miércoles, agosto 17, 2022
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¿Qué es la impresión 3D?

¡Hola Machine Bros!
Hoy te vamos a hablar de un concepto, una tecnología que vino a revolucionar la forma en que venimos haciendo las cosas, una tecnología perteneciente a la cuarta revolución industrial. Esta tecnología es capaz de convertir un modelo digital en un modelo físico tridimensional, obteniendo así un sinfín de nuevas posibilidades para la invención, hoy queremos explicarte sobre un mundo maravilloso que parece salido de películas de ciencia ficción, te daremos la respuesta de ¿qué es la impresión 3D?

Impresora 3D, impresiones 3D y Filamentos de PLA
Impresora 3D, impresiones 3D y Filamentos de PLA
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Definición de impresión 3D

La impresión 3D no es más que un proceso de fabricación donde creamos objetos físicos, tridimensionales, superponiendo capas sucesivas de material. Por esta razón se le conoce a la impresión 3D como una tecnología de fabricación por adición.

Hagamos una analogía o comparación con billetes, supongamos que en este momento tienes un billete en tu mano, ese billete representa una capa. El billete lo colocas sobre una mesa o cualquier superficie plana, luego sobre ese billete pones de manera alineada otro billete, es decir, terminas colocando otra capa, y así sucesivamente hasta colocar unos 50 billetes, lo que sería el equivalente a 50 capas, si te fijas bien, ahora todos esos billetes (capas) terminan formando una especie de prisma rectangular (Ortoedro).

Esto es lo que busca la impresión 3D, ir sumando capas, una sobre otra, hasta lograr finalmente obtener el objeto tridimensional deseado. Ahora bien, el cómo vamos sumando o superponiendo estas capas es lo que diferencia un tipo de tecnología de impresión 3D con la otra, pues sí, así mismo como lo acabas de leer, existen diversos tipos de tecnologías de impresión 3D.

Analogía de los billetes formando una figura tridimensional, capa a capa, hasta obtener el ortoedro
Analogía de los billetes formando una figura tridimensional, capa a capa, hasta obtener el ortoedro

Material de soporte

Antes de hablarte de las tecnologías de impresión 3D hay un concepto que debes manejar el cual es “Material de soporte”. Este material es el utilizado como su nombre lo indica para servir de soporte al momento de depositar el material definitivo de construcción en partes donde no se pueda hacer de manera directa.

Comúnmente se utiliza material de soporte en “voladizos” (overhangs), “puentes” (bridges) y ángulos muy inclinados (ángulos mayores a 45°).

Una manera fácil de verlo es con las letras T, H, Y, imaginemos por un momento que vamos a imprimir estas letras en 3D. La letra T representa un (voladizo – overhangs), la letra H representa un (puente -bridges), por último, la letra Y representa ángulos mayores a 45°. En la siguiente imagen podrás comprenderlo mejor.

Ejemplo de voladizos (overhangs), puentes (bridges) y ángulos mayores a 45°
Ejemplo de voladizos (overhangs), puentes (bridges) y ángulos mayores a 45°

Además, es necesario mencionar que los soportes también pueden ayudar a que la pieza no se deforme, no se despegue de la superficie de construcción, en la impresión 3D con metales los soportes pueden ayudar también a disipar el calor.

Una vez finalizada la impresión el material de soporte es retirado.

Explicación de como deberíamos colocar los soportes si fuésemos a imprimir en 3D por FDM las letras T-H-Y, las cuales representan respectivamente una figura con voladizos “overhangs” (letra T), con puente “bridges” (letra H), y con ángulos mayores a 45° (letra Y).
Explicación de como deberíamos colocar los soportes si fuésemos a imprimir en 3D por FDM las letras T-H-Y, las cuales representan respectivamente una figura con voladizos “overhangs” (letra T), con puente “bridges” (letra H), y con ángulos mayores a 45° (letra Y).

Existen ciertas tecnologías de impresión donde no es necesario utilizar material de soporte, por tal motivo te presentaremos un cuadro comparativo donde explicamos que tecnología requiere material de soporte y cual no.

Tecnología¿Requiere material de soporte?
Modelado por deposición fundida (FDM)Si
RobocastingSi
3D concrete printingSi
Estereolitografía (SLA)Si
Estereolitografía por procesamiento digital de luz (DLP)Si
Estereolitografía enmascarada (MSLA)Si
Producción continua de interfaces líquidas (CLIP)Si
Inyección de aglutinante (BJ)No
Fusión por haz de electrones (EBM)Si
Fusión selectiva por láser (SLM)Si
Sinterizado directo de metal por láser (DMLS)Si
Sinterizado selectivo por láser (SLS)No
Sinterizado selectivo por calor (SHS)No
Multi Jet Fusion (MJF)No
Laminado de capas (LOM)Si
Conformación de red diseñada por láser (LENS)Si
Fabricación aditiva por haz de electrones (EBAM)No para voladizos (overhangs) ni ángulos mayores a 45°
Deposición de metal por láser (LMD)No para voladizos (overhangs) ni ángulos mayores a 45°
Fabricación aditiva mediante arco e hilo (WAAM)No para voladizos (overhangs) ni ángulos mayores a 45°
Fabricación por haz de electrones (EBF3)No para voladizos (overhangs) ni ángulos mayores a 45°
PolyJetSi
Drop on Demand (DOD)Si
NanoParticle Jetting (NPJ)Si
El material de soporte son los pilares de color más oscuro representados en el software de configuración de impresión 3D por FDM (Simplify3D)
El material de soporte son los pilares de color más oscuro representados en el software de configuración de impresión 3D por FDM (Simplify3D)

Tecnologías como EBAM, LMD, WAAM, y EBF3 no requieren soportes para los voladizos ni ángulos mayores a 45°. Esto debido a que la superficie de construcción posee los suficientes grados de libertad (DOF) para inclinar la pieza que se está construyendo a tal punto que perfectamente se puede seguir adicionando material sin la necesidad de utilizar material de soporte. Incluso hay proyectos de impresoras 3D FDM-FFF de 5 ejes (5-axis 3d printer) y también de 6 ejes (6-axis 3d printer), las cuales debido a que poseen los suficientes grados de libertad tampoco necesitan utilizar material de soporte para imprimir voladizos y ángulos mayores a 45°.

Impresora 3D por FDM con 6 ejes
Impresora 3D por FDM con 6 ejes
Impresora 3D por FDM con 6 ejes
Impresora 3D por FDM con 6 ejes
Impresora 3D por FDM con 6 ejes
Impresora 3D por FDM con 6 ejes

Tecnologías de impresión 3D

Extrusión:

1.    Modelado por deposición fundida (FDM) – Fabricación por filamento fundido (FFF)

Esta es la tecnología más común y con las impresoras más económicas, las cuales han vuelto a la impresión 3D tan popular. Se extruye capa por capa filamento plástico, el cual se funde por las altas temperaturas del extrusor y una vez completada una capa se pasa a la siguiente, así hasta formar el objeto tridimensional.

Si tienes dudas sobre cual impresora adquirir FDM o SLA te recomendamos que visites nuestro artículo “FDM o SLA: ¿Que impresora 3D adquirir?

2.    Robocasting

Esta tecnología es similar a la mencionada con anterioridad (FDM-FFF), pero en vez de extruir plástico se extruye un filamento pastoso, capa a capa se va depositando material que es expulsado por la boquilla, así hasta completar la figura que se desea formar.

3.    3D Concrete Printing

Esta tecnología se basa en depositar concreto u hormigón mientras la boquilla por donde se extruye se mueve de un lado a otro para ir dando la forma que se necesita, así capa a capa hasta obtener la estructura deseada.

Por lo general, con esta tecnología se está experimentando la posibilidad de que en un futuro no muy lejano las casas y edificaciones sean construidas aplicando esta tecnología. En nuestro artículo “Objetos más grandes impresos en 3D” podrás observar como ya se ha puesto en práctica este tipo de impresión 3D.

Fotopolimerización:

1.    Estereolitografía (SLA)

Esta es otra de las tecnologías más populares de impresión 3D. Está en constante crecimiento e innovación, compitiendo contra la tecnología FDM, o incluso complementándola.

Se trata de tener un envase lleno de resina fotosensible y con luz ultravioleta generada por un láser se endurece o solidifica la resina capa por capa, así hasta obtener la forma deseada.

Si tienes dudas sobre cual impresora adquirir FDM o SLA te recomendamos que visites nuestro artículo “FDM o SLA: ¿Que impresora 3D adquirir?

2.    Estereolitografía por procesamiento digital de luz (DLP)

Esta tecnología es la misma que SLA, pero la luz ultravioleta en vez de ser generada por un láser es generada por un proyector de luz digital (DLP) ultravioleta.

3.    Estereolitografía por pantalla de cristal líquido (LCD) – Estereolitografía enmascarada (MSLA)

Esta tecnología es la misma que SLA, pero la luz ultravioleta en vez de ser generada por un láser es generada por una pantalla de cristal líquido (LCD) ultravioleta. La tecnología MSLA es comúnmente utilizada en las impresoras 3D de resinas de escritorio, es decir, las impresoras más accesibles al público general.

