A fabricación aditiva ten cada vez máis campos de aplicación, tanto no sector do lecer como na industria e tecnoloxía. As impresoras 3D revolucionaron a forma de imprimir e constrúen novas estruturas, que poden ir desde pequenos obxectos ata tecidos vivos e mesmo casas, ou pezas aerodinámicas para deportes de motor.
Ata hai uns anos, a impresión 2D era cousa da ciencia ficción. Moitos soñaban con poder imprimir obxectos en lugar de imaxes ou texto en simple papel XNUMXD. Agora a tecnoloxía é tan madura que as hai infinidade de tecnoloxías, marcas, modelos, etc. Nesta guía podes aprender moito máis sobre estas peculiares impresoras.
Índice
Que é un voxel?
Se aínda non está familiarizado con o voxel, é importante que entendas o que é, xa que na impresión 3D é importante. É a abreviatura do inglés volumemetric pixel, unidade cúbica que forma un obxecto tridimensional.
Noutras palabras, sería o equivalente 2D dun píxel. E, como podedes ver na imaxe superior, se ese modelo 3D está dividido en cubos, cada un deles sería un voxel. É importante especificar cal é, xa que algunhas impresoras 3D avanzadas permiten o control de cada voxel durante a impresión para conseguir mellores resultados.
Que é unha impresora 3D
Unha impresora 3D é unha máquina capaz de imprimir obxectos con volume a partir dun deseño de ordenador. É dicir, como unha impresora convencional, pero en lugar de imprimir nunha superficie plana e en 2D, faino. con tres dimensións (ancho, longo e alto)). Os deseños dos que se poden conseguir estes resultados poden proceder dun modelo 3D ou CAD, e mesmo dun obxecto físico real que foi Escaneo XNUMXD.
E poden imprimir todo tipo de cousas, dende obxectos tan sinxelos como unha cunca de café, ata outros moito máis complexos como tecidos vivos, casas, etc. Noutras palabras, o soño de moitos que querían que os seus debuxos impresos cobrasen vida a partir do papel está aquí, e son o suficientemente baratos como para ser usados máis aló da industria, tamén na casa.
Historia da impresión 3D
A historia da impresión 3D parece moi recente, pero o certo é que debe remontarse a unhas décadas atrás. Todo xorde de impresora de inxección de tinta de 1976, dende a que se avanzou na substitución da tinta de imprenta por materiais para xerar obxectos con volume, dando pasos importantes e marcando fitos no desenvolvemento desta tecnoloxía ata as máquinas actuais:
- En 1981 patentouse o primeiro dispositivo de impresión 3D. fíxoo Dr Hideo Kodama, do Instituto Municipal de Investigación Industrial de Nagoya (Xapón). A idea era utilizar 2 métodos diferentes que el inventou para a fabricación aditiva utilizando resinas fotosensibles, semellantes a como se fan as fichas. Porén, o seu proxecto quedaría abandonado por falta de interese e financiamento.
- Nesta mesma década, enxeñeiros franceses Alain Le Méhauté, Olivier de Wittte e Jean-Claude André, comezou a investigar a tecnoloxía de fabricación por solidificación de resinas fotosensibles con curado UV. O CNRS non aprobaría o proxecto por falta de áreas de aplicación. E, aínda que solicitaron unha patente en 1984, acabaría por ser abandonada.
- charles hullEn 1984, cofundaría a empresa 3D Systems, inventando a estereolitografía (SLA). É un proceso polo cal se pode imprimir un obxecto 3D a partir dun modelo dixital.
- La primeira máquina 3D tipo SLA Comezou a comercializarse en 1992, pero os seus prezos eran bastante elevados e seguía sendo un equipamento moi básico.
- En 1999 marcouse outro gran fito, esta vez referido bioimpresión, sendo capaz de xerar un órgano humano nun laboratorio, concretamente unha vexiga urinaria mediante un recubrimento sintético coas propias células nai. Este fito ten a súa orixe no Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, abrindo as portas á fabricación de órganos para transplantes.
