¿Qué es una impresora 3D? -...

Colegio Don Bosco Lic. Luis A. García Monteagudo

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¿Qué es una impresora 3D?

Para entender lo que es una impresora 3D, tenemos que pensar en un dispositivo que

es capaz de generar cuerpos físicos sólidos tridimensionales mediante la adición capa a

capa de un material, generalmente plástico ABS (por sus siglas en inglés Acrylonitrile

Butadiene Styrene - acrilonitrilo butadieno estireno) que es un plástico muy resistente

al impacto (golpes), pero como veremos más adelante no es el único material que se

utiliza. Es decir que permite crear, sin la necesidad de utilizar cualquier tipo de molde,

un objeto que luego podremos tomar en las manos.

La diferencia más

importante que podemos

encontrar entre las formas

tradicionales de

construcción de objetos y

la impresión 3D es que

mientras en el primer

método el objeto a

modelar se obtiene

quitando el material sobrante, en la impresión 3D sólo se utiliza estrictamente el

material a utilizar, lo que produce importantes ahorros, además de menor

contaminación.

Con respecto a los materiales que emplean las impresoras 3D para crear los

objetos, estos básicamente se dividen en:

a) Termoplásticos PLA (ácido láctico o ácido poliláctico) es un poliéster alifático

termoplástico derivado de recursos renovables, de productos tales como

almidón de maíz o caña de azúcar). Se pueden biodegradar bajo ciertas

condiciones, tales como la presencia de oxígeno, y es difícil de reciclar.

b) ABS que son los más utilizados en las impresoras 3D más económicas del

mercado, pero también podemos encontrar impresoras que modelan


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objetos en materiales tales como resinas, fotopolímeros y hasta incluso

metal, pero el costo de este tipo de impresoras 3D es tan alto que es

prácticamente imposible adquirir alguna de ellas para ser usada fuera del

ámbito industrial. Además los costos asociados a la misma, tales como la

energía necesaria para abastecer el equipo y los insumos para el modelado

de piezas, son excesivamente altos.

Cómo funciona una impresora 3D

Con respecto a cómo estas impresoras 3D cumplen con su trabajo, en primera instancia

necesitaremos de un archivo creado con algún software de modelado 3D como

Autodesk Inventor, Solidworks o Catia para “decirle” a la impresora 3D qué es lo que

debe modelar. Cabe destacar con respecto al software, que en el mundo Open

Source también existen alternativas muy dúctiles que pueden manejar este tipo de

impresoras sin ninguna dificultad y a cero costo, lo que le vendrá muy bien a pequeños

negocios y PYMES. En este sentido, las aplicaciones Open Source que destacan en esta

materia son OpenSCAD y FreeCAD.


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Pero volviendo al tema de los archivos que necesitaremos para alimentar la impresora

3D, estos contienen precisas instrucciones acerca de las coordenadas que se deben

seguir para crear el objeto y generalmente son introducidos a la impresora a través de

USB mediante un pendrive o memoria, pero también existen modelos de impresoras

3D que permiten su conexión directa a la PC.

Cabe destacar que los planos para la creación de objetos pueden ser tanto creados por

nosotros como descargados de sitios que se dedican a esta actividad.

Tipos de impresoras 3D y materiales de impresión

En la actualidad, las tecnologías de impresión 3D son variadas, y por lo visto no se podrá

conseguir un estándar, por lo menos en los próximos años. Esto es debido a la propia

juventud de la impresión 3D, que favorece que cada fabricante desarrolle su propia

tecnología e intente imponerla en la industria.

Sin embargo, entender este punto no es una tarea demasiado complicada, ya que la

principal diferencia entre las tecnologías de impresión 3D de la actualidad se encuentra

dada por cómo la impresora deposita las diferentes capas de material para crear la pieza.


