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Introducción
a la Impresión 3Da la Impresión 3D
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- Historia de la fabricación digital y la impresión 3D- Preparación del modelo 3D y generación de Gcode- Tipos de impresoras 3D y materiales de impresión- Librerías 3D en la web- Ejemplos de piezas impresas 3D- Ejemplos de piezas impresas 3D
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Historia de la fabricación digital y la
impresión 3Dimpresión 3D
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Fabricación Digital
La fabricación digital comienza en los años veinte, al fusionarse la
computación y las máquinas de control numérico, siendo su uso extendido
en la industria hasta ser habitual en cualquier fábrica a finales del siglo XX.
Posteriormente, el desarrollo y abaratamiento de software y hardware, junto
con la creación de las redes sociales y el código abierto ha permitido la con la creación de las redes sociales y el código abierto ha permitido la
aparición de proyectos como Arduino, los Fab Lab, o el Rep Rap con el
consiguiente desarrollo de las máquinas de fabricación personal.
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Fabricación Digital
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FAB LAB� Un Fab lab (acrónimo del inglés Fabrication Laboratory) es un espacio de
producción de objetos físicos a escala personal o local que agrupa máquinas
controladas por ordenadores. Su particularidad reside en su tamaño y en su
fuerte vinculación con la sociedad.
� El concepto de Fab lab aparece al principio
de los años 2000 en el Center for Bits and de los años 2000 en el Center for Bits and
Atoms (CBA) del Massachussets Institute
of Technology (MIT)
http://fab.cba.mit.edu/
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REP RAP� REPRAP, son las siglas del REPlicating RAPid Protoyper Project, que
el Dr. Adrian Bowyer desarrolló en la universidad de Bath, en el
Reino Unido. Se inició en 2005 y desarrolla la Darwin en 2007, la
Mendel en 2009 y la Prusa en 2010.
� El Proyecto Reprap es una iniciativa con el
ánimo de crear una máquina auto-replicable
que puede ser usada para prototipado o
Impresora 3D que es capaz de fabricar objetos
en tres dimensiones a base de un modelo
� Clone Wars es un grupo dentro de la
comunidad RepRap, que trata de
documentar en español todo lo
necesario para que puedas construir tu
propia impresora 3D.
en tres dimensiones a base de un modelo
hecho en ordenador.
http://www.reprap.org/
http://www.reprap.org/wiki/Proyecto_Clone_Warswww.bioplastic3D.es
Desarrollador RepRap:
Alessandro Ranellucci
Desarroladores RepRap :
Kliment Yanev / Guillaume Seguin
Pronterface: Pure Python for 3d printer Host Software
https://github.com/kliment/Printrun
www.slic3r.orghttps://github.co
m/alexrj/Slic3r
http://josefprusa.cz
https://github.com/josefprusa/Prusa3-vanilla
Desarrollador RepRap:
Josef Prusa
Plataforma de Hardware Libre
http://arduino.cc/
Desarrolladores:
David Cuatielles, Massimo Bonzi...
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AM Fabricación Aditiva/ Impresión 3D
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Preparación del modelo 3D y
generación de Gcodegeneración de Gcode
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STL� STL (siglas provinientes del inglés "'STereo Lithography'"') es un formato
de archivo informático de diseño asistido por computadora (CAD) que
define geometría de objetos 3D, excluyendo información como color,
texturas o propiedades físicas que sí incluyen otros formatos CAD.
� Fue creado por la empresa 3D Systems, concebido para su uso en la
industria del prototipado rápido y sistemas de fabricación asistida por industria del prototipado rápido y sistemas de fabricación asistida por
ordenador. En especial desde los años 2011-2012 con la aparición en el
mercado de impresoras 3D de extrusión de plástico termofusible
(personales y asequibles), el formato STL está siendo utilizado
ampliamente por el software de control de estas máquinas.
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G-code� El G-code es el nombre que habitualmente recibe el lenguaje de
programación más usado en Control numérico (CNC), el cual posee
múltiples implementaciones. Usado principalmente en automatización,
forma parte de la ingeniería asistida por computadora. Al G-code se le
llama en ciertas ocasiones lenguaje de programación G.
� En términos generales, G-code es un lenguaje mediante el cual las � En términos generales, G-code es un lenguaje mediante el cual las
personas pueden decir a máquinas herramienta controladas por
computadora qué hacer y cómo hacerlo. Esos "qué" y "cómo" están
definidos mayormente por instrucciones sobre adonde moverse, cuan
rápido moverse y que trayectoria seguir. Las máquinas típicas que son
controladas con G-code son fresadoras, cortadoras, tornos e impresoras
3D.