- El O ril impreso en 3D chegaría en 2002. Era un modelo totalmente funcional con capacidade para filtrar sangue e producir ouriños nun animal. Este desenvolvemento tamén se creou no mesmo instituto.
- Adrian Bowyer funda RepRap na Universidade de Bath en 2005. É unha iniciativa de código aberto para construír impresoras 3D baratas que se auto-replican, é dicir, poden imprimir as súas propias pezas e empregar consumibles como Filamentos 3D.
- Un ano despois, en 2006, chega a tecnoloxía SLS e a posibilidade de fabricación en masa grazas ao láser. Con el ábrense as portas ao uso industrial.
- 2008 sería o ano da primeira imprenta con capacidade de autorreplicación. Era o Darwin de RepRap. Neste mesmo ano tamén comezaron os servizos de co-creación, sitios web onde as comunidades podían compartir os seus deseños 3D para que outros puidesen imprimilos nas súas propias impresoras 3D.
- Tamén se produciron avances significativos no Permiso de prótesis 3D. O 2008 será o ano no que a primeira persoa poderá camiñar grazas a unha perna protésica impresa.
- 2009 é o ano de Makerbot e kits de impresoras 3D, para que moitos usuarios puidesen compralas baratas e construír eles mesmos a súa propia impresora. É dicir, orientado a makers e DIY. Ese mesmo ano, o doutor Gabor Forgacs dá outro gran paso na bioimpresión, sendo capaz de crear vasos sanguíneos.
- El primeiro avión impreso en 3D chegaría en 2011, creado por enxeñeiros da Universidade de Southampton. Era un deseño non tripulado, pero podía fabricarse en só 7 días e cun orzamento de 7000 euros. Isto abriu a prohibición para a fabricación de moitos outros produtos. De feito, este mesmo ano chegaría o primeiro prototipo de coche impreso, o Kor Ecologic Urbee, cuns prezos entre 12.000 e 60.000 euros.
- Ao mesmo tempo, comezouse a imprimir utilizando materiais nobres como prata de lei e ouro de 14 quilates, abrindo así un novo mercado para os xoieiros, podendo crear pezas máis económicas utilizando o material preciso.
- En 2012 chegaría o primeiro implante protético de mandíbula Impreso en 3D grazas a un grupo de investigadores belgas e holandeses.
- E actualmente o mercado non para de atopar novas aplicacións, melloran o seu rendemento, e seguir expandindo por empresas e fogares.
Actualmente, se estás a preguntar canto custa unha impresora 3d, pode ir desde algo máis de 100 ou 200 € no caso dos máis baratos e pequenos, ata os 1000 ou máis no caso dos máis avanzados e maiores, e mesmo algúns que custan miles de euros para o sector industrial.
Que é fabricación aditiva ou AM
A impresión 3D non é máis que unha fabricación aditiva, é dicir, un proceso de fabricación que, para crear modelos 3D, superpón capas de material. Todo o contrario da fabricación substractiva, que se basea nun bloque inicial (chapa, lingote, bloque, barra,...) do que se retira material ata conseguir o produto final. Por exemplo, como fabricación substractiva tes unha peza tallada nun torno, que comeza cun bloque de madeira.
Grazas a isto método revolucionario podes conseguir produción barata de obxectos na casa, maquetas para enxeñeiros e arquitectos, obter prototipos para probar, etc. Ademais, esta fabricación aditiva permitiu crear pezas antes imposibles por outros métodos como moldes, extrusión, etc.
Que é a bioimpresión
A bioimpresión é un tipo especial de fabricación aditiva, tamén creada con impresoras 3D, pero cuxos resultados son moi diferentes dos materiais inertes. maio facer tecidos e órganos vivos, dunha pel humana a un órgano vital. Tamén poden fabricar materiais biocompatibles, como os para próteses ou implantes.
Isto pódese conseguir desde dous métodos:
- Unha estrutura, unha especie de soporte ou andamio está construído de compostos polímeros biocompatibles que non son rexeitadas polo corpo, e que as células as aceptarán. Estas estruturas introdúcense nun biorreactor para que poidan ser poboadas de células e unha vez inseridas no organismo, van deixando paso aos poucos ás células do organismo hóspede.