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En este sentido, las principales tecnologías en uso son la llamada Fusion Deposition

Modeling (FDM) o Tecnología de deposición de material plástico, el cual es un método

que permite el modelado de piezas en plásticos ABS o PLA. Este modelado se realiza

alimentando la impresora con un rollo de este material, el cual al pasar por el extrusor

del equipo se calienta, derrite y es depositado capa a capa formando el objeto. Luego

de ello se debe esperar a que el material se enfríe y pueda ser manipulado. Cabe

destacar que este método es el más usado en el ámbito de las impresoras 3D

domésticas.

Otras tecnologías actualmente en uso son la Estereolitografía (SLA) y Selective Laser

Sintering (SLS), ambas funcionan con la ayuda de un haz de láser. La primera de ellas

moldea el objeto capa a capa, pero implica el uso de en un baño de resina fotocurable.

En este caso, el objeto moldeado con resina líquida se cura mediante el láser de luz

ultravioleta.


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En cuanto a la tecnología conocida como Selective Laser Sintering o Sinterización

Selectiva Láser, es similar a la SLA, pero para el moldeado se pueden usar diversos

insumos en polvo como materiales metálicos y cerámicos, nylon, poliestireno y cristal,

entre otros. En este caso, el láser funde el material y lo solidifica. Cabe destacar que

ambas tecnologías son muy apreciadas gracias a su precisión.

La impresión 3D

Muchos de nosotros alguna vez hemos soñado con la posibilidad de tener una

herramienta que nos permita crear piezas sólidas y en 3D directamente desde una

simple computadora, y que además esta herramienta sea económica, limpia y sencilla

de operar. Aunque parezca demasiado pedir, y más aún difícil de conseguir, lo cierto es

que tal artefacto existe, y se llama impresora 3D.

Las impresoras 3D, si bien en un

principio sólo estaban relacionadas

con el ámbito industrial y la

investigación, con el tiempo fueron

haciéndose más pequeñas, y por lo

tanto más económicas y fáciles de

operar, hasta llegar a tal punto en que


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si queremos, podemos armar nuestra propia impresora 3D a partir de kits. Y lo mejor

de todo es que podemos usar una impresora 3D en casa, tal como si fuera una

impresora de chorro de tinta.

¿Qué es la impresión 3D?

La impresión 3D es una

técnica que nos

permite crear piezas

en 3D, es decir con

alto, ancho y largo, de

cualquier diseño

almacenado en un

archivo informático

creado por el usuario o

descargado desde

Internet mediante un

dispositivo llamado

impresora 3D.

También una pieza puede ser copiada por medio de un dispositivo especial, básicamente

un escáner, y luego reproducida en una impresora 3D, pero este método

lamentablemente esta fuera del alcance del usuario promedio, debido a su alto costo.

Básicamente, como mencionamos, para imprimir un diseño 3D se requiere de una

impresora 3D, la cual es un dispositivo de impresión similar a una impresora láser o

Inkjet, no en su forma física, pero si en comportamiento. Esto significa que para obtener

una pieza en 3D deberemos cargar el archivo con el diseño en el software, pulsar el

comando para imprimir y la impresora 3D comenzará a trabajar.

Lo mejor de todo es que para realizar este proceso no necesitaremos de una

computadora especial o preparada, ya que podremos usar la misma PC que usamos

para trabajar todos los días.


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La principal diferencia entre las impresoras que conocemos como las Inkjet y las

impresoras láser con respecto a la impresora 3D es que esta última en lugar de eyectar

tinta por sus boquillas, inyecta un plástico especial fundido, el cual una vez expelido, se

secará inmediatamente, dando lugar a la forma requerida con una precisión asombrosa.

Por esta sencillez, practicidad y facilidad de uso, las impresoras 3D están siendo

utilizadas cada vez más en muchos ámbitos, no solo en la industria o la investigación,

sino también en el hogar, en donde el usuario puede aprovechar su

capacidad imprimiendo piezas en 3D personalizadas a sus propias necesidades.