4.    Producción continua de interfaces líquidas (CLIP)

Es una nueva tecnología patentada por la empresa Carbon3d la cual busca incrementar considerablemente los tiempos de impresión 3D por resina.

En líneas generales, las impresoras 3D de escritorio por resina suelen ser del tipo “Bottom-Up”. Éstas en su proceso de impresión generan una fuerza conocida como “Peel force”, la cual es una especie de succión o adherencia que se crea entre la pieza a imprimir y la lámina FEP (La lámina FEP se encarga de crear una separación entre el emisor de luz ultravioleta y la resina). Esta especie de succión “Peel force” debe ser eliminada cada capa, y esto genera un gasto de tiempo adicional, además que dificulta un poco el tema de la impresión 3D por resina, y por tal motivo se deben utilizar más soportes.

En resumen, la tecnología CLIP busca eliminar esta “Peel force” haciendo uso de una membrana permeable de oxígeno, a lo que ellos llaman una especie de “Zona muerta”, lo cual representa una gran ventaja.

Pero por ahora no es una tecnología muy económica. Más adelante cuando nos adentremos en el mundo de las impresoras 3D de resina, en otro artículo, explicaremos con más detalles que son las impresoras Bottom-Up (Las más populares y económicas), y las impresoras Top-Down (Tampoco presentan el problema de “Peel Force”, pero son más costosa de producir, y tienen otras desventajas).

Cama de polvo – Granulado:

1.    Inyección de aglutinante (BJ)

Este tipo de impresoras trabajan de la siguiente forma. En una especie envase se van depositando capas de polvo de un determinado material, el polvo es solidificado a través del uso de un líquido aglutinante, este líquido aglutinante es depositado por un cabezal que se mueve normalmente en dos direcciones (X y Y), para ir colocando el aglutinante en los sitios requeridos para obtener la forma deseada.

Una vez se haya finalizado esa capa, el envase o la superficie de impresión se desplaza hacia abajo (eje Z), un mecanismo se encarga de suministrar una nueva capa de polvo, y el proceso se repite nuevamente, así hasta terminar de imprimir todas las capas y obtener el objeto deseado.

2.    Fusión por haz de electrones (EBM)

La mecánica de trabajo es similar a la de inyección de aglutinante (BJ), pero el polvo a utilizar debe ser un material conductor, solo se pueden usar metales.

Para fundir el polvo se utiliza un haz de electrones, y el proceso de impresión debe ser realizado al vacío, el polvo es precalentado antes de iniciar el proceso de impresión. La impresión 3D por EBM requiere estructuras de soportes.

3.    Fusión selectiva por láser (SLM)

Esta tecnología es muy similar al EBM, pero en vez de utilizar un haz de electrones para fundir el material, se utiliza en este caso un láser. La impresión es realizada en una atmosfera controlada con algún gas inerte, por ejemplo, argón o nitrógeno. La impresión 3D por SLM requiere estructuras de soportes.

Esta tecnología trabaja mejor con metales puros en vez de aleaciones y puede producir piezas más resistentes que las realizadas por DMLS.

4.    Sinterizado directo de metal por láser (DMLS)

Esta tecnología es muy similar al SLM, pero en vez de fundir el material, se calienta a una temperatura un poco menor a la de la fusión (Sinterizado).

La impresión 3D por DMLS requiere estructuras de soportes y puede trabajar tanto con metales como con aleaciones, ya que su función no es fundir completamente el material.

La tecnología SLM puede producir piezas más resistentes que esta tecnología (DMLS). Además, cabe resaltar que con DMLS las impresiones suelen quedar más porosas que con SLM.

La principal diferencia entre esta tecnología (DMLS) y la SLS, es que el DMLS fue diseñado o concebido principalmente para trabajar con metales y sus aleaciones, mientras que la tecnología SLS está pensada para trabajar con numerosos tipos de plásticos, vidrios, cerámicas y una selección especial de metales.

5.    Sinterizado selectivo por láser (SLS)

Esta tecnología es prácticamente la misma que la DMLS, la principal diferencia entre esta tecnología (SLS) y la DMLS, es que la DMLS fue diseñada o concebida principalmente para trabajar con metales y sus aleaciones, mientras que la tecnología SLS está pensada para trabajar con numerosos tipos de plásticos, vidrios, cerámicas y una selección especial de metales.

Es decir, las impresoras DMLS están enfocadas a trabajar con metales y las impresoras SLS solo pueden trabajar con metales muy específicos, pero pueden trabajar también con otros materiales como plásticos, vidrios, cerámicas, etc. Una ventaja de las impresiones SLS es que no requieren material de soporte.

6.    Sinterizado selectivo por calor (SHS)

Esta tecnología es muy similar a la SLS, la diferencia está que en la impresión SHS en vez de utilizar un láser para hacer el sinterizado (Así se hace en la impresión SLS), aquí se utiliza un “cabezal térmico de impresión” o en ingles un “thermal print head”.

También cabe resaltar que esta tecnología (SHS) solo se puede aplicar con polvos de materiales plásticos. Las impresiones SHS no requieren material de soporte.

7.    Multi Jet Fusion (MJF) por HP

Esta tecnología es similar al SLS y al SHS, las diferencias son las siguientes. En la impresión MJF se precalienta el polvo plástico, luego se inyecta un “agente fusor” y un “agente de detalle” sobre las partes que pretenden ser fundidas. El “agente fusor” ayuda a que en el polvo de plástico se funda selectivamente solo las partes que interesan unir, el “agente de detalle” ayuda a mejorar la resolución y acabado de la impresión. Ambos agentes son una especie de tinta que se pulveriza o inyecta específicamente en las partículas de polvo plástico que se pretenden fundir.

Una vez terminado de aplicar los dos respectivos “agentes” (el fusor y el de detalle), se proceden a pasar unas lámparas que generan la reacción que permite que las partes que fueron tratadas con los “agentes” se fundan y se unan. Luego la superficie de construcción baja, se agrega una nueva capa de polvo y el proceso se repite, así sucesivamente, capa por capa, hasta finalmente obtener el objeto deseado.

Laminado:

1.    Laminado de capas (LOM)

Esta tecnología no es muy común. El proceso inicia con unas bobinas de material en forma de láminas, (ejemplo bobinas de papel) unos rodillos colocan en posición la lámina de material (que por lo general es papel, cartón o PVC).  Otro rodillo pega la lámina de material a la superficie de impresión, seguidamente un láser corta el contorno de la pieza que se desea diseñar. Después el láser corta en pequeñas cuadriculas las partes de la lámina que no forman parte de la pieza que se desea imprimir. Esto último con la finalidad de simplificar la extracción del material sobrante (El cual es bastante, esta técnica tiene esa gran desventaja, ya que ese material es desperdiciado, al menos que luego otra compañía se encargue de reciclarlo y producir nuevas bobinas de material). 

Finalmente, la superficie de impresión baja en el eje Z y los rodillos extraen parte de la lámina que no fue cortada y agrega una nueva parte de lámina de material de la bobina. El proceso se repite, pero esta vez cuando los rodillos dispongan de la nueva lamina, esta lamina no será pegada a la superficie de impresión, si no a la lámina que previamente ya se había trabajado (es decir, a la cortada por el láser), la cual es parte la pieza que deseamos imprimir.

Este proceso se repite una y otra vez, capa por capa, hasta que finalmente el objeto es impreso por completo. Luego en el post-procesamiento debemos retirar todo el material sobrante. Esta tecnología de impresión no requiere usar material de soporte, te recomendamos ver los siguientes videos que en conjunto con la explicación que te hemos brindado aquí, pudiese ayudarte a entender mejor cómo funciona la tecnología LOM.

Deposición de energía directa (DED):

1.    Conformación de red diseñada por láser (LENS)

En esta tecnología un láser de alta potencia funde un polvo metálico que es inyectado por otro cabezal, es decir, hay dos cabezales, uno que inyecta el material y otro con el láser que lo funde.

Los cabezales se mueven en el Eje X y Y, una vez finalizada la capa, los cabezales hacienden en el eje Z, y continúan imprimiendo la siguiente capa, así sucesivamente hasta finalizar la impresión.

2.    Fabricación aditiva por haz de electrones (EBAM) por Sciaky

Esta tecnología es similar a (LENS), las diferencias principales son las siguientes. Con EBAM el material es suministrado en forma de alambre o varilla, con LENS se suministra en forma de polvo. La otra diferencia es que con EBAM se funde el material utilizando haz de electrones, la tecnología LENS funde es utilizando un láser de alta potencia.

3.    Deposición de metal por láser (LMD)

Prácticamente esta tecnología es la misma que (LENS), solo que posee otro nombre comercial.