- É unha impresión de órganos ou tecidos capa por capa, pero en lugar de utilizar materiais como plásticos ou outros, cultivos celulares vivos e un método de fixación chamado biopaper (material biodegradable) para dar forma.
Como funcionan as impresoras 3D
El como funciona unha impresora 3d É moito máis sinxelo do que parece:
- Podes comezar desde cero co software para Modelado 3D ou deseño CAD para xerar o modelo que desexes, ou descargar un ficheiro xa creado, e mesmo utilizar un escáner 3D para obter o modelo 3D a partir dun obxecto físico real.
- Agora tes o Modelo 3D almacenado nun ficheiro dixital, é dicir, a partir de información dixital coas dimensións e formas do obxecto.
- O seguinte é cortando, un proceso no que o modelo 3D se "corta" en centos ou miles de capas ou cortes. É dicir, como cortar o modelo por software.
- Cando o usuario fai clic no botón de impresión, a impresora 3D conectada ao PC a través dun cable USB ou da rede, ou o ficheiro pasado nunha tarxeta SD ou pen drive, será interpretado polo procesador da impresora.
- A partir de aí, a impresora irá controlando os motores para mover a cabeza e xerar así capa a capa ata conseguir o modelo definitivo. Similar a unha impresora convencional, pero o volume crecerá capa por capa.
- Como se xeran esas capas pode variar segundo a tecnoloxía que teñen impresoras 3D. Por exemplo, poden ser por extrusión ou por resina.
Deseño 3D e impresión 3D
Unha vez que sabes o que é unha impresora 3D e como funciona, o seguinte é coñecer o software ou as ferramentas necesarias para imprimir. Algo esencial se queres pasar dun boceto ou idea a un obxecto 3D real.
Debes saber que hai varios tipos fundamentais de software para impresoras 3D:
- Por unha banda están os programas de Modelado 3D ou deseño CAD 3D co que un usuario pode crear os deseños dende cero, ou modificalos.
- Por outra banda está o chamado software de corte, que converte o modelo 3D en instrucións específicas para imprimir na impresora 3D.
- Tamén hai o software de modificación de malla. Estes programas, como MeshLab, utilízanse para modificar as mallas dos modelos 3D cando provocan problemas á hora de imprimilos, xa que outros programas poden non ter en conta o funcionamento das impresoras 3D.
Software de impresora 3D
Aquí están algúns dos mellor software de impresión 3d, tanto de pago como gratuíto, para Modelado 3D y Deseño CAD, así como software libre ou de código aberto:
SketchUp
Google e o último software creado SketchUp, aínda que finalmente pasou a mans da empresa Trimble. É un software propietario e gratuíto (con distintos tipos de plans de pago) e tamén con posibilidade de elixir entre utilizalo no escritorio de Windows ou na web (calquera sistema operativo cun navegador web compatible).
Este programa de deseño gráfico e modelado 3D é un dos mellores. Con el pódense crear todo tipo de estruturas, aínda que está especialmente pensado para deseños arquitectónicos, deseño industrial, etc.
Ultimaker Cure
Ultimaker creou Cura, unha aplicación especialmente deseñada para impresoras 3D co que se poden modificar os parámetros de impresión e transformalos en código G. Foi creado por David Raan mentres traballaba nesta empresa, aínda que para facilitar o mantemento abriría o seu código baixo licenza LGPLv3. Agora é de código aberto, o que permite unha maior compatibilidade con software CAD de terceiros.
Hoxe en día, é tan popular que é un dos máis utilizados do mundo, con máis de 1 millón de usuarios de distintos sectores.
cortador de prusas
A empresa Prusa tamén quixo crear o seu propio software. É a ferramenta de código aberto chamada PrusaSlicer. Esta aplicación é moi rica en funcións e características, e ten un desenvolvemento bastante activo.
