Seguro que has oído hablar de la impresión 3D. Pero, ¿Sabes en qué consiste exactamente?

La mayoría de impresoras 3D utilizan el modelo de adición de material, es decir, empiezan una figura desde cero y van añadiendo material hasta que la terminan.

Añadiendo material capa a capa

Simplificación de una esfera en capas.

Simplificación de una esfera en capas.

Imagina una forma geométrica sencilla, un cubo, una esfera, la que quieras. Vamos a dividirla en capas horizontales de muy poco grosor. Para ello, y aunque realmente esto no funciona así pero se le parece, corta la pieza por la mitad. Corta de nuevo por la mitad las dos piezas resultantes. Repite el proceso hasta que cada una de las piezas tenga un grosor de entre 0.1 y 0.3 milímetros de alto. Cada una de estas piezas es una capa. Cuanto más fina sea la capa, mejor será la calidad de la impresión, pero más tardará en imprimir.

Las impresoras 3D imprimirán la pieza capa a capa, normalmente empezando por la inferior, y subiendo hasta completar la figura. Para ahorrar material, es posible hacer que las figuras no sean macizas, es decir, quitarles relleno del interior, dejando el justo para dar consistencia a la figura y que no se rompa al ejercer presión sobre ella.

Dicho esto, ahora existen distintos tipos de impresión.

Impresoras de Extrusión: FDM y FFF

La más básica de todas es la impresión por adición de material por deposición. Este método se inventó y se patentó en los 80, el Fusion Deposition Modeling (FDM). En este proceso se utiliza plástico ABS, que es similar al que utiliza LEGO en sus piezas, o PLA, un plástico biodegradable producto de materiales orgánicos.

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Ya que la FDM estaba patentada y protegida, nació una tecnología similar, la FFF, o Fused Filament Fabrication, que es la que vemos en impresoras domésticas como las RepRap. Un extrusor se encarga de calentar el material (un hilo de plástico generalmente) y de llevarlo a un estado semisólido, depositarlo en la figura siguiendo la forma de la capa, y a la vez, a enfriarlo lo suficiente para que vuelva a ser sólido y mantenga la forma. Al acabar de imprimir una capa, el extrusor sube y empieza a imprimir la siguiente.

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Tecnología Laser: SLA y SLS

Proceso de impresión SLA

El siguiente escalón en la tecnología es que sea un láser de luz ultravioleta el encargado de dibujar la capa. Lo hace sobre una resina líquida fotocurable que, al contacto con el laser, se solidifica, y en lugar de ser un extrusor el que dibuja capa a capa la figura, lo hace este láser. Esto se llama Estereolitografía, o SLA. El acabado es mucho más fino que con FFF, pero tienen el mismo problema de gasto de material extra al imprimir soportes para partes que quedan al aire.

Ahora que ya sabemos el principio básico de capas, en lugar de una forma geométrica pensemos en un cuerpo humano. Empezaría a imprimir por los pies e iría subiendo por las piernas y el torso, Hasta aquí bien. ¿Qué pasa con las manos y los brazos, que están separados y “en el aire”? La impresora no puede empezar a soltar plástico en mitad del aire y que este flote mágicamente esperando a que imprimamos el resto del brazo hasta la unión con el cuerpo. No, para esto, necesitamos configurar soportes. La impresora imprimirá un soporte de plástico debajo de cada brazo, para que cuando llegue a esa altura, el brazo empiece a imprimirse sobre superficie sólida. Luego retiramos los soportes, que en teoría se quitan fácilmente, y ya tenemos nuestra figura. Pero no siempre queda bien, y se desperdicia material.

slsPara evitar este problema existe una segunda tecnología láser, algo diferente a lo que hemos visto. La SInterización Selectiva Láser (SLS) utiliza el láser sobre un bloque de material en polvo (material de distintos tipos), fundiendolo y solidificándolo en ese punto. Forma las capas igual que en las tecnologías ya vistas, pero no necesita soportes ya que el resto del bloque de polvo hace esta labor. Cuando acaba la impresión, se limpia la figura de polvo suelto, y se puede reutilizar el restante en otra impresión.

Este esquema nos muestra una máquina que va añadiendo polvo poco a poco. Se forma una capa con el láser, y se añade más polvo para formar la siguiente.

Ambas tecnologías nos pueden parecer futuristas, pero también se inventaron en los 80.

Las nuevas tecnologías DLP

Actualmente la impresión 3D se mueve hacia un nuevo método, el Procesamiento de Luz Digital o DLP. Es parecido al SLA, necesitamos una cubeta de resina fotocurable. Pero en lugar de tener un láser que dibuja la capa, se utiliza un determinado tipo de proyector, de los que conocemos que proyectan imágenes y películas, solo que lo utilizaremos para proyectar toda la capa sobre la resina. De esta forma logramos que toda la capa se forme a la vez en poco tiempo, sin tener que dibujarla, y podemos pasar a la siguiente. Este método de impresión es de lejos el más rápido, pero de momento, también el más caro. Aunque las máquinas ya empiezan a bajar de precio, la resina sigue siendo un material mucho más caro que el filamento de plástico, además de que se aprovecha peor.

Tipos de impresora

Por supuesto existen diferentes tipos de impresora según el método de impresión utilizado. En concreto vamos a hablar de las de filamento, ya que cuando nos movemos a SLA/DLP lo que encontramos son distintas marcas y modelos, el funcionamiento es parecido en todas.

Impresora cartesiana Prusa i3 Hephestos, de BQ

Impresora cartesiana Prusa i3 Hephestos, de BQ

Cartesianas

Las impresoras 3D cartesianas se basan en tener un espacio de impresión cuadrado o rectangular, y en mover el extrusor de filamento en los tres ejes cartesianos: X, Y, Z. Por lo general, basandonos en las RepRap Prusa i3, el estándar más común actualmente, un motor se encarga de mover la base (eje Y), otro de mover el extrusor en horizontal (eje X) y dos motores mueven todo el mecanismo que compone el eje X arriba y abajo (eje Z), para cubrir los tres ejes. Un quinto motor se aloja en el extrusor, y se encarga de hacer que el material salga por este.

Hay otros modelos y variantes, como por ejemplo que sea la base la que va bajando en lugar de mover el eje X hacia arriba. La que vemos en la imagen, a la izquierda, es una Prusa i3 Hephestos de BQ. Es solo uno de los múltiples modelos de impresoras cartesianas existentes. Hay una gran comunidad de “makers” y la mayoría de impresoras de este tipo se venden en kits “móntalos tú mismo”, de forma que cada impresora es prácticamente única partiendo de una base común.

Impresora 3D tipo Delta

Impresora 3D tipo Delta

Delta

A diferencia de las cartesianas, las delta tienen una base generalmente redonda y fija, y cuentan con tres brazos que se mueven sobre unas guías verticales dispuestas en posición triangular. Alcanzan más velocidad de impresión, aunque son más difíciles de calibrar.

 

 

Qué utilizamos nosotros

En Atlas 3D Studio tenemos una impresora de extrusión de filamento plástico, cartesiana, e imprimimos generalmente con PLA. ¿Por qué? Porque de esta forma podemos realizar nuestro trabajo con una buena calidad y a un precio razonable. Si bien es cierto que podemos encontrar resultados mas finos en otras tecnologías, también es verdad que hay métodos para mejorar el resultado de una impresora de filamento tradicional, y hacen que el trabajo sea más artesanal, que es lo que en realidad nosotros hacemos: artesanía. Mezclamos la tecnología de impresión 3D con mucho trabajo artesanal y manual, obteniendo un resultado único en nuestras piezas e impresiones.