología que aporta grandes beneficios al sector industrial, pues entre las potencialidades que brinda, se destaca el hecho de que con una sola máquina es posible obtener una amplia variedad de piezas o partes de estas, ahorrando tiempo, esfuerzos y recursos. Ya sean objetos utilizados comúnmente por todos, como una taza de café, u otros componentes más complicados, como piezas de motores o partes de un avión.

Así, sus potencialidades son tantas que muchos sectores se han visto revitalizados, como es el caso de la ciencia médica, logrando esta alcanzar resultados tan positivos como la creación de órganos artificiales a partir de células vivas. Los beneficios reales que ofrece la impresión 3D han hecho que se extienda su uso a diferentes sectores industriales como la educación, el arte, la arqueología, la joyería y por supuesto la arquitectura.

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