Con este programa poderás exportar modelos 3D a ficheiros nativos aos que se poden adaptar as impresoras Prusa orixinais.
creador de ideas
Este outro programa é gratuíto e pódese instalar en ambos Microsoft Windows, macOS e en GNU/Linux. Ideamaker está especialmente deseñado para produtos Raise3D, e é outro slicer co que poderás xestionar os teus prototipos para imprimir dunha forma áxil.
freecad
FreeCAD necesita poucas presentacións, é un proxecto de código aberto e totalmente gratuíto para o deseño CAD 3D. Con el podes crear calquera modelo, como farías en Autodesk AutoCAD, a versión de pago e o código propietario.
É sinxelo de usar, cunha interface intuitiva e rica en ferramentas para traballar. Por iso é un dos máis utilizados. Está baseado en OpenCASCADE e está escrito en C++ e Python, baixo a licenza GNU GPL.
Blender
Outro gran coñecido no mundo do software libre. Este gran software é usado incluso por moitos profesionais, dado o poder e resultados ofrece. Dispoñible en varias plataformas, como Windows e Linux, e baixo a licenza GPL.
Pero o máis importante deste software é que non só serve para iluminación, renderizado, animación e creación de gráficos tridimensionais para vídeos animados, videoxogos, pinturas, etc., pero tamén podes utilizalo para modelar en 3D e crear o que necesites para imprimir.
Autodesk AutoCAD
É unha plataforma similar a FreeCAD, pero é un software propietario e de pago. As túas licenzas teñen un prezo elevado, pero é un dos programas máis utilizados a nivel profesional. Con este software poderás crear deseños CAD tanto en 2D como en 3D, engadindo mobilidade, numerosas texturas aos materiais, etc.
Está dispoñible para Microsoft Windows, e unha das súas vantaxes é a compatibilidade con Arquivos DWF, que son uns dos máis estendidos e desenvolvidos pola propia empresa Autodesk.
Autodesk Fusion 360
Autodesk Fusion 360 Ten moitas semellanzas con AutoCAD, pero está baseado nunha plataforma na nube, polo que podes traballar desde onde queiras e ter sempre a versión máis avanzada deste software. Neste caso, tamén terás que pagar subscricións, que tampouco son precisamente baratas.
Tinkercad
TinkerCAD é outro programa de modelado 3D que pódese usar en liña, desde un navegador web, o que abre moito as posibilidades de utilizalo desde onde o necesites. Desde 2011 foi gañando usuarios, e converteuse nunha plataforma moi popular entre os usuarios de impresoras 3D, e mesmo nos centros educativos, xa que a súa curva de aprendizaxe é moito máis sinxela que a de Autodesk.
laboratorio de malla
Está dispoñible para Linux, Windows e macOS, e é completamente gratuíto e de código aberto. MeshLab é un sistema de software de procesamento de mallas 3D. O obxectivo deste software é xestionar estas estruturas para a súa edición, reparación, inspección, renderización, etc.
SolidWorks
A empresa europea Dassault Systèmes, da súa filial SolidWorks Corp., desenvolveu un dos mellores e máis profesionais software CAD para modelado 2D e 3D. SolidWorks pode ser unha alternativa a Autodesk AutoCAD, pero si especialmente deseñado para modelar sistemas mecánicos. Non é gratuíto, nin é de código aberto, e está dispoñible para Windows.
Creo
Finalmente, Creo é outro dos mellores software CAD/CAM/CAE para impresoras 3D podes atopar. É un software creado por PTC e que permite deseñar multitude de produtos de alta calidade, de xeito rápido e con pouco traballo. Todo grazas á súa interface intuitiva deseñada para mellorar a usabilidade e a produtividade. Podes desenvolver pezas para fabricación aditiva e substractiva, así como para simulación, deseño xerativo, etc. É de pago, de código pechado e só para Windows.
