Qué es la impresión 3D, cómo funciona y ejemplos en varias industrias

Hoy en día, se puede ver a las impresoras 3D construyendo de todo, desde hogares hasta automóviles e incluso equipos de protección personal, que utilizan los trabajadores de la salud de todo el mundo en la lucha contra COVID-19. La impresión 3D llegó para quedarse y estará más presente en el futuro de lo que muchos pensamos. Aquí analizaremos algunos conceptos básico en relación a la impresión en 3 dimensiones.

¿Qué es la impresión 3D?

La impresión 3D utiliza un diseño asistido por computadora (CAD) para crear objetos tridimensionales a través de un método de capas. A veces denominada fabricación aditiva, la impresión 3D implica la colocación de capas de materiales, como plásticos, compuestos o biomateriales para crear objetos que varían en forma, tamaño, rigidez y color.

Maqueta impresa en 3D

¿Cómo funciona una impresora 3D?

Las impresoras 3D forman parte de la familia de fabricación aditiva y utilizan métodos similares a los de una impresora de inyección de tinta tradicional, aunque en 3D. Se necesita una combinación de software de primera línea, materiales en polvo y herramientas de precisión para crear un objeto tridimensional desde cero. Las impresoas 3D no son como esas cajas mágicas de los programas de ciencia ficción. Por el contrario, las impresoras, que actúan de forma algo similar a las tradicionales impresoras de inyección de tinta 2D, utilizan un método de capas para crear el objeto deseado. Trabajan desde cero y se apilan capa tras capa hasta que el objeto se ve exactamente como se imaginó.
Estas impresoras tienen una flexibilidad extrema en lo que pueden imprimir. Pueden utilizar plásticos para imprimir materiales rígidos, como gafas de sol. También pueden crear objetos flexibles, como fundas de teléfonos o manijas de bicicletas, utilizando un polvo híbrido de caucho / plástico. Algunas impresoras 3D incluso tienen la capacidad de imprimir con fibra de carbono y polvos metálicos para productos industriales extremadamente resistentes.

La impresión 3D es una tecnología muy prometedora con aplicaciones para casi todas las industrias

Con los hospitales invadidos por pacientes afectados por COVID-19 y el suministro mundial de equipos de protección personal y dispositivos médicos fue disminuyendo entonces en varios países se recurrió a la tecnología para resolver la escasez. De hecho, muchas instalaciones sanitarias recurrieron a la impresión 3D para proporcionar a su personal el equipo de protección que tanto necesita, así como las piezas para reparar sus ventiladores. Grandes corporaciones, nuevas empresas e incluso estudiantes de secundaria con impresoras 3D dieron un paso al frente y respondieron a la llamada. Gracias a la impresión 3D, se han enviado millones de equipos de protección personal y piezas de respiradores a los hospitales en la primera línea de esta lucha mortal. Y eso es realmente solo el comienzo de lo que es capaz de hacer la impresión 3D.

¿Por qué las impresoras 3D son importantes para el futuro?

Como se explicó anteriormente, las impresoras 3D son increíblemente flexibles; no solo en los materiales que utilizan, sino también en lo que pueden imprimir. Además, son increíblemente precisas y rápidas, lo que las convierte en una herramienta prometedora para el futuro de la fabricación. Hoy en día, se utilizan  impresoras 3D para lo que se denomina creación rápida de prototipos. Empresas de todo el mundo ahora emplean impresoras 3D para crear sus prototipos en cuestión de horas, en lugar de perder meses de tiempo y potencialmente millones de dólares en investigación y desarrollo. De hecho, algunas empresas afirman que las impresoras 3D hacen que el proceso de creación de maquetas o prototipos sea 10 veces más rápido y cinco veces más barato que los procesos normales de I + D.

Las impresoras 3D pueden desempeñar un papel en prácticamente en todas las industrias. No solo se utilizan para la creación de prototipos. Muchas impresoras 3D tienen la tarea de imprimir productos terminados. En el sector sanitario, se están utilizando impresoras 3D para crear piezas para reparar respiradores rotos por el brote de COVID-19.
La industria de la construcción está utilizando este método de impresión futurista para imprimir casas completas. Las escuelas de todo el mundo están utilizando impresoras 3D para llevar el aprendizaje práctico al aula imprimiendo huesos de dinosaurios tridimensionales y piezas robóticas. La flexibilidad y adaptabilidad de la tecnología de impresión 3D la convierte en un cambio instantáneo para cualquier industria.

¿Qué podemos imprimir en 3D?
Usos de la impresión 3D

La impresión 3D proporciona a las empresas un método rápido, de bajo riesgo y bajo costo para producir prototipos que les permite probar la eficiencia de un nuevo producto y acelerar el desarrollo sin la necesidad de modelos costosos o herramientas patentadas.
Dando un paso más allá, las empresas de muchas industrias también utilizarán la impresión 3D para una fabricación rápida, lo que les permitirá ahorrar costes al producir lotes pequeños o tiradas cortas de fabricación personalizada.