4.    Fabricación aditiva mediante arco e hilo (WAAM)

El proceso es muy similar a cualquier otro método de fabricación aditiva por deposición de energía directa (DED). La principal diferencia es que esta tecnología utiliza la soldadura al arco como fuente de energía para fundir un alambre o varilla. Para este proceso se pueden utilizar fuentes de soldadura MIG-MAG, TIG y plasma.

5.    Fabricación por haz de electrones (EBF3) por NASA

Una tecnología muy similar a (EBAM) de Sciaky, pero esta es propiedad de la NASA. La NASA desarrolló esta tecnología de impresión para ser utilizada en condiciones de ingravidez.

Inyección de material (MJ):

1.    PolyJet por Objet

Este tipo de tecnología es la que más se asemeja a la impresión clásica 2D, la diferencia yace en que el cabezal en vez de inyectar tinta normal, este inyecta pequeñas gotas de un fotopolímero, luego las cura con luz ultravioleta, así lo hace capa por capa hasta finalizar la impresión. Además, el cabezal también puede inyectar material soluble para los soportes que sean necesarios.

2.    Drop on Demand (DOD)

Esta tecnología es muy similar a la aplicada por PolyJet, la principal diferencia es que cada vez que se culmina una capa la impresora utiliza una fresa que ellos llaman “fly-cutter” para pulir la capa y dejarla perfectamente plana.

3.    NanoParticle Jetting (NPJ) por XJet

Esta tecnología es similar a “PolyJet” y “DOD”, pero en este caso se utilizan dos tipos de líquidos, donde ambos contienen nanopartículas. Uno de los líquidos es para el material de construcción y el otro es para los soportes. La impresora utiliza altas temperaturas para evaporar el líquido dejando solo las partes solidas.

Breve historia de la impresión 3D

Por cultura general queremos hacerte mención que la primera impresora 3D conocida fue de tecnología SLA (no FDM como muchos pudiesen pensar). Esto fue en el año 1984 por Chuck Hull.

En 1987 Carl Deckard desarrolla un invento que sintetiza polvo de resina para convertirlo en un sólido, el principio de la impresión SLS, aunque las impresoras comerciales aparecieron mucho después, a mediados del 2006 aproximadamente. Las impresoras FDM aparecieron después, volviéndose una tecnología muy popular.

Usos de la impresión 3D

Los usos son demasiados, desde usar dicha tecnología como hobby o para hobbies, hasta usarla para implantes médicos y en la carrera aeroespacial.

Se concibió esta tecnología principalmente para el prototipado, la impresión 3D revolucionó la manera de prototipar, reduciendo costos, dificultad y tiempo, pero hoy en día tiene más utilidades. Aunque su gran fuerte sigue siendo el prototipado y el diseño de piezas únicas, por ahora no es muy buena tecnología para la fabricación en serie, pues esto sí elevaría los costos y tiempos, otros procesos y tecnologías de fabricación son más rentables para producir piezas en serie.

Con la impresión 3D se puede ayudar de manera significativa, por ejemplo, durante la pandemia del COVID-19 las impresoras 3D fueron de utilidad en determinados sectores, para muestra de ello tenemos un artículo titulado “La impresión 3D en tiempos de Coronavirus”.

Impresión 3D de un Coronavirus
Impresión 3D de un Coronavirus

La impresión 3D como tecnología en las manos correctas puede ayudar a salvar vidas, y no estamos exagerando al decir esto, puedes comprobarlo por ti mismo en el siguiente enlace “La impresión 3D puede salvar vidas”.

Para que veas las cosas asombrosas que puedes imprimir en 3D tenemos artículos que se titulan “Impresión 3D – nombre de la pieza” donde puedes ver el proceso de impresión y post-procesamiento de modelos que hemos impreso, por ejemplo, te dejaremos los siguientes dos: “Impresión 3D – Depredador” e “Impresión 3D – Darth Vader”. Incluso en el siguiente articulo te nombramos 50 razones por las cuales tener una impresora 3D “50 Razones para tener una impresora 3D”.

Impresión 3D de Depredador

La realidad es que la impresión 3D es una tecnología que ha llegado para quedarse, tiene una infinidad de usos y aplicaciones, desde que la utilices para  replicar o copiar engranajes “Replica e Impresión 3D de Engranajes” o incluso para crear dispositivos para ayudar a personas que posean una condición especia o discapacidad “Ayudas adaptativas con la impresión 3D”.

¿Qué debería saber antes de comprar una impresora 3D?

Lo primero que debes de tener claro es por cual tecnología de impresión 3D te decidirás, si te estas iniciando en este mundo y no planeas hacer una inversión tan alta, lo ideal sería una impresora FDM o SLA.

Sabiendo esto, debes ser consciente que por lo general la impresión 3D no es cuestión de “plug and play”. Las impresoras hay que configurarlas y calibrarlas, hay que estudiar y practicar. Probablemente tus primeras impresiones no saldrán como esperabas, pero para eso estamos nosotros, para ayudarte en este mundo de la impresión 3D, para guiarte, para que juntos vayamos descubriendo todo lo que podemos hacer con esta maravillosa tecnología.

Si tienes dudas entre la tecnología FDM y SLA puedes visitar nuestro artículo “FDM o SLA: ¿Que impresora 3D adquirir?”. También tenemos un artículo bastante interesante con el cual podemos darte una mejor idea de cual impresora 3D por FDM adquirir “Impresoras 3D con más rating de Amazon”.

Es importante que sepas que necesitarás conocer, aunque sea un poco de diseño 3D, porque de lo contrario dependerás siempre de los modelos que puedas descargar en páginas como Thingeverse y de terceros, lo cual terminaría limitándote bastante.

Modelo de una Calavera (Estilo Voronoi) descargado de Thingiverse
Modelo de una Calavera (Estilo Voronoi) descargado de Thingiverse

Por último, debes saber que la impresión 3D no es tan rápida como la impresión normal 2D, por tal motivo, hay que tener un poco de paciencia al momento de imprimir tus modelos.

Si estás pensando en comprar una impresora 3D para emprender un negocio deberías visitar nuestro artículo “Crea tu negocio de impresión 3D con bajo presupuesto”.

¿Necesitas una computadora para tener una impresora 3D?

Sí, definitivamente necesitas una computadora para configurar tus modelos. Luego puedes imprimirlos por cable USB, por memorias SD y microSD, por Wifi, todo dependerá del tipo de conexión que soporte tu impresora 3D.

¿Cuánto miden las impresoras 3D?

Esta pregunta no tiene una respuesta definitiva, pues existen impresoras de todos los tamaños. Las impresoras 3D más comunes y pequeñas suelen ser las llamadas de “escritorio” o “impresoras 3D desktop”.

Pero hay impresoras 3D lo suficientemente grandes como para imprimir casas y botes, esto último lo puedes observar en nuestro artículo “Objetos más grandes impresos en 3D”.

Si lo que deseas es tener al menos una idea del espacio de construcción que posee una impresora 3D desktop, por referencia te podemos decir que la impresora Creality Ender 3, una impresora bastante popular, tiene un área de construcción de 220 x 220 x 250 mm.

Dimensiones de impresión de la Ender 3
Dimensiones de impresión de la Ender 3

¿Cuánto cuesta una impresora 3D?

Ciertamente el costo de una impresora depende mucho de la tecnología que usa esa impresora 3D y de que gama es (baja, media y alta), así tal cual como cuando vas a comprar un smartphone. Pero puedes encontrar en tiendas impresoras desde los €150 hasta impresoras que cuestan miles de dólares, como las de uso industrial.

A continuación, te facilitaremos un cuadro que compara los precios de impresoras 3D desktop FDM y SLA.

Impresoras 3D entre los €150 y €300 (Gama baja)

  • Creality Ender 3
  • Tecnología: FDM
  • Volumen de impresión: 220 x 220 x 250 mm
  • Elegoo Mars 2
  • Tecnología: SLA
  • Volumen de impresión: 129 x 80 x 150 mm

Impresoras 3D entre los €300 y €600 (Gama media)

  • Flashforge Adventurer 3
  • Tecnología: FDM
  • Volumen de impresión: 150 x 150 x 150 mm
  • Elegoo Mars 3
  • Tecnología: MSLA
  • Volumen de impresión: 143 × 89 × 175 mm

Impresoras 3D de más de €600 (Gama alta)

  • Creality Ender-3 S1
  • Tecnología: FDM
  • Volumen de impresión: 220 x 220 x 270 mm
  • Anycubic Photon M3 Plus
  • Tecnología: SLA
  • Volumen de impresión: 197 x 122 x 245 mm

Todas estas impresoras 3D pueden ser compradas en tiendas online externas (ejemplo Amazon, eBay, Alibaba), en tiendas físicas, o en la propia web de los fabricantes.

Hay impresoras 3D profesionales e industriales que incluso sobre pasan estos precios, las impresoras nombradas con anterioridad son del tipo desktop.

Una impresora 3D profesional e industrial puede tener un rango muy alto de precio, sus costos oscilan fácilmente entre €10.000 y €100.000, hasta incluso más.

