Actualmente las impresoras 3D están en boga en muchos campos tecnológicos: medicina, diseño industrial, … La mayoría de estas impresoras se valen de un diseño realizado por ordenador (CAD) para poder procesar dicha información y representar tridimensionalmente el objeto. El formato utilizado por las impresora no está todavía estandarizado, siendo el formato STL el más popular entre las impresoras 3D.
Estereolitografía. Impresoras 3D SLA
El SLA (stereolithograph apparatus) es el sistema más antiguo de la impresión 3D, patentado por Charles Hull (co-fundador de 3DSystems, Inc) en 1986. Esta tecnología puede utilizarse para crear piezas para el prototipo de un diseño de plástico, convirtiendo el diseño o dibujo en un objeto impreso 3D real.
La impresora 3D SLA utiliza el principio de foto-polimerización, convierte con un láser depósitos de fracciones de milímetro de plástico líquido (resina fotosensible) en objetos 3D sólidos mediante finas capas hasta completar la impresión; funcionan con exceso de plástico líquido que se endurece pasado un tiempo, para convertirse en sólido. Cuando el objeto ha terminado de imprimirse, necesita ser enjuagado con un disolvente y colocarlo en un horno ultravioleta para terminar el proceso y aumentar la resistencia del material. La calidad dependerá del tipo de máquina SLA utilizada. Normalmente el archivo 3D transmitido a la impresora está en formato STL
Formlabs es otra compañía que fabrica impresoras 3D SLA, comercializando actualmente las imresoras 3D Form 2 y Form 1, con excelentes resultados de calidad. El modelo Form 2 funciona vía Wifi, un punto más a su favor.
¿Cómo funciona la impresión 3D por estereolitografía?
Modelado por deposición fundida (FDM)
Esta tecnología, Fusion Deposition Modeling o FDM, fue desarrollada por primera vez por Scott Crump en 1980, fundadora de Stratasys Ltd. Las piezas impresas con FDM pueden ser piezas finales en una producción, ya que los productos fabricados pueden poseer una alta resistencia mecánica, térmica y química válida para trabajos de ingeniería.
El objeto 3D es creado mediante la superposición de capas de material desde la parte inferior hasta la zona superior. Un filo hilo de plástico pasa por el extrusor, que es el que caliente el material para que se le pueda dar la forma deseada, y lo deposita en la posición que le indica el archivo de diseño CAD; este proceso se vuelve repetir hasta finalizar todas las capas.. El material sobrante hay que eliminarlo manualmente o a través de una solución de detergente dependiendo del material utilizado.
El proceso es más lento que con la estereolitografía, siendo el ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) y el PC (policarbonato) los materiales termoplásticos más utilizados en las impresoras 3D FDM. Algunos termoplásticos se pueden incluso utilizar en alimentos y envases de medicamentos, por lo que un método de impresión 3D popular dentro de la FDM industria médica. Cubo de 3D Systems es un ejemplo de este tipo de maquinaria.
Sinterización selectiva por láser (SLS)
SLS es una técnica que utiliza láser como fuente de energía para formar objetos 3D sólidos, desarrollada por Carl Deckard y Joe Beaman en la Universidad de Texas en 1980. La principal diferencia entre SLS y SLA, es que la primera utiliza el material pulverizado de la tinta en vez de resina líquida.
A diferencia de las dos tecnologías anteriores, la SLA y la FDM, la SLS no necesita utilizar ninguna estructura de apoyo, ya que el objeto que se está imprimiendo está constantemente rodeado de polvo sinterizado. El material a imprimir puede ser cualquier cosa desde nylon, cerámica, vidrio hasta algunos metales como el aluminio, el acero o plata. Además otra gran ventaja de este sistema, es que una vez finalizada la pieza, el material sobrante puede ser reutilizado para próximos trabajos.
El SLS es el sistema de impresión 3D más extendido en la industria más que usuarios en el hogar, ya que esta tecnología requiere de láseres de alta potencia, resultado una impresora que requiere una inversión alta.
Fusión selectiva por láser (SLM)
La historia del MST comenzó con el proyecto de investigación alemán en poder de grupo de Instituto Fraunhofer ILT en 1995. La Fusión selectiva por láser (SLM) es una técnica que también utiliza los datos CAD 3D como fuente y forma de objetos 3D por medio de un rayo láser de alta potencia que fusiona y se derrite polvos metálicos juntos. En el proceso de SLM se derrite completamente el material de metal en la parte 3D-dimensional sólido, a diferencia de sinterización selectiva por láser.
El formato de archivo utilizado por la máquina de impresión es también un archivo STL estándar.
Este método de impresión se aplica ampliamente a las piezas con geometrías complejas y estructuras con paredes delgadas y huecos o canales oculto, como proyectos aeroespaciales y ortopedia médicos.
Electronic Beam Melting (EBM)
EBM es otro tipo de aditivo de fabricación de piezas metálicas. Fue acuñado originalmente por Arcam AB Inc. en el principio de este siglo. Lo mismo que SLM, este método de impresión 3D es una técnica de lecho de fusión en polvo.Mientras SLM utiliza rayo láser de alta potencia como fuente de energía, EBM utiliza un haz de electrones en lugar, que es la principal diferencia entre estos dos métodos. El resto de los procesos es bastante similar.
El material utilizado en EBM es polvo de metal que se funde y forma una capa 3D parte por capa por medio de un ordenador, que controla un haz de electrones en alto vacío. Contrariamente a SLS, EBM va por completo de fusión del polvo metálico. El proceso generalmente se lleva a cabo bajo alta temperatura de hasta 1000 ° C.
La aplicación de la MBE se centra principalmente en los implantes médicos y el área aeroespacial.
Fabricación de Objeto laminado (LOM)
Laminated Objet Manufacturing (LOM) es uno más del sistema de prototipado rápido que fue desarrollado por la empresa con sede en California Helisys Inc.
Durante el proceso de LOM, las distinas capas del material (papel, plástico o metal laminados recubiertas de adhesivo) se funden juntos utilizando calor y presión y luego se corta para dar forma con un láser controlado por ordenador o un cuchillo.
Proceso de fabricación impresoras 3D LOM
El proceso LOM incluye varios pasos. En primer lugar, archivo CAD se transforma a formato informático, que son por lo general STL o 3DS. Impresoras LOM utilizan lámina continua revestida con un adhesivo, que se establece a través de sustrato con un rodillo caliente. El rodillo caliente que se pasa sobre la lámina de material sobre el sustrato se funde su adhesivo. Entonces trazas láser o cuchillo dimensiones de la pieza deseada. También el láser atraviesa escotillas de cualquier exceso de material con el fin de ayudar a eliminar fácilmente después de la impresión se realiza.
Una vez finalizada la capa, la plataforma se mueve hacia abajo en aproximadamente un dieciseisavo de pulgada. Una nueva hoja de material se extrae a través de sustrato y se adhiere a ella con un rodillo caliente. El proceso se repite una y otra vez hasta que la parte 3D si totalmente impresa. Cuando cualquier exceso de material se ha cortado la parte se puede lijar o sellado con una pintura. Si se utilizaron materiales de papel durante la impresión, el objeto tendría propiedades similares a la madera, lo que significa que necesita ser protegido de la humedad. Así que para cubrirlo con una laca o pintura podría ser una muy buena idea.
Probablemente LOM es un método de impresión 3D asequible y rápido, aunque no tan popular como otros. El costo de impresión es bajo debido a que las materias primas no son tan caras.
Actualmente Cubic Technologies, sucesor de Helisys Inc., es el principal fabricante de impresoras LOM. No hay demasiadas empresas en estos días que trabajan con tecnología de LOM. Pero vale la pena mencionar la compañía irlandesa MCOR Technologies Ltd. que vende impresoras LOM 3D. Sus dispositivos ampliamente están siendo utilizados por artistas, arquitectos y desarrolladores de productos para crear proyectos asequibles de papel de carta habitual.
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