Las Impresoras 3D:Impulsando los Diseños del

Futuro

Mtro. Aurelio Castillo LiñánProfesor del Tecnológico Nacional de México

Doctorante, Ingeniería Biomédica UPAEP

• La impresión 3D esta de moda se oye hablar de ella en estos días.

• La digitalización es la mas profunda revolución hasta hoy en materia de tecnologías productivas.

• Hasta hace poco el mundo de la información y el mundo físico se mantenían separados.

Introducción

• La computadora puede crear archivos en Word, excel, descargar MP3 enviar fotos y algo más.

• Lo que las computadoras no podían hacer bien hasta hace poco era actuar y crear las cosas directamente en el mundo físico, excepto en casos de máquinas de control numérico (CNC), que generalmente eran tecnologías demasiado caras

• Con la tecnología de impresión 3D, nuestras computadoras están adquiriendo la habilidad de crear productos directamente de archivos digitales de manera rápida, sencilla, y barata

De lo digital a lo físico

• Desde los inicios de la humanidad han existido principalmente dos modalidades de producción de objetos:

o Sustracción

oMoldeo

o Aditivos, de manera manual o con uniones mecánicas, en vez de unión directa de materiales (a excepción de la soldadura)

• La tecnología 3D es muy distinta de estas primeras 2 modalidades, y ha mejorado mucho la modalidad aditiva.

Evolución en Manufactura

• La impresión en 3D es una técnica que permite fabricar objetos solidos tridimensionales de casi cualquier forma física, mediante un modelo generado digitalmente.

• La producción del objeto se genera mediante un proceso aditivo de capas superpuestas de material.

Definición del Concepto

• Pero en el fondo todas comparten el mismo principio: construyen productos capa por capa usando distintos procesos de adición de material

• Por eso el nombre técnico para la impresión 3D es:

•TECNOLOGIA DE MANUFACTURA ADITIVA

Definición del Concepto

• Técnicas de fabricación aditiva

o Extrusión: Modelado por deposición fundida

o Hilado: Fabricación por haz de electrones

o Granulado: Sinterización selectiva por láser

o Laminado: Laminado de capas

o Fotoquímico:

• Estereolitografía

• Foto polimerización por luz ultravioleta o láser

Definición del Concepto

• Las impresoras 3D no son un invento nuevo: Las primeras fueron creadas en los años 80 por empresas como 3D Systems y Stratasys y ya tienen mas de dos décadas de uso en la industria.

• En 1984 Charles Hull experimento y patento un proceso al que llamo Estereolitografia que permitía crear un objeto en 3D controlando mediante una computadora el movimiento de un laser en un recipiente conteniendo resina liquida.

Historia

• La razón por lo que estas tecnologías aumentaron recientemente su popularidad se debe a los avances que se han logrado en software, hardware y materiales que ha permitiendo que sean mas accesibles a nivel de uso masivo.

Desarrollos

• El formato de objeto 3D representa el objeto digitalmente y las herramientas de software permiten al usuario ajustar y hacer algún tipo de modificación a la pieza directamente en la computadora.

• Una vez que el objeto esta configurado a la forma adecuada, el software lo divide en una serie de capas y la computadora guía a la impresora para crear el objeto sumando una capa sobre la otra.

Preparación

• Entre los desafíos principales de las políticas públicas de cualquier país se encuentran las necesidades de:

o Vivienda

o Salud

o Alimentación

o Arte

o Diseño

o Etc., etc., etc.

Aplicaciones

• El proceso de construcción por lo general es lento y costoso, aparte de los accidentes en los trabajadores.

• Ya existen varias empresas y equipos académicos que están en etapas avanzadas de llevar esta tecnología aditiva a la industria de la construcción.

• Se pueden generar secciones de edificio con todos los servicios integrados, en estructuras que serían imposibles de generar de maneras convencionales.

Aplicación: Construcción

• Un área donde las impresoras 3D agregan mucho valor son aquellas que exigen un alto grado de personalización.

• Y no hay ámbito que mas valore la personalización como la medicina.

• Fabricación de: o prótesis

o coronas dentales

o audífonos auditivos

o órganos

o Etc.

Aplicación: Medicina

• La impresión de órganos en 3D se realiza utilizando dos cabezales uno coloca un hidrogel como material de soporte (andamio) y el otro deposita sobre este células tomadas del paciente mismo, lo que reduce el rechazo del sistema inmune que es el principal problema en los trasplantes médicos.

Aplicación: Medicina

• En términos generales, el trabajo de cocina se puede dividir en tres fases: o Mezclar insumos o Colocar mezcla de insumoso Aplicar tratamiento (ej. Calor)

• Algunos cocineros han modificado impresoras Open Source como RepRap para crear maquinas que impriman galletitas, chocolates y pasteles. Pues estos productos se elaboran de una sola mezcla de material.

• Un ejemplo divertido es la impesora de hotcakes con formas especiales

Aplicación: Alimentación

• RepRap.En el año 2005, el Doctor Adrian Bowyer profesor de ingeniería mecánica de universidad Bath en el reino unido creo el proyecto RepRapPro (Replicating Rapid Prototyper) Prototipador Rápido Replicable.

• El proyecto usa la técnica de fabricación por adición y esta disponible como código abierto gratuito y a un precio accesible.

• Una nueva empresa, Tiko, está prometiendo una impresora 3D por USD$179.00 a finales de este año.

Ejemplo: RepRapPro y Tiko

• La impresión 3D como proceso nuevo tiene fortalezas y debilidades.o FORTALEZAS

• Uso de recursos mas económico, se usa solamente lo necesario lo que significa una economía mas sustentable.

• La complejidad no aumenta el costo. Agregar complejidad al objeto no aumenta el costo.

• Personalización sin limite.La impresora 3D puede imprimir objetos totalmente distintos sin ningún cambio en el hardware, lo que es ideal para producción que exige alto grado de personalización como en el caso de medicina

Conclusiones

• DEBILIDADESo Tal vez la limitación mas fuerte es que no se podía imprimir con

metales, pero esto ha empezado a cambiar conforme se ha ido evolucionando en los últimos años.

o Otra debilidad importante es que el proceso de impresión 3D lleva mucho más tiempo que el proceso tradicional de inyección de plástico para fabricar una pieza. • Esta desventaja todavía no permite su aplicación en la producción masiva.

• Sin embargo, es más rápido y económico que el proceso de generar los moldes para la inyección de plástico, iterando para obtener el diseño final.

Conclusiones

VÍNCULOS Y FOTOGRAFÍAS

• Tiko Kickstartero https://www.kickstarter.com/projects/tiko3d/tiko-the-unibody-3d-printer

• RepRapProo https://reprappro.com/

• Thingiverse para piezas ya diseñadas para 3Do http://www.thingiverse.com/

• Comparativo Impresoraso http://www.additive3d.com/3dpr_cht.htm

• BoXZY Kickstartero https://www.kickstarter.com/projects/boxzy/boxzy-rapid-change-fablab-mill-laser-engraver-3d-p

• 3D Hub (Garcias a José Miguel)o en esta página se pueden encontran personas con impresoras 3d en la región:

https://www.3dhubs.com/

Vínculos

Fotografías

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