Para conocer de más opciones de impresoras te recomendamos ampliamente que revises nuestro artículo “Impresoras 3D con más rating de Amazon”. Si llegas a decidirte por una Creality Ender 3 definitivamente te será de mucha utilidad nuestro artículo “Ensamble y Calibración: Creality Ender 3”.

¿Cuánto se tarda en completar una impresión 3D?

Depende. El tiempo depende del tipo de tecnología de impresión 3D, de la impresora, de la configuración, del modelo, son muchas variables que entran en juego a la hora de definir el tiempo de impresión.

Viendo los Time-lapse de los modelos que imprimimos (Gollum, Depredador, León Reclinado) pudieses llegar a tener una idea de cuanto se puede demorar una impresión 3D.

Impresión 3D de Gollum

Una impresión pequeña (ejemplo un dado de 2 x 2 x 2 cm), realizada por FDM con una impresora 3D desktop de gama baja pudiese llegar a tardar 10 minutos (dependiendo de la configuración utilizada), y pudiésemos llegar a imprimir modelos más grandes que fácilmente nos llevarían más de 48 horas completar la impresión (igualmente dependiendo de la configuración).

Lo cierto es que en comparación con la impresión 2D clásica, la impresión 3D no es “muy rápida”, así que tocará tener algo de paciencia al momento de imprimir nuestros modelos. La ventaja es que los softwares utilizados para configurar las impresiones nos dan un tiempo aproximado de cuanto tardaremos en imprimir un modelo.

Este modelo de Thanos nos tomó más de 9 horas imprimirlo
Este modelo de Thanos nos tomó más de 9 horas imprimirlo

¿Las impresoras 3D son peligrosas?

Las impresoras 3D de tecnología FDM que son las más populares en el mercado, poseen motores, piezas con movimientos mecánicos y altas temperaturas, que pueden lastimarnos si somos descuidados en el manejo de estas.

Solo debemos seguir el sentido común y las recomendaciones de uso de estas por parte de los fabricantes para minimizar cualquier riesgo a la salud.

La boquilla de la impresora maneja altas temperaturas para derretir el material
La boquilla de la impresora maneja altas temperaturas para derretir el material

Igualmente, las impresoras 3D de tecnología SLA poseen diferentes fuentes de riesgo como la resina, que, al contacto de esta por largos periodos de tiempo, puede generar dermatitis en la piel. También puede generar vapores tóxicos para los pulmones, por lo que se recomienda utilizar estas impresoras en espacios con buena ventilación.

Este es un tema que tocaremos en más detalle en un futuro artículo.

¡Pero no hay por qué asustarse! Ya en nuestra casa contamos con herramientas y equipos que pueden tener riesgos para la salud, como cuchillos, hornos, licuadoras, etc. Simplemente, debemos seguir las instrucciones de uso de los fabricantes y no tendremos problema alguno para disfrutar de nuestras impresoras 3D.

¿Razones por las que NO deberías comprar una impresora 3D?

A continuación, quisiéramos exponerte una cierta cantidad de razones por las que deberías replantearte si comprar o no una impresora 3D.

  1. Si no conoces nada de diseño 3D, y tampoco tienes intenciones de aprender, estarás limitado en cuanto a opciones y utilidades que podrás obtener de la impresora 3D. No disfrutarías de la impresora 3D al máximo. Sin embargo, como ya mencionamos anteriormente, existen páginas web para descargar modelos para imprimir como Thingiverse y My Mini Factory que cuentan con millones de modelos para descargar (gratis y pagos).

  2. Si no te gusta la cultura “maker” y “DIY”, puede que la impresión 3D no sea para ti. Por lo general a las impresoras 3D se les saca su máximo provecho si eres de las personas que les gusta crear cosas, reparar objetos, si te apasiona la tecnología, si estás dispuesto a estudiar y practicar. De lo contrario recuerda que las impresoras 3D generalmente no son “plug and play” (Sobre todo las desktops), por tal motivo debes calibrarlas, configurarlas, a veces hacerles modificaciones o reparaciones.

  3. Si quieres una impresora 3D para realizar un solo proyecto, puede que no sea lo más rentable para ti comprar una. En este caso tal vez sería preferible contratar los servicios de un tercero o alquilar una impresora 3D. Analiza todas las opciones.

  4. Si no te gusta el ruido o eres sensible a los olores, pues deberás tener en cuenta que ciertos materiales producen olores que tal vez te parezcan desagradables, algunos materiales incluso desprenden vapores un poco tóxicos y necesitarías imprimir con ellos en un ambiente ventilado (el ABS, por ejemplo). Algunas impresoras hacen algo de ruido, pero este ruido pudiese llegar a molestar a ciertas personas, ciertamente por lo general hacen mucho menos ruido que una aspiradora, pero de todas maneras te mencionamos esto para que lo tengas en cuenta.

  5. Si eres una persona extremadamente impaciente, tal vez te frustre la impresión 3D. Aunque cada vez la tecnología ha ido avanzando, los tiempos de impresión van disminuyendo debido a estos avances. Lo normal es que imprimir un objeto te lleve algo de tiempo, primero debes aprender a utilizar la impresora, luego a configurarla y calibrarla. Una vez realizado esto, cuando vayas a imprimir un modelo debes configurarlo, luego esperar que la impresión finalice, y dependiendo del objeto impreso podrías llegar a necesitar realizarle algún tipo de post-procesamiento.

    Además, si el objeto lo diseñas por ti mismo, esto te tomará un tiempo extra, sin contar con que el objeto debes diseñarlo pensando en que será impreso en 3D. Hay una enorme diferencia entre imprimir un objeto que está pensado, diseñado, y optimizado para ser impreso en 3D a imprimir un objeto que no lo está.

  6. Si estás pensando utilizar la impresión 3D para producir en serie, te recomendamos que lo analices y estudies mejor, puede ser que otro tipo de tecnología sea más rentable para ti. Al menos que vayas a producir objetos para un “mercado nicho” (de esto hablamos en nuestro artículo Crea tu negocio de impresión 3D con bajo presupuesto), la impresión 3D por lo general no es muy rentable para la producción en serie.
Así es como se ve una impresora 3D cuando es DIY, debe ser ensamblada.
Así es como se ve una impresora 3D cuando es DIY, debe ser ensamblada.

Conclusiones

La impresión 3D es un mundo lleno de posibilidades, creatividad e innovación, aquí en The Machine Bros compartimos esta pasión tan grande por “crear”, y compartimos con ustedes todas las herramientas, información y enseñanzas necesarias para que puedan también ustedes disfrutar a plenitud de la capacidad de obtener objetos físicos, tridimensionales, partiendo de un sueño o una idea, esto es lo que hace la impresión 3D tan asombrosa.

Te brinda la oportunidad de materializar ideas, es casi como volver a ser niños, como cuando soñábamos con algo y lo hacíamos realidad con LEGOS, o cualquier cosa que estuviera a nuestro alcance. Fabricábamos carros, robots, aviones, de todo, éramos capaces de dejarnos llevar por nuestra imaginación y materializar esa idea. Ese juguete que queríamos en un momento lo construíamos con unos simples LEGOS por ejemplo.

Esto es lo que ha logrado hacer la impresión 3D tan atractiva, popular y codiciada, le da la oportunidad a los soñadores como tú, como nosotros, a seguir creando e innovando, desarrollando, soñando, disminuyendo cada vez más los límites, todo esto gracias a la impresión 3D.

Así que, si ya decidiste adquirir tu impresora 3D, permítenos recomendarte una serie de artículos que te pueden ayudar a iniciarte en este mundo:

  • Guía para seleccionar filamentos de impresión 3D: Una vez adquirida tu impresora 3D por FDM, una de las primeras cosas que deberás hacer es seleccionar el material del filamento con el cual vas a imprimir, justamente esto es lo que explicamos con bastante detalle en este artículo.
  • La importancia de la primera capa en impresión 3D: Así mismo como cuando se construye un edificio una de las partes más importantes son sus bases y cimientos, de igual forma ocurre con la impresión 3D. En este articulo te explicamos como hacer una muy buena primera capa de impresión en FDM.
  • Tips para prevenir el warping y el cracking: Si ya conoces un poco más de impresión 3D o incluso ya has realizados tus primeras impresiones, es muy posible que ya estés familiarizado con estos dos términos “warping y cracking”, incluso ya pudiesen haberte ocurrido. En este artículo te explicamos como prevenir estos dos efectos.
  • Aplicar recocido a impresiones 3D: Si llegas a necesitar por alguna razón que tus impresiones sean más resistentes mecánica y térmicamente, en este artículo explicamos sobre un post-procesamiento que puede ayudarte a lógralo, el recocido.
  • Guía Para Principiantes: Cómo Pintar Tu Modelo 3D: Una vez finalizada tu impresión 3D puede que quieras pintarla, pues aquí te tenemos una guía bastante buena y muy completa donde te asesoramos en todos los aspectos para que puedas pintar tus modelos como todo un profesional.

Saludos.

¡Hasta pronto Machine Bros!