3D impresión
O seguinte paso para deseñar usando o software anterior é a impresión real. É dicir, cando a partir dese arquivo co modelo a impresora 3D comeza a xerar as capas ata completar o modelo e obter o deseño real.
esta proceso pode levar máis ou menos, dependendo da velocidade de impresión, da complexidade da peza e do seu tamaño. Pero pode pasar duns minutos a unhas horas. Durante este proceso pódese deixar a impresora sen vixilancia, aínda que sempre é positivo controlar o traballo de cando en vez para evitar que os problemas acaben afectando o resultado final.
post-proceso
Por suposto, unha vez que a peza remata de imprimir na impresora 3D, o traballo non remata aí na maioría dos casos. Despois adoitan vir outros pasos adicionais coñecidos como posprocesamento como:
- Elimina algunhas pezas que hai que xerar e que non forman parte do modelo definitivo, como unha base ou soporte que se precisa para que a peza quede en pé.
- Lixa ou pule a superficie para conseguir un mellor acabado final.
- Tratamento superficial do obxecto, como vernizado, pintura, baños, etc.
- Algunhas pezas, como pezas metálicas, poden incluso necesitar outros procesos como a cocción.
- No caso de que tivese que dividir unha peza en pezas por non ser posible construír o conxunto polas súas dimensións, pode ser necesario unir as pezas (montaxe, cola, soldadura...).
Dúbidas frecuentes
Por último, a sección sobre Preguntas frecuentes ou preguntas e respostas frecuentes que adoitan xurdir cando se usa unha impresora 3D. Os máis buscados son:
Como abrir STL
Unha das preguntas máis frecuentes é como pode abrir ou ver un ficheiro .stl. Esta extensión refírese a ficheiros de estereolitografía e pode ser aberta e incluso editada polo software CATIA de Dassault Systèmes entre outros programas CAD como AutoCAD, etc.
Ademais dos STL, tamén os hai outros ficheiros como .obj, .dwg, .dxf, etc. Todos eles bastante populares e que se poden abrir con moitos programas diferentes e incluso converter entre formatos.
Modelos 3D
Debes saber que non sempre tes que crear ti mesmo o debuxo en 3D, podes conseguir modelos xa preparados de todo tipo de cousas, desde figuras de videoxogos ou películas, ata artigos prácticos para o fogar, xoguetes, próteses, máscaras, teléfono. casos, etc. Raspberry Pi, e moito máis. Cada vez hai máis sitios web con bibliotecas destes modelos listos para descargar e imprimir na túa impresora 3D. Algúns sitios recomendados son:
- cousa
- Almacén 3D
- PrusaPrinters
- Imaxina
- GrabCad
- MyMiniFactory
- Forma de pins
- TurboSquid
- Exportación 3D
- 3D gratuíto
- tremeu
- Galería de impresión 3D XYZ
- Cultos 3D
- reparable
- 3DaGoGo
- 3D gratuíto
- A Forxa
- NASA
- Plans de lección de Dremel
- Nube polar
- buscador stlfinder
- sketchfab
- hum3d
Desde un modelo real (escaneo 3D)
Outra posibilidade, se o que queres é recrear un clon perfecto ou réplica doutro obxecto 3D, é usar a Escáner 3d. Son dispositivos que permiten rastrexar a forma dun obxecto, trasladando o modelo a un arquivo dixital e permitindo a impresión.
Aplicacións e usos da impresora 3D
Finalmente, as impresoras 3D son pódese usar para moitas aplicacións. Os usos máis populares que se poden dar son:
prototipos de enxeñaría
Un dos usos máis populares das impresoras 3D no ámbito profesional é para a creación rápida de prototipos, é dicir, para prototipado rápido. Xa sexa para obter pezas para un coche de carreiras, como un de Fórmula 1, ou ben para crear prototipos de motores ou mecanismos complexos.
Deste xeito, o enxeñeiro pode obter unha peza moito máis rápido que se tivese que ser enviada a unha fábrica para a súa fabricación, así como para obter prototipos de proba para ver se un modelo final funcionaría como se esperaba.
arquitectura e construción
foto: © www.StefanoBorghi.com
Por suposto, e moi relacionados co anterior, tamén se poden empregar construír estruturas e realizar probas mecánicas para arquitectos, ou construír determinadas pezas que non se poden fabricar con outros procedementos, crear prototipos de edificios ou outros obxectos como mostras ou maquetas, etc.