También una impresora 3D puede ser extremadamente útil para hobbystas, talleres y

servicios técnicos y demás actividades que requieren tener a disposición un método

como este, ya que mediante una impresora 3D podrían imprimir muchos repuestos y

elementos que ya no están en plaza o que directamente no existen.

Como pudimos ver, el campo de aplicación de las impresoras 3D es verdaderamente

amplio, y sólo tiene el límite que nuestra imaginación o conocimientos le impongan.


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Formas de realizar una impresión 3D

Si bien el funcionamiento de una impresora 3D parece simple, lo cierto es que la

tecnología detrás de estos dispositivos es realmente compleja, ya que para garantizar

que las piezas que mandamos a imprimir en estas máquinas se plasmen de la manera

exacta a como están definidas en el archivo, se utilizan sofisticados sistemas mecánicos

y electrónicos, lo que permite tener un control perfecto de todos los movimientos que

hacen los motores y las piezas de la impresora 3D.

Pero afortunadamente el usuario no tiene que comprender para nada el

funcionamiento de una impresora 3D, lo único que tiene que hacer es asegurarse de

que la impresora tenga cargado el material de impresión, en este caso el plástico, y

enviar a imprimir la pieza. Tal como hacemos con una impresora que utiliza papel, de la

cual nos importa poco y nada la electrónica de control.

Esta facilidad de uso de una impresora 3D se traslada a todos los tipos de tecnologías

de impresión 3D disponibles en el mercado. En todas las impresoras de este tipo, el

principio de funcionamiento es el mismo, como podremos ver a continuación:

En primer lugar se carga el archivo con el diseño que queremos imprimir en 3D en el

software que utilicemos para ello, que puede ser por ejemplo Blender, uno de los

mástilizados para estas actividades o FreeCad.


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Cabe destacar que el archivo para imprimir en una impresora 3D puede provenir desde

Internet desde sitios como Thingiverse, o directamente creado por nosotros en las

aplicaciones que mencionamos más arriba. En este punto, es necesario aclarar que

el tipo de archivo utilizado para imprimir en impresoras 3D es el formato “.STL”, el cual

contiene información de una pieza en un solo color, o el “.VRML”, el cual almacena

información de una pieza en varios colores.

Luego de ello se carga el material de impresión para imprimir la pieza, el cual varía de

acuerdo al tipo de tecnología de impresión 3D que estemos utilizando, como podremos

ver más abajo. Finalmente, se da la orden de impresión y la impresora 3D comienza a

hacer su trabajo.


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Tipos de impresoras 3D

Impresión 3D FDM

Mencionamos que el material para hacer la impresión varía de acuerdo al tipo de

impresora 3D que se trate, siendo el más utilizado en todo el mundo el llamado FDM o

“Impresión por Deposición fundida”, método en el cual se funde un

plástico, generalmente ABS (Acrilonitrilo butadieno estireno) o PLA (Poliácido

láctico), y es esparcido en capas por las boquillas extrusoras de las impresoras en una

bandeja en donde va tomando forma la pieza. Este plástico se provee en forma de

filamentos en rollos.

Impresión 3D SLA

Otro tipo de tecnología de impresión 3D es la llamada SLA o

“Estereolitografía”, método en el cual se utiliza un haz de luz ultravioleta que es

proyectado a una resina fotosensible, la cual se solidifica conforme es iluminada por el

haz UV.


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Impresión 3D SLS

También muy utilizado, en ámbitos con presupuestos más importantes, es el tipo de

impresión 3D conocida como SLS o “Sinterización Selectiva por Láser”, cuyo material

de impresión es polvo de cerámica, cristal, nylon o poliestireno, el cual es fundido de

acuerdo a como es alcanzado por el haz de láser.

Impresión 3D por Inyección

Por último, también tenemos disponible el método de impresión 3D por Inyección, el

cual va inyectando capas de fotopolímeros que se solidifican, mediante la utilización de

químicos, en la bandeja. Este método es similar en funcionamiento a las impresoras

inkjet, salvo que en lugar de tinta inyectan estos polímeros líquidos.

Cabe destacar que esta tecnología es la única que posibilita la impresión de piezas 3D a

todo color, y además permite la impresión de extraplanos o salientes.


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Cómo la impresión 3D va a cambiar el mundo

Hace algunos años atrás, cuando recién se comenzó a esbozar la idea y se inició la

discusión acerca de la posibilidad de crear impresoras que pudieran reproducir

formatos en tres dimensiones, aquel proyecto parecía una verdadera utopía, sólo

posible de alcanzar a través de las páginas de una novela de ciencia ficción.

No obstante, lo cierto es que el desarrollo detrás de la impresión 3D ha llevado a cabo

un largo camino, y después de cientos de pruebas y errores, finalmente se logró crear

el primer equipo de impresión capaz de reproducir un objeto en sus tres dimensiones.

Poco después este gran avance de la tecnología fue llegando a las masas, y si bien aún las

impresoras 3D no se han convertido en un elemento que todos tengamos en nuestro

hogar, lo cierto es que gracias a su esquema y a su patente libre, hoy cualquiera

puede fabricarse su propia impresora 3D.

Debido a las posibilidades casi inagotables que ofrece la impresión 3D, no sólo a gran

escala, sino también en el ámbito hogareño y en las grandes y pequeñas empresas de

todo el mundo, son muchos los que aseguran que con la impresión 3D ha llegado una

nueva revolución industrial.


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Gracias a la gran variedad de materiales que pueden implementarse en el proceso de

la impresión 3D, que incluyen principalmente nylon y poliestireno, entre otros, con una

impresora 3D es posible imprimir los más diversos objetos tridimensionales, que van

desde ropa, herramientas, casas, repuestos varios, equipos médicos, alimentos y hasta

incluso órganos para el cuerpo humano.

Por ende, podemos llegar a imaginarnos cómo la tecnología de la impresión 3D sin

dudas va a cambiar el mundo en poco tiempo más, y en este aspecto son muchos los

expertos que aseguran que gracias a la impresión 3D de alimentos, en algunas décadas

será posible incluso terminar con el hambre mundial, algo que por supuesto ha

generado grandes controversias.


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Este es precisamente un proyecto que se encuentra en plena fase de desarrollo, a través

de la iniciativa que ha tenido la NASA con una serie de empresas, que busca poder crear

entre otras cosas una impresora 3D que permite imprimir una pizza. Mientras tanto,

las grandes compañías fabricantes de alimentos ya han comenzado a realizar diversas

pruebas al respecto.

De acuerdo a muchos expertos, debido a que para imprimir comida sería necesario

utilizar insumos que incluyan distintos polvos y aceites, este tipo de alimentos podrían


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llegar a almacenarse durante años, y estiman que podría llegar a erradicar o reducir en

gran medida el hambre en todo el mundo gracias a las impresoras 3D.

Otro de los campos donde la impresión 3D ha comenzado a dar que hablar reside en el

ámbito de la medicina, donde sin dudas la tecnología detrás de la impresión 3D

permitirá generar rápidamente las más avanzadas innovaciones médicas.

Desde hace años ya se ha sostenido que uno de los principales beneficios de la

impresión 3D permitirá con el paso del tiempo mejorar notablemente la atención

médica dentro de diversas enfermedades, y tratar lesiones que hasta el momento era

impensable lograr los resultados asombrosos que permite alcanzar la tecnología

tridimensional.

Algunas ya casi en uso, y otras por mejorar para su implementación, lo cierto es que con

las impresoras 3D la medicina podrá imprimir réplicas de órganos humanos, imprimir

injertos de piel sobre quemaduras y otras lesiones.


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Es por ello que si bien la mayoría de estas innovaciones aún se encuentran en plena

etapa de prueba ya que son muy nuevas, lo cierto es que la tecnología de impresión 3D

inexorablemente transformará por completo el escenario de la salud, y quizás no

deban transcurrir demasiadas décadas para poder verlo.

Así como se estima que la

impresión 3D pueda

colaborar en reducir el

hambre en el mundo, y

también permitir a la

medicina dar respuestas

inmediatas sobre

determinadas patologías,

se estima que con el

tiempo esta tecnología

permitirá también terminar o reducir en gran medida con el problema habitacional

que existe en el planeta.

Con la disminución en los costos que los insumos para la impresión tridimensional

inevitablemente tendrán con el paso del tiempo, la impresión 3D invadirá también el

mercado

inmobiliario, y es

más, en este

aspecto ya se ha

realizado una

prueba con total

éxito, cuando

hace tiempo

atrás un grupo de

investigadores de

la Universidad del


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Sur de California construyeron una impresora 3D que permite fabricar una casa por

capas, la cual sólo llevo un día de construcción.

De esta forma, con los años las casas construidas con impresoras 3D serán la opción

más barata y más rápida, lo cual sin dudas podría llegar a tener un significativo efecto

social positivo, no sólo en los países emergentes con problemas habitacionales, sino

también en las naciones del tercer mundo donde debido a la crisis mundial se requieren

costos cada vez más competitivos.

Por otra parte, debido a la característica casi inagotable de elementos que pueden

fabricarse con las impresoras 3D, por supuesto que cada vez serán más populares los

productos textiles y afines que se fabrique utilizando esta tecnología.

Imaginémonos que al pasar el tiempo y disminuir los costos de impresión, ya no será tan

extraño pensar que cada uno de nosotros tengamos una impresora 3D en nuestra casa, y

que antes de salir podamos imprimir la ropa, los zapatos y los accesorios que deseamos

lucir ese día.


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Para ello seguramente tendremos que esperar mucho tiempo. No obstante, las grandes

empresas de la industria textil mundial ya están viendo con muy buenos ojos las

posibilidades que brinda la fabricación de productos textiles mediante la tecnología de

impresión tridimensional.

Por supuesto que todo esto traerá consecuencia, en principio relacionadas al ámbito

laboral, ya que se reducirá en gran medida la cantidad de operarios necesarios para la

fabricación de distintos elementos, aunque por otro lado se generarán nuevos oficios y

profesiones relacionados al desarrollo de gráficos de impresión y manejo de este tipo

de equipos.


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Por otro lado, una de las desventajas que indican los expertos con respecto a la

impresión 3D reside en que la misma generará inevitablemente un aumento de los

productos de imitación, dando lugar a nuevos mercados de piratería de todo tipo.

Además, según la opinión de gran cantidad de investigadores, la tecnología de la

impresión 3D no sólo podría llegar a generar un notable aumento de la piratería de los

más variados elementos, sino que también la masificación de esta tecnología podría

derivar en efectos mucho más peligrosos, como lo es la fabricación casera de armas de

fuego mediante una impresora 3D.

Ya desde hace un par de años, una compañía norteamericana que fabrica armas,

llamada Defense, desarrolló la primera pistola metálica impresa en 3D, la cual incluso

comenzó a comercializarse. Lo cierto es que el peligro no está implícito cuando es una

fábrica la que incorpora esta tecnología, sino que se acrecienta cuando las impresoras

3D se conviertan en un artefacto al que todos pueden acceder.


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Tengamos en cuenta que como sucede con todas las tecnologías, las impresoras 3D y

sus insumos con el tiempo comenzarán a tener una disminución en sus costos, lo cual

brindará la posibilidad de trasladar esta tecnología al ámbito hogareño, donde

cualquiera en definitiva podría llegar a fabricarse un arma.

Será en este punto donde los gobiernos y las legislaciones mundiales deberán poner el

acento, y encontrar el equilibrio justo entre la libertad de la que los individuos deben

gozar, frente a los perjuicios que dicha libertad puede llegar a ocasionar, cuando por

ejemplo una impresora 3D caiga en manos equivocadas.

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