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¿Qué es la impresión 3D?

¡Hola Machine Bros!
Hoy te vamos a hablar de un concepto, una tecnología que vino a revolucionar la forma en que venimos haciendo las cosas, una tecnología perteneciente a la cuarta revolución industrial. Esta tecnología es capaz de convertir un modelo digital en un modelo físico tridimensional, obteniendo así un sinfín de nuevas posibilidades para la invención, hoy queremos explicarte sobre un mundo maravilloso que parece salido de películas de ciencia ficción, te daremos la respuesta de ¿qué es la impresión 3D?

Impresora 3D, impresiones 3D y Filamentos de PLA
Impresora 3D, impresiones 3D y Filamentos de PLA
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Definición de impresión 3D

La impresión 3D no es más que un proceso de fabricación donde creamos objetos físicos, tridimensionales, superponiendo capas sucesivas de material. Por esta razón se le conoce a la impresión 3D como una tecnología de fabricación por adición.

Hagamos una analogía o comparación con billetes, supongamos que en este momento tienes un billete en tu mano, ese billete representa una capa. El billete lo colocas sobre una mesa o cualquier superficie plana, luego sobre ese billete pones de manera alineada otro billete, es decir, terminas colocando otra capa, y así sucesivamente hasta colocar unos 50 billetes, lo que sería el equivalente a 50 capas, si te fijas bien, ahora todos esos billetes (capas) terminan formando una especie de prisma rectangular (Ortoedro).

Esto es lo que busca la impresión 3D, ir sumando capas, una sobre otra, hasta lograr finalmente obtener el objeto tridimensional deseado. Ahora bien, el cómo vamos sumando o superponiendo estas capas es lo que diferencia un tipo de tecnología de impresión 3D con la otra, pues sí, así mismo como lo acabas de leer, existen diversos tipos de tecnologías de impresión 3D.

Analogía de los billetes formando una figura tridimensional, capa a capa, hasta obtener el ortoedro
Analogía de los billetes formando una figura tridimensional, capa a capa, hasta obtener el ortoedro

Material de soporte

Antes de hablarte de las tecnologías de impresión 3D hay un concepto que debes manejar el cual es “Material de soporte”. Este material es el utilizado como su nombre lo indica para servir de soporte al momento de depositar el material definitivo de construcción en partes donde no se pueda hacer de manera directa.

Comúnmente se utiliza material de soporte en “voladizos” (overhangs), “puentes” (bridges) y ángulos muy inclinados (ángulos mayores a 45°).

Una manera fácil de verlo es con las letras T, H, Y, imaginemos por un momento que vamos a imprimir estas letras en 3D. La letra T representa un (voladizo – overhangs), la letra H representa un (puente -bridges), por último, la letra Y representa ángulos mayores a 45°. En la siguiente imagen podrás comprenderlo mejor.

Ejemplo de voladizos (overhangs), puentes (bridges) y ángulos mayores a 45°
Ejemplo de voladizos (overhangs), puentes (bridges) y ángulos mayores a 45°

Además, es necesario mencionar que los soportes también pueden ayudar a que la pieza no se deforme, no se despegue de la superficie de construcción, en la impresión 3D con metales los soportes pueden ayudar también a disipar el calor.

Una vez finalizada la impresión el material de soporte es retirado.

Explicación de como deberíamos colocar los soportes si fuésemos a imprimir en 3D por FDM las letras T-H-Y, las cuales representan respectivamente una figura con voladizos “overhangs” (letra T), con puente “bridges” (letra H), y con ángulos mayores a 45° (letra Y).
Explicación de como deberíamos colocar los soportes si fuésemos a imprimir en 3D por FDM las letras T-H-Y, las cuales representan respectivamente una figura con voladizos “overhangs” (letra T), con puente “bridges” (letra H), y con ángulos mayores a 45° (letra Y).

Existen ciertas tecnologías de impresión donde no es necesario utilizar material de soporte, por tal motivo te presentaremos un cuadro comparativo donde explicamos que tecnología requiere material de soporte y cual no.

Tecnología¿Requiere material de soporte?
Modelado por deposición fundida (FDM)Si
RobocastingSi
3D concrete printingSi
Estereolitografía (SLA)Si
Estereolitografía por procesamiento digital de luz (DLP)Si
Estereolitografía enmascarada (MSLA)Si
Producción continua de interfaces líquidas (CLIP)Si
Inyección de aglutinante (BJ)No
Fusión por haz de electrones (EBM)Si
Fusión selectiva por láser (SLM)Si
Sinterizado directo de metal por láser (DMLS)Si
Sinterizado selectivo por láser (SLS)No
Sinterizado selectivo por calor (SHS)No
Multi Jet Fusion (MJF)No
Laminado de capas (LOM)Si
Conformación de red diseñada por láser (LENS)Si
Fabricación aditiva por haz de electrones (EBAM)No para voladizos (overhangs) ni ángulos mayores a 45°
Deposición de metal por láser (LMD)No para voladizos (overhangs) ni ángulos mayores a 45°
Fabricación aditiva mediante arco e hilo (WAAM)No para voladizos (overhangs) ni ángulos mayores a 45°
Fabricación por haz de electrones (EBF3)No para voladizos (overhangs) ni ángulos mayores a 45°
PolyJetSi
Drop on Demand (DOD)Si
NanoParticle Jetting (NPJ)Si
El material de soporte son los pilares de color más oscuro representados en el software de configuración de impresión 3D por FDM (Simplify3D)
El material de soporte son los pilares de color más oscuro representados en el software de configuración de impresión 3D por FDM (Simplify3D)

Tecnologías como EBAM, LMD, WAAM, y EBF3 no requieren soportes para los voladizos ni ángulos mayores a 45°. Esto debido a que la superficie de construcción posee los suficientes grados de libertad (DOF) para inclinar la pieza que se está construyendo a tal punto que perfectamente se puede seguir adicionando material sin la necesidad de utilizar material de soporte. Incluso hay proyectos de impresoras 3D FDM-FFF de 5 ejes (5-axis 3d printer) y también de 6 ejes (6-axis 3d printer), las cuales debido a que poseen los suficientes grados de libertad tampoco necesitan utilizar material de soporte para imprimir voladizos y ángulos mayores a 45°.

Impresora 3D por FDM con 6 ejes
Impresora 3D por FDM con 6 ejes
Impresora 3D por FDM con 6 ejes
Impresora 3D por FDM con 6 ejes
Impresora 3D por FDM con 6 ejes
Impresora 3D por FDM con 6 ejes

Tecnologías de impresión 3D

Extrusión:

1.    Modelado por deposición fundida (FDM) – Fabricación por filamento fundido (FFF)

Esta es la tecnología más común y con las impresoras más económicas, las cuales han vuelto a la impresión 3D tan popular. Se extruye capa por capa filamento plástico, el cual se funde por las altas temperaturas del extrusor y una vez completada una capa se pasa a la siguiente, así hasta formar el objeto tridimensional.

Si tienes dudas sobre cual impresora adquirir FDM o SLA te recomendamos que visites nuestro artículo “FDM o SLA: ¿Que impresora 3D adquirir?

2.    Robocasting

Esta tecnología es similar a la mencionada con anterioridad (FDM-FFF), pero en vez de extruir plástico se extruye un filamento pastoso, capa a capa se va depositando material que es expulsado por la boquilla, así hasta completar la figura que se desea formar.

3.    3D Concrete Printing

Esta tecnología se basa en depositar concreto u hormigón mientras la boquilla por donde se extruye se mueve de un lado a otro para ir dando la forma que se necesita, así capa a capa hasta obtener la estructura deseada.

Por lo general, con esta tecnología se está experimentando la posibilidad de que en un futuro no muy lejano las casas y edificaciones sean construidas aplicando esta tecnología. En nuestro artículo “Objetos más grandes impresos en 3D” podrás observar como ya se ha puesto en práctica este tipo de impresión 3D.

Fotopolimerización:

1.    Estereolitografía (SLA)

Esta es otra de las tecnologías más populares de impresión 3D. Está en constante crecimiento e innovación, compitiendo contra la tecnología FDM, o incluso complementándola.

Se trata de tener un envase lleno de resina fotosensible y con luz ultravioleta generada por un láser se endurece o solidifica la resina capa por capa, así hasta obtener la forma deseada.

Si tienes dudas sobre cual impresora adquirir FDM o SLA te recomendamos que visites nuestro artículo “FDM o SLA: ¿Que impresora 3D adquirir?

2.    Estereolitografía por procesamiento digital de luz (DLP)

Esta tecnología es la misma que SLA, pero la luz ultravioleta en vez de ser generada por un láser es generada por un proyector de luz digital (DLP) ultravioleta.

3.    Estereolitografía por pantalla de cristal líquido (LCD) – Estereolitografía enmascarada (MSLA)

Esta tecnología es la misma que SLA, pero la luz ultravioleta en vez de ser generada por un láser es generada por una pantalla de cristal líquido (LCD) ultravioleta. La tecnología MSLA es comúnmente utilizada en las impresoras 3D de resinas de escritorio, es decir, las impresoras más accesibles al público general.