Partes funcionales

La impresión 3D se ha vuelto más funcional y precisa con el tiempo, lo que hace posible la creación y adquisición de piezas patentadas o inaccesibles para que un producto se pueda producir según lo programado. Además, las máquinas y dispositivos se desgastan con el tiempo y pueden necesitar una reparación rápida, para lo cual la impresión 3D produce una solución de fácil acceso.

Instrumentos

Al igual que las piezas funcionales, las herramientas también se desgastan con el tiempo y pueden volverse inaccesibles, obsoletas o costosas de reemplazar. La impresión 3D permite producir y reemplazar herramientas fácilmente para múltiples aplicaciones con alta durabilidad y reutilización.

Maquetas

Si bien es posible que la impresión 3D no pueda reemplazar todas las formas de fabricación, sí presenta una solución económica para producir maquetas para visualizar conceptos en 3D. Desde visualizaciones de productos de consumo hasta modelos arquitectónicos, modelos médicos y herramientas educativas. A medida que los costos de la impresión 3D caen y continúan siendo más accesibles, la impresión 3D está abriendo nuevas puertas para las aplicaciones de modelado.

Ejemplos de impresión 3D

La impresión 3D ha penetrado en casi todos los sectores y ha ofrecido algunas soluciones innovadoras a los desafíos en todo el mundo. Aquí hay algunos ejemplos interesantes de cómo la impresión 3D está cambiando el futuro:

Alimentos impresos en 3D

La comida impresa en 3D parece sacada de los Supersónicos o demasiado buena para ser verdad. De hecho, si se puede hacer puré, se puede imprimir con seguridad. Como algo salido de un programa de ciencia ficción, las impresoras 3D se superponen con ingredientes en puré reales, como pollo y zanahorias, para recrear los alimentos que conocemos y amamos. Los alimentos impresos en 3D son completamente seguros para comer siempre que la impresora esté completamente limpia y funcione correctamente. Sin embargo, es posible que desee pedir su comida con anticipación. Las impresoras de alimentos 3D siguen siendo relativamente lentas. Por ejemplo, una pieza de chocolate detallada tarda entre 15 y 20 minutos en imprimirse. Aun así, hemos visto impresores que elaboran de todo, desde hamburguesas hasta pizza e incluso casas de pan de jengibre, utilizando esta tecnología alucinante.

Casas impresas en 3D

Las organizaciones sin fines de lucro y las ciudades de todo el mundo están recurriendo a la impresión 3D para resolver la crisis mundial de las personas sin hogar. New Story, una organización sin fines de lucro dedicada a crear mejores condiciones de vida, en realidad está imprimiendo casas en este momento. Con una impresora de 33 pies de largo, New Story puede producir una casa de 500 pies cuadrados, con paredes, ventanas y dos dormitorios en solo 24 horas. Hasta ahora, New Story ha creado mini vecindarios de hogares impresos en 3D en México, Haití, El Salvador y Bolivia, con más de 2,000 hogares 100% impresos.

Órganos y extremidades protésicas impresos en 3D

En un futuro próximo, veremos cómo las impresoras 3D crean órganos funcionales para quienes esperan un trasplante. En lugar del proceso tradicional de donación de órganos, los médicos e ingenieros se están uniendo para desarrollar la próxima ola de tecnología médica que puede crear corazones, riñones e hígados desde cero. En este proceso, los órganos se modelan primero en 3D utilizando las especificaciones exactas del cuerpo del receptor, luego se imprime una combinación de células vivas y gel de polímero (mejor conocido como bioink) capa por capa para crear un órgano humano vivo. Esta tecnología innovadora tiene la capacidad de cambiar la industria médica tal como la conocemos y reducir el número drásticamente alto de pacientes en la lista de espera para la donación de órganos en los EE. UU.
La impresión 3D ofrece varios medios revolucionarios adicionales para mejorar la calidad de vida de los pacientes al tiempo que hace que las soluciones sean más accesibles para los proveedores de atención médica. Desde componentes para máquinas quirúrgicas hasta máscaras y ventiladores N95 diseñados para ayudar a combatir el COVID-19. Quizás lo más impresionante es que la tecnología de impresión 3D incluso ha acelerado la producción y la durabilidad de las prótesis al tiempo que reduce los costos, como la forma en que GE Additive ha producido más de 10,000 partes de cadera a través de la impresión 3D desde 2007 hasta 2018.

Tecnología aeroespacial impresa en 3D

¿El futuro de los viajes espaciales dependerá de los cohetes impresos en 3D? Empresas, como Relativity Space en California, creen que sí. La compañía afirma que puede imprimir en 3D un cohete en funcionamiento en solo unos días y con cien veces menos piezas que un transbordador normal. El primer cohete conceptualizado de la compañía, el Terran 1, solo tomará 60 días desde el inicio de la impresión hasta el lanzamiento al espacio. El cohete se imprimirá a medida utilizando una aleación de metal patentada que maximiza la capacidad de