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Máquinas de Control NuméricoMáquinas de Control Numérico
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Cortadora Laser
FABRICACIÓN 2D
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Cortadora Water Jet
Cortadora Plasma
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Cortadora Fresadora (Router)
FABRICACIÓN 3D SUBSTRACTIVA
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Procesos y Tecnologías
FABRICACIÓN 3D ADITIVA
VAT PHOTOPOLYMERIZATION /Fotopolimerización en cubaProceso en el que un fotopolímero líquido (es decir, de plástico) en una cuba se cura selectivamente mediante polimerización activado por la luz.
Tecnologías:
SLA - Stereolithography
/estereolitografía/estereolitografía
DLP - Digital light processing
/procesamiento de luz digital
� Video SLA 1
� Video SLA 2
� Video SLA 3
� Video DLP 1
� Video DLP 2
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MATERIAL JETTING /Inyección de materialProceso donde un cabezal de impresión de forma selectiva los depósitos de material en el área de construcción. Estas gotitas son más a menudo constan de fotopolímeros con materiales secundarios (por ejemplo, cera) que se utilizan para crear estructuras de apoyo durante el proceso de construcción. Una luz UV solidifica el material fotopolímero para formar partes curadas. Se retire el material de apoyo durante el proceso posterior a la generación.
Tecnologías:
MJM - Multi-jet modeling/modelado de múltiples inyectores.
Video MJM 1� Video MJM 1
� Video MJM 2
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MATERIAL EXTRUSION/extrusión de materialesProceso donde el material termoplástico se alimenta a través de una boquilla calentada y se deposita sobre una plataforma de construcción. La boquilla funde el material y extruye para formar cada capa objeto. Este proceso continúa hasta que se completa la pieza.
Tecnologías: FDM - Fused deposition modeling/modelado por deposición fundida
Video FDM
FFF - Fused Filament Fabrication/ fabricación por filamento fundido- REP RAP
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POWDER BED FUSION /Fusión en lecho de polvo
Las partículas de material (por ejemplo, plástico, metal) se fusionan juntos selectivamente utilizando una fuente de energía térmica tal como un láser. Una vez que una capa se funde, uno nuevo se crea mediante la difusión de polvo sobre la parte superior del objeto y la repetición de la proceso. El material no fijado se utiliza para apoyar siendo producido el objeto, reduciendo así la necesidad de sistemas de apoyo.
Tecnologías: EBM- Electron beam melting/ fusión con haz de electrones
� Video EBM 1
� Video EBM 2
Video EBM 3
SLS - Selective laser sintering/ sinterización selectiva por láser
SHS - Selective heat sintering/ sinterización selectiva de calor
DMLS - Direct metal laser sintering/ directo de metal sinterizado por láser
� Video EBM 3
Video SLS
Video DMLS
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http://www.markuskayser.com/work/solarsinter/
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BINDER JETTING / Inyección de aglutinante.
Las partículas de materia se unen selectivamente entre sí mediante un agente aglutinante líquido (por ejemplo, pegamento). Tintas también pueden ser depositados con el fin de impartir color. Una vez que se forma una capa, una nueva se crea mediante la difusión de polvo sobre la parte superior y repitiendo el proceso. El material no unido se utiliza para apoyar la objeto que está siendo producido, reduciendo así la necesidad de sistemas de apoyo.
Tecnologías: PBIH - Powder bed and inkjet head printing/ Polvo de cama y cabeza de inyección de tinta
Video PBIH 1
Video PBIH 2
PP – Plaster based 3D printing/ impresión en 3D basados en yeso
Video PP
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SHEET LAMINATION / Hoja de laminación.
Hojas delgadas de material (por ejemplo, plástico o metal) se unen entre sí utilizando una variedad de métodos (por ejemplo, pegamento, soldadura por ultrasonidos) con el fin de formar un objeto. Cada nueva hoja de material se coloca sobre las capas anteriores. Un cuchillo láser es utilizado para cortar un borde alrededor de la parte deseada y se retira el material innecesario. Este proceso se repite hasta que la parte es completado.
Tecnologías: LOM- Laminated object manufacturing/ laminado de objetos de fabricación
UC- Ultrasonic consolidation /consolidación de ultrasonidos
Video LOM
Video UC
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DIRECTED ENERGY DEPOSITION / Deposición de energía dirigidaLa energía térmica focalizada se utiliza para fusionar material (normalmente metal) a medida que se está depositando. Sistemas de deposición de energía dirigida pueden emplear cualquiera de los hilos basados en polvo a base metal.
Tecnologías: LMD - Laser metal deposition / deposición de metal por láser
Video LMD
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SYRINGE EXTRUSION / Extrusión por jeringaProceso que hace uso de cualquier tipo de material en formato cremoso o viscoso y se hace uso de un extrusor a modo de manga pastelera / jeringuilla, situando el material en la posición adecuada.