4.    Producción continua de interfaces líquidas (CLIP)

Es una nueva tecnología patentada por la empresa Carbon3d la cual busca incrementar considerablemente los tiempos de impresión 3D por resina.

En líneas generales, las impresoras 3D de escritorio por resina suelen ser del tipo “Bottom-Up”. Éstas en su proceso de impresión generan una fuerza conocida como “Peel force”, la cual es una especie de succión o adherencia que se crea entre la pieza a imprimir y la lámina FEP (La lámina FEP se encarga de crear una separación entre el emisor de luz ultravioleta y la resina). Esta especie de succión “Peel force” debe ser eliminada cada capa, y esto genera un gasto de tiempo adicional, además que dificulta un poco el tema de la impresión 3D por resina, y por tal motivo se deben utilizar más soportes.

En resumen, la tecnología CLIP busca eliminar esta “Peel force” haciendo uso de una membrana permeable de oxígeno, a lo que ellos llaman una especie de “Zona muerta”, lo cual representa una gran ventaja.

Pero por ahora no es una tecnología muy económica. Más adelante cuando nos adentremos en el mundo de las impresoras 3D de resina, en otro artículo, explicaremos con más detalles que son las impresoras Bottom-Up (Las más populares y económicas), y las impresoras Top-Down (Tampoco presentan el problema de “Peel Force”, pero son más costosa de producir, y tienen otras desventajas).

Cama de polvo – Granulado:

1.    Inyección de aglutinante (BJ)

Este tipo de impresoras trabajan de la siguiente forma. En una especie envase se van depositando capas de polvo de un determinado material, el polvo es solidificado a través del uso de un líquido aglutinante, este líquido aglutinante es depositado por un cabezal que se mueve normalmente en dos direcciones (X y Y), para ir colocando el aglutinante en los sitios requeridos para obtener la forma deseada.

Una vez se haya finalizado esa capa, el envase o la superficie de impresión se desplaza hacia abajo (eje Z), un mecanismo se encarga de suministrar una nueva capa de polvo, y el proceso se repite nuevamente, así hasta terminar de imprimir todas las capas y obtener el objeto deseado.

2.    Fusión por haz de electrones (EBM)

La mecánica de trabajo es similar a la de inyección de aglutinante (BJ), pero el polvo a utilizar debe ser un material conductor, solo se pueden usar metales.

Para fundir el polvo se utiliza un haz de electrones, y el proceso de impresión debe ser realizado al vacío, el polvo es precalentado antes de iniciar el proceso de impresión. La impresión 3D por EBM requiere estructuras de soportes.

3.    Fusión selectiva por láser (SLM)

Esta tecnología es muy similar al EBM, pero en vez de utilizar un haz de electrones para fundir el material, se utiliza en este caso un láser. La impresión es realizada en una atmosfera controlada con algún gas inerte, por ejemplo, argón o nitrógeno. La impresión 3D por SLM requiere estructuras de soportes.

Esta tecnología trabaja mejor con metales puros en vez de aleaciones y puede producir piezas más resistentes que las realizadas por DMLS.

4.    Sinterizado directo de metal por láser (DMLS)

Esta tecnología es muy similar al SLM, pero en vez de fundir el material, se calienta a una temperatura un poco menor a la de la fusión (Sinterizado).

La impresión 3D por DMLS requiere estructuras de soportes y puede trabajar tanto con metales como con aleaciones, ya que su función no es fundir completamente el material.

La tecnología SLM puede producir piezas más resistentes que esta tecnología (DMLS). Además, cabe resaltar que con DMLS las impresiones suelen quedar más porosas que con SLM.

La principal diferencia entre esta tecnología (DMLS) y la SLS, es que el DMLS fue diseñado o concebido principalmente para trabajar con metales y sus aleaciones, mientras que la tecnología SLS está pensada para trabajar con numerosos tipos de plásticos, vidrios, cerámicas y una selección especial de metales.

5.    Sinterizado selectivo por láser (SLS)

Esta tecnología es prácticamente la misma que la DMLS, la principal diferencia entre esta tecnología (SLS) y la DMLS, es que la DMLS fue diseñada o concebida principalmente para trabajar con metales y sus aleaciones, mientras que la tecnología SLS está pensada para trabajar con numerosos tipos de plásticos, vidrios, cerámicas y una selección especial de metales.

Es decir, las impresoras DMLS están enfocadas a trabajar con metales y las impresoras SLS solo pueden trabajar con metales muy específicos, pero pueden trabajar también con otros materiales como plásticos, vidrios, cerámicas, etc. Una ventaja de las impresiones SLS es que no requieren material de soporte.

6.    Sinterizado selectivo por calor (SHS)

Esta tecnología es muy similar a la SLS, la diferencia está que en la impresión SHS en vez de utilizar un láser para hacer el sinterizado (Así se hace en la impresión SLS), aquí se utiliza un “cabezal térmico de impresión” o en ingles un “thermal print head”.

También cabe resaltar que esta tecnología (SHS) solo se puede aplicar con polvos de materiales plásticos. Las impresiones SHS no requieren material de soporte.

7.    Multi Jet Fusion (MJF) por HP

Esta tecnología es similar al SLS y al SHS, las diferencias son las siguientes. En la impresión MJF se precalienta el polvo plástico, luego se inyecta un “agente fusor” y un “agente de detalle” sobre las partes que pretenden ser fundidas. El “agente fusor” ayuda a que en el polvo de plástico se funda selectivamente solo las partes que interesan unir, el “agente de detalle” ayuda a mejorar la resolución y acabado de la impresión. Ambos agentes son una especie de tinta que se pulveriza o inyecta específicamente en las partículas de polvo plástico que se pretenden fundir.

Una vez terminado de aplicar los dos respectivos “agentes” (el fusor y el de detalle), se proceden a pasar unas lámparas que generan la reacción que permite que las partes que fueron tratadas con los “agentes” se fundan y se unan. Luego la superficie de construcción baja, se agrega una nueva capa de polvo y el proceso se repite, así sucesivamente, capa por capa, hasta finalmente obtener el objeto deseado.

Laminado:

1.    Laminado de capas (LOM)

Esta tecnología no es muy común. El proceso inicia con unas bobinas de material en forma de láminas, (ejemplo bobinas de papel) unos rodillos colocan en posición la lámina de material (que por lo general es papel, cartón o PVC).  Otro rodillo pega la lámina de material a la superficie de impresión, seguidamente un láser corta el contorno de la pieza que se desea diseñar. Después el láser corta en pequeñas cuadriculas las partes de la lámina que no forman parte de la pieza que se desea imprimir. Esto último con la finalidad de simplificar la extracción del material sobrante (El cual es bastante, esta técnica tiene esa gran desventaja, ya que ese material es desperdiciado, al menos que luego otra compañía se encargue de reciclarlo y producir nuevas bobinas de material). 

Finalmente, la superficie de impresión baja en el eje Z y los rodillos extraen parte de la lámina que no fue cortada y agrega una nueva parte de lámina de material de la bobina. El proceso se repite, pero esta vez cuando los rodillos dispongan de la nueva lamina, esta lamina no será pegada a la superficie de impresión, si no a la lámina que previamente ya se había trabajado (es decir, a la cortada por el láser), la cual es parte la pieza que deseamos imprimir.

Este proceso se repite una y otra vez, capa por capa, hasta que finalmente el objeto es impreso por completo. Luego en el post-procesamiento debemos retirar todo el material sobrante. Esta tecnología de impresión no requiere usar material de soporte, te recomendamos ver los siguientes videos que en conjunto con la explicación que te hemos brindado aquí, pudiese ayudarte a entender mejor cómo funciona la tecnología LOM.

Deposición de energía directa (DED):

1.    Conformación de red diseñada por láser (LENS)

En esta tecnología un láser de alta potencia funde un polvo metálico que es inyectado por otro cabezal, es decir, hay dos cabezales, uno que inyecta el material y otro con el láser que lo funde.

Los cabezales se mueven en el Eje X y Y, una vez finalizada la capa, los cabezales hacienden en el eje Z, y continúan imprimiendo la siguiente capa, así sucesivamente hasta finalizar la impresión.

2.    Fabricación aditiva por haz de electrones (EBAM) por Sciaky

Esta tecnología es similar a (LENS), las diferencias principales son las siguientes. Con EBAM el material es suministrado en forma de alambre o varilla, con LENS se suministra en forma de polvo. La otra diferencia es que con EBAM se funde el material utilizando haz de electrones, la tecnología LENS funde es utilizando un láser de alta potencia.

3.    Deposición de metal por láser (LMD)

Prácticamente esta tecnología es la misma que (LENS), solo que posee otro nombre comercial.