Ademais, a aparición de impresoras de concreto e outros materiais, tamén abriron a porta a poder imprimir casas de xeito rápido e moito máis eficiente e respectuoso co medio ambiente. Mesmo se propuxo levar este tipo de impresoras a outros planetas para futuras colonias.
Deseño e personalización de xoias e outros complementos
Unha das cousas máis estendidas é xoias estampadas. Unha forma de obter pezas únicas e máis rápidas, con características personalizadas. Algunhas impresoras 3D poden imprimir algúns amuletos e accesorios en materiais como o nailon ou o plástico en diferentes cores, pero tamén hai outras utilizadas no campo da xoiaría profesional que poden utilizar metais nobres como ouro ou prata.
Aquí tamén podes incluír algúns produtos que tamén se están a imprimir ultimamente, como roupa, calzado, complementos de moda, Etc
Lecer: cousas feitas con impresora 3D
Non o esquezamos lecer, que é para o que se utilizan moitas impresoras 3D domésticas. Estes usos poden ser moi variados, dende a creación dun soporte personalizado, a elaboración de decoracións ou repostos, a pintura de figuras dos teus personaxes de ficción favoritos, estuches para proxectos de bricolaxe, cuncas personalizadas, etc. É dicir, para usos sen ánimo de lucro.
Industria manufacturera
Moitos industrias manufactureras xa usan impresoras 3D para producir os seus produtos. Non só polas vantaxes deste tipo de fabricación aditiva, senón tamén porque en ocasións, dada a complexidade dun deseño, non é posible crealo mediante métodos tradicionais como a extrusión, o emprego de moldes, etc. Ademais, estas impresoras evolucionaron, podendo empregar materiais moi diversos, entre elas a impresión de pezas metálicas.
Tamén é habitual facer pezas para vehículos, e mesmo para aeronaves, xa que permiten obter algunhas pezas moi lixeiras e máis eficientes. Xa os teñen os grandes como AirBus, Boeing, Ferrari, McLaren, Mercedes, etc.
Impresoras 3D en medicina: odontoloxía, prótesis, bioimpresión
Outro dos grandes sectores para utilizar as impresoras 3D é o ámbito da saúde. Pódense usar para moitos propósitos:
- Fabricar próteses dentais con maior precisión, así como brackets, etc.
- Bioimpresión de tecidos como pel ou órganos para futuros transplantes.
- Outros tipos de próteses para problemas óseos, motores ou musculares.
- Ortopedia.
- etc.
Alimentos impresos/alimentos
As impresoras 3D pódense usar para crear decoracións en pratos, ou para imprimir doces como chocolates nunha determinada forma, e mesmo para moitos outros alimentos diferentes. Polo tanto, o industria alimentaria tamén busca empregar as vantaxes destas máquinas.
Ademais, un xeito de mellorar a alimentación nutricionalmente, como a impresión de filetes de carne elaborados con proteínas recicladas ou dos que se eliminaron determinados produtos nocivos que poidan estar na carne natural. Tamén hai algúns proxectos para crear produtos para veganos ou vexetarianos que simulan produtos cárnicos reais, pero que se crean a partir de proteínas vexetais.
Educación
E, por suposto, as impresoras 3D son unha ferramenta que inundará os centros educativos, xa que o son un fantástico compañeiro para as clases. Con eles, o profesorado pode xerar modelos para que o alumnado aprenda de forma práctica e intuitiva, ou o propio alumnado poida desenvolver a súa capacidade de enxeño e crear todo tipo de cousas.
Máis información
- Mellores impresoras 3D de resina
- Escáner 3D
- Recambios para impresoras 3D
- Filamentos e resinas para impresoras 3D
- Mellores impresoras 3D industriais
- As mellores impresoras 3D para o fogar
- As mellores impresoras 3D baratas
- Como elixir a mellor impresora 3D
- Todo sobre os formatos de impresión STL e 3D
- Tipos de impresoras 3D
Sexa o primeiro en opinar sobre