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OTRAS APLICACIONES
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MaterialesMateriales
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FILAMENTOS PARA FDM Y FFF
Las aplicaciones son múltiples, tanto como acabado final para prototipado rápido, como para hacerlo en moldes, o contramoldes.
ABS: el acrilonitrilo butadieno estireno es uno de los termoplásticos más usados en la
impresión 3D. No es biodegradable, pero es muy tenaz, duro y rígido, con resistencia
química y la abrasión, pero que sufre con la exposición a rayos UV. Es soluble en
acetona y su densidad es de 1,05 g/cm3. Requiere una temperatura de cabezal de
unos 240ºC y de bandeja de 110ºC. Las piezas de LEGO están hechas de ABS.
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PLA: el ácido poliláctico es otro de los filamentos estrella de la impresión 3D. Es biodegradable y normalmente se obtiene de almidón de maíz, por lo que al derretirse huele casi a comida y puede usarse para recipientes de comida. La textura de las piezas no queda tan suave como con el ABS, pero sí más brillantes y las esquinas salen mejor. Su densidad es de entre 1,2 y 1,4 g/cm3. La temperatura necesaria para su impresión es de unos 210ºC con la cama a unos 60ºC.
En ambos casos podemos encontrar, tanto en PLA como en ABS, todo tipo de
colores, que van desde el crudo natural, hasta dorados y plateados. Pero
además también existen variedades de estos materiales con propiedades
especiales. Tenemos por ejemplo colores fosforescentes, que brillan en la
oscuridad, o fluorescentes, que brillan al exponerlos a luz UV. También
materiales que cambian de color según la temperatura y hasta variedades
flexibles o que conducen la electricidad.
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Laywood: material que requiere condiciones de temperatura
similares a las del PLA, con la peculiaridad de que si
aumentamos o disminuimos unos grados, el color
obtenido es más claro u oscuro. Tras enfriarse tiene
textura parecida a la madera y las variaciones de
temperatura, ya sean controladas directamente, por
fluctuaciones o tipo de enfriamiento, dejarán vetas más
o menos oscuras.
Lay-Brick es un nuevo filamento que permite crear Lay-Brick es un nuevo filamento que permite crear
impresiones con un amplio espectro de acabados
superficiales, por ejemplo, a partir de 195ºC es posible
crear un efecto de piedra arenisca muy realista. Es un
material ideal para realizar modelos de arquitectura y
maquetas.
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PET: el tereftalato de polietileno es uno de los materiales
HIPS: el poliestireno de alto impacto es un material muy parecido al ABS, y que requiere los mismos perfiles de temperaturas. Suele usarse en combinación con el ABS para hacer piezas con espacios huecos, usando el HIPS como soporte que luego se eliminará con D-Limoneno, con el que es soluble mientras que a él la acetona no le afecta. Al igual que el ABS soporta mal la luz UV y su densidad es de 1,04 g/cm3. Hemos usado las mismas temperaturas que con el ABS.
PET: el tereftalato de polietileno es uno de los materiales
más usados para las botellas y otro tipo de envases.
Su principal propiedad es su capacidad de
cristalización, generando piezas transparentes con
efectos sorprendentes. Es muy fuerte y resistente a
los impactos. Su densidad cristalina es de 1,45 g/cm3.
Hemos usado las mismas temperaturas que con el
PLA.
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Flexibles (Filaflex/Ninjaflex): se trata de un revolucionario elastómero termoplástico
(TPE) que permite crear piezas con una flexibilidad sorprendente. En sí el
filamento tiene prácticamente la consistencia de una cuerda de goma, y las
piezas resultantes puede deformarse ampliamente. La temperatura es muy
parecida a la del PLA, con el cabezal a 215ºC y la bandeja a 40ºC.
Nylon: el nylon es quizás uno de los materiales más complejos para la impresión 3D.
Su principal problema es la falta de adhesión de la pieza a la bandeja, que causa
muchos fallos además de un warping muy difícil de controlar. Además suele
coger fácilmente humedad, por lo que previamente a la impresión 3D coger fácilmente humedad, por lo que previamente a la impresión 3D
deberemos secarlo en el horno durante 3 o 4 horas. A cambio de todas estas
dificultades, el nylon es un material muy resistente, poco viscoso, muy
resistente a la temperatura y con distintas variedades que le aportan
flexibilidad, transparencia y otras cualidades.
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3D en la web3D en la web
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� http://fab.cba.mit.edu/
� http://reprap.org/wiki/RepRap
� http://www.reprap.org/wiki/Proyecto_Clone_Wars
� http://www.thingiverse.com/
� http://www.shapeways.com/
� http://www.bioplastic3d.es/
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Ejemplos de piezas impresas 3DEjemplos de piezas impresas 3D
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� Hardware
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� Arte 2D
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� Piezas Articuladas
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� 2D ‣ 3D
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� Límites de diseño
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� Curvas
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