4.    Fabricación aditiva mediante arco e hilo (WAAM)

El proceso es muy similar a cualquier otro método de fabricación aditiva por deposición de energía directa (DED). La principal diferencia es que esta tecnología utiliza la soldadura al arco como fuente de energía para fundir un alambre o varilla. Para este proceso se pueden utilizar fuentes de soldadura MIG-MAG, TIG y plasma.

5.    Fabricación por haz de electrones (EBF3) por NASA

Una tecnología muy similar a (EBAM) de Sciaky, pero esta es propiedad de la NASA. La NASA desarrolló esta tecnología de impresión para ser utilizada en condiciones de ingravidez.

Inyección de material (MJ):

1.    PolyJet por Objet

Este tipo de tecnología es la que más se asemeja a la impresión clásica 2D, la diferencia yace en que el cabezal en vez de inyectar tinta normal, este inyecta pequeñas gotas de un fotopolímero, luego las cura con luz ultravioleta, así lo hace capa por capa hasta finalizar la impresión. Además, el cabezal también puede inyectar material soluble para los soportes que sean necesarios.

2.    Drop on Demand (DOD)

Esta tecnología es muy similar a la aplicada por PolyJet, la principal diferencia es que cada vez que se culmina una capa la impresora utiliza una fresa que ellos llaman “fly-cutter” para pulir la capa y dejarla perfectamente plana.

3.    NanoParticle Jetting (NPJ) por XJet

Esta tecnología es similar a “PolyJet” y “DOD”, pero en este caso se utilizan dos tipos de líquidos, donde ambos contienen nanopartículas. Uno de los líquidos es para el material de construcción y el otro es para los soportes. La impresora utiliza altas temperaturas para evaporar el líquido dejando solo las partes solidas.

Breve historia de la impresión 3D

Por cultura general queremos hacerte mención que la primera impresora 3D conocida fue de tecnología SLA (no FDM como muchos pudiesen pensar). Esto fue en el año 1984 por Chuck Hull.

En 1987 Carl Deckard desarrolla un invento que sintetiza polvo de resina para convertirlo en un sólido, el principio de la impresión SLS, aunque las impresoras comerciales aparecieron mucho después, a mediados del 2006 aproximadamente. Las impresoras FDM aparecieron después, volviéndose una tecnología muy popular.

Usos de la impresión 3D

Los usos son demasiados, desde usar dicha tecnología como hobby o para hobbies, hasta usarla para implantes médicos y en la carrera aeroespacial.

Se concibió esta tecnología principalmente para el prototipado, la impresión 3D revolucionó la manera de prototipar, reduciendo costos, dificultad y tiempo, pero hoy en día tiene más utilidades. Aunque su gran fuerte sigue siendo el prototipado y el diseño de piezas únicas, por ahora no es muy buena tecnología para la fabricación en serie, pues esto sí elevaría los costos y tiempos, otros procesos y tecnologías de fabricación son más rentables para producir piezas en serie.

Con la impresión 3D se puede ayudar de manera significativa, por ejemplo, durante la pandemia del COVID-19 las impresoras 3D fueron de utilidad en determinados sectores, para muestra de ello tenemos un artículo titulado “La impresión 3D en tiempos de Coronavirus”.

Impresión 3D de un Coronavirus
Impresión 3D de un Coronavirus

La impresión 3D como tecnología en las manos correctas puede ayudar a salvar vidas, y no estamos exagerando al decir esto, puedes comprobarlo por ti mismo en el siguiente enlace “La impresión 3D puede salvar vidas”.

Para que veas las cosas asombrosas que puedes imprimir en 3D tenemos artículos que se titulan “Impresión 3D – nombre de la pieza” donde puedes ver el proceso de impresión y post-procesamiento de modelos que hemos impreso, por ejemplo, te dejaremos los siguientes dos: “Impresión 3D – Depredador” e “Impresión 3D – Darth Vader”. Incluso en el siguiente articulo te nombramos 50 razones por las cuales tener una impresora 3D “50 Razones para tener una impresora 3D”.

Impresión 3D de Depredador

La realidad es que la impresión 3D es una tecnología que ha llegado para quedarse, tiene una infinidad de usos y aplicaciones, desde que la utilices para  replicar o copiar engranajes “Replica e Impresión 3D de Engranajes” o incluso para crear dispositivos para ayudar a personas que posean una condición especia o discapacidad “Ayudas adaptativas con la impresión 3D”.

¿Qué debería saber antes de comprar una impresora 3D?

Lo primero que debes de tener claro es por cual tecnología de impresión 3D te decidirás, si te estas iniciando en este mundo y no planeas hacer una inversión tan alta, lo ideal sería una impresora FDM o SLA.

Sabiendo esto, debes ser consciente que por lo general la impresión 3D no es cuestión de “plug and play”. Las impresoras hay que configurarlas y calibrarlas, hay que estudiar y practicar. Probablemente tus primeras impresiones no saldrán como esperabas, pero para eso estamos nosotros, para ayudarte en este mundo de la impresión 3D, para guiarte, para que juntos vayamos descubriendo todo lo que podemos hacer con esta maravillosa tecnología.

Si tienes dudas entre la tecnología FDM y SLA puedes visitar nuestro artículo “FDM o SLA: ¿Que impresora 3D adquirir?”. También tenemos un artículo bastante interesante con el cual podemos darte una mejor idea de cual impresora 3D por FDM adquirir “Impresoras 3D con más rating de Amazon”.

Es importante que sepas que necesitarás conocer, aunque sea un poco de diseño 3D, porque de lo contrario dependerás siempre de los modelos que puedas descargar en páginas como Thingeverse y de terceros, lo cual terminaría limitándote bastante.

Modelo de una Calavera (Estilo Voronoi) descargado de Thingiverse
Modelo de una Calavera (Estilo Voronoi) descargado de Thingiverse

Por último, debes saber que la impresión 3D no es tan rápida como la impresión normal 2D, por tal motivo, hay que tener un poco de paciencia al momento de imprimir tus modelos.

Si estás pensando en comprar una impresora 3D para emprender un negocio deberías visitar nuestro artículo “Crea tu negocio de impresión 3D con bajo presupuesto”.

¿Necesitas una computadora para tener una impresora 3D?

Sí, definitivamente necesitas una computadora para configurar tus modelos. Luego puedes imprimirlos por cable USB, por memorias SD y microSD, por Wifi, todo dependerá del tipo de conexión que soporte tu impresora 3D.

¿Cuánto miden las impresoras 3D?

Esta pregunta no tiene una respuesta definitiva, pues existen impresoras de todos los tamaños. Las impresoras 3D más comunes y pequeñas suelen ser las llamadas de “escritorio” o “impresoras 3D desktop”.

Pero hay impresoras 3D lo suficientemente grandes como para imprimir casas y botes, esto último lo puedes observar en nuestro artículo “Objetos más grandes impresos en 3D”.

Si lo que deseas es tener al menos una idea del espacio de construcción que posee una impresora 3D desktop, por referencia te podemos decir que la impresora Creality Ender 3, una impresora bastante popular, tiene un área de construcción de 220 x 220 x 250 mm.

Dimensiones de impresión de la Ender 3
Dimensiones de impresión de la Ender 3

¿Cuánto cuesta una impresora 3D?

Ciertamente el costo de una impresora depende mucho de la tecnología que usa esa impresora 3D y de que gama es (baja, media y alta), así tal cual como cuando vas a comprar un smartphone. Pero puedes encontrar en tiendas impresoras desde los €150 hasta impresoras que cuestan miles de dólares, como las de uso industrial.

A continuación, te facilitaremos un cuadro que compara los precios de impresoras 3D desktop FDM y SLA.

Impresoras 3D entre los €150 y €300 (Gama baja)

  • Creality Ender 3
  • Tecnología: FDM
  • Volumen de impresión: 220 x 220 x 250 mm
  • Elegoo Mars 2
  • Tecnología: SLA
  • Volumen de impresión: 129 x 80 x 150 mm

Impresoras 3D entre los €300 y €600 (Gama media)

  • Flashforge Adventurer 3
  • Tecnología: FDM
  • Volumen de impresión: 150 x 150 x 150 mm
  • Elegoo Mars 3
  • Tecnología: MSLA
  • Volumen de impresión: 143 × 89 × 175 mm

Impresoras 3D de más de €600 (Gama alta)

  • Creality Ender-3 S1
  • Tecnología: FDM
  • Volumen de impresión: 220 x 220 x 270 mm
  • Anycubic Photon M3 Plus
  • Tecnología: SLA
  • Volumen de impresión: 197 x 122 x 245 mm

Todas estas impresoras 3D pueden ser compradas en tiendas online externas (ejemplo Amazon, eBay, Alibaba), en tiendas físicas, o en la propia web de los fabricantes.

Hay impresoras 3D profesionales e industriales que incluso sobre pasan estos precios, las impresoras nombradas con anterioridad son del tipo desktop.

Una impresora 3D profesional e industrial puede tener un rango muy alto de precio, sus costos oscilan fácilmente entre €10.000 y €100.000, hasta incluso más.

Para conocer de más opciones de impresoras te recomendamos ampliamente que revises nuestro artículo “Impresoras 3D con más rating de Amazon”. Si llegas a decidirte por una Creality Ender 3 definitivamente te será de mucha utilidad nuestro artículo “Ensamble y Calibración: Creality Ender 3”.

¿Cuánto se tarda en completar una impresión 3D?

Depende. El tiempo depende del tipo de tecnología de impresión 3D, de la impresora, de la configuración, del modelo, son muchas variables que entran en juego a la hora de definir el tiempo de impresión.

Viendo los Time-lapse de los modelos que imprimimos (Gollum, Depredador, León Reclinado) pudieses llegar a tener una idea de cuanto se puede demorar una impresión 3D.

Impresión 3D de Gollum

Una impresión pequeña (ejemplo un dado de 2 x 2 x 2 cm), realizada por FDM con una impresora 3D desktop de gama baja pudiese llegar a tardar 10 minutos (dependiendo de la configuración utilizada), y pudiésemos llegar a imprimir modelos más grandes que fácilmente nos llevarían más de 48 horas completar la impresión (igualmente dependiendo de la configuración).

Lo cierto es que en comparación con la impresión 2D clásica, la impresión 3D no es “muy rápida”, así que tocará tener algo de paciencia al momento de imprimir nuestros modelos. La ventaja es que los softwares utilizados para configurar las impresiones nos dan un tiempo aproximado de cuanto tardaremos en imprimir un modelo.

Este modelo de Thanos nos tomó más de 9 horas imprimirlo
Este modelo de Thanos nos tomó más de 9 horas imprimirlo

¿Las impresoras 3D son peligrosas?

Las impresoras 3D de tecnología FDM que son las más populares en el mercado, poseen motores, piezas con movimientos mecánicos y altas temperaturas, que pueden lastimarnos si somos descuidados en el manejo de estas.

Solo debemos seguir el sentido común y las recomendaciones de uso de estas por parte de los fabricantes para minimizar cualquier riesgo a la salud.

La boquilla de la impresora maneja altas temperaturas para derretir el material
La boquilla de la impresora maneja altas temperaturas para derretir el material

Igualmente, las impresoras 3D de tecnología SLA poseen diferentes fuentes de riesgo como la resina, que, al contacto de esta por largos periodos de tiempo, puede generar dermatitis en la piel. También puede generar vapores tóxicos para los pulmones, por lo que se recomienda utilizar estas impresoras en espacios con buena ventilación.

Este es un tema que tocaremos en más detalle en un futuro artículo.

¡Pero no hay por qué asustarse! Ya en nuestra casa contamos con herramientas y equipos que pueden tener riesgos para la salud, como cuchillos, hornos, licuadoras, etc. Simplemente, debemos seguir las instrucciones de uso de los fabricantes y no tendremos problema alguno para disfrutar de nuestras impresoras 3D.

¿Razones por las que NO deberías comprar una impresora 3D?

A continuación, quisiéramos exponerte una cierta cantidad de razones por las que deberías replantearte si comprar o no una impresora 3D.

  1. Si no conoces nada de diseño 3D, y tampoco tienes intenciones de aprender, estarás limitado en cuanto a opciones y utilidades que podrás obtener de la impresora 3D. No disfrutarías de la impresora 3D al máximo. Sin embargo, como ya mencionamos anteriormente, existen páginas web para descargar modelos para imprimir como Thingiverse y My Mini Factory que cuentan con millones de modelos para descargar (gratis y pagos).

  2. Si no te gusta la cultura “maker” y “DIY”, puede que la impresión 3D no sea para ti. Por lo general a las impresoras 3D se les saca su máximo provecho si eres de las personas que les gusta crear cosas, reparar objetos, si te apasiona la tecnología, si estás dispuesto a estudiar y practicar. De lo contrario recuerda que las impresoras 3D generalmente no son “plug and play” (Sobre todo las desktops), por tal motivo debes calibrarlas, configurarlas, a veces hacerles modificaciones o reparaciones.

  3. Si quieres una impresora 3D para realizar un solo proyecto, puede que no sea lo más rentable para ti comprar una. En este caso tal vez sería preferible contratar los servicios de un tercero o alquilar una impresora 3D. Analiza todas las opciones.

  4. Si no te gusta el ruido o eres sensible a los olores, pues deberás tener en cuenta que ciertos materiales producen olores que tal vez te parezcan desagradables, algunos materiales incluso desprenden vapores un poco tóxicos y necesitarías imprimir con ellos en un ambiente ventilado (el ABS, por ejemplo). Algunas impresoras hacen algo de ruido, pero este ruido pudiese llegar a molestar a ciertas personas, ciertamente por lo general hacen mucho menos ruido que una aspiradora, pero de todas maneras te mencionamos esto para que lo tengas en cuenta.

  5. Si eres una persona extremadamente impaciente, tal vez te frustre la impresión 3D. Aunque cada vez la tecnología ha ido avanzando, los tiempos de impresión van disminuyendo debido a estos avances. Lo normal es que imprimir un objeto te lleve algo de tiempo, primero debes aprender a utilizar la impresora, luego a configurarla y calibrarla. Una vez realizado esto, cuando vayas a imprimir un modelo debes configurarlo, luego esperar que la impresión finalice, y dependiendo del objeto impreso podrías llegar a necesitar realizarle algún tipo de post-procesamiento.

    Además, si el objeto lo diseñas por ti mismo, esto te tomará un tiempo extra, sin contar con que el objeto debes diseñarlo pensando en que será impreso en 3D. Hay una enorme diferencia entre imprimir un objeto que está pensado, diseñado, y optimizado para ser impreso en 3D a imprimir un objeto que no lo está.

  6. Si estás pensando utilizar la impresión 3D para producir en serie, te recomendamos que lo analices y estudies mejor, puede ser que otro tipo de tecnología sea más rentable para ti. Al menos que vayas a producir objetos para un “mercado nicho” (de esto hablamos en nuestro artículo Crea tu negocio de impresión 3D con bajo presupuesto), la impresión 3D por lo general no es muy rentable para la producción en serie.
Así es como se ve una impresora 3D cuando es DIY, debe ser ensamblada.
Así es como se ve una impresora 3D cuando es DIY, debe ser ensamblada.

Conclusiones

La impresión 3D es un mundo lleno de posibilidades, creatividad e innovación, aquí en The Machine Bros compartimos esta pasión tan grande por “crear”, y compartimos con ustedes todas las herramientas, información y enseñanzas necesarias para que puedan también ustedes disfrutar a plenitud de la capacidad de obtener objetos físicos, tridimensionales, partiendo de un sueño o una idea, esto es lo que hace la impresión 3D tan asombrosa.

Te brinda la oportunidad de materializar ideas, es casi como volver a ser niños, como cuando soñábamos con algo y lo hacíamos realidad con LEGOS, o cualquier cosa que estuviera a nuestro alcance. Fabricábamos carros, robots, aviones, de todo, éramos capaces de dejarnos llevar por nuestra imaginación y materializar esa idea. Ese juguete que queríamos en un momento lo construíamos con unos simples LEGOS por ejemplo.

Esto es lo que ha logrado hacer la impresión 3D tan atractiva, popular y codiciada, le da la oportunidad a los soñadores como tú, como nosotros, a seguir creando e innovando, desarrollando, soñando, disminuyendo cada vez más los límites, todo esto gracias a la impresión 3D.

Así que, si ya decidiste adquirir tu impresora 3D, permítenos recomendarte una serie de artículos que te pueden ayudar a iniciarte en este mundo:

  • Guía para seleccionar filamentos de impresión 3D: Una vez adquirida tu impresora 3D por FDM, una de las primeras cosas que deberás hacer es seleccionar el material del filamento con el cual vas a imprimir, justamente esto es lo que explicamos con bastante detalle en este artículo.
  • La importancia de la primera capa en impresión 3D: Así mismo como cuando se construye un edificio una de las partes más importantes son sus bases y cimientos, de igual forma ocurre con la impresión 3D. En este articulo te explicamos como hacer una muy buena primera capa de impresión en FDM.
  • Tips para prevenir el warping y el cracking: Si ya conoces un poco más de impresión 3D o incluso ya has realizados tus primeras impresiones, es muy posible que ya estés familiarizado con estos dos términos “warping y cracking”, incluso ya pudiesen haberte ocurrido. En este artículo te explicamos como prevenir estos dos efectos.
  • Aplicar recocido a impresiones 3D: Si llegas a necesitar por alguna razón que tus impresiones sean más resistentes mecánica y térmicamente, en este artículo explicamos sobre un post-procesamiento que puede ayudarte a lógralo, el recocido.
  • Guía Para Principiantes: Cómo Pintar Tu Modelo 3D: Una vez finalizada tu impresión 3D puede que quieras pintarla, pues aquí te tenemos una guía bastante buena y muy completa donde te asesoramos en todos los aspectos para que puedas pintar tus modelos como todo un profesional.

Saludos.

¡Hasta pronto Machine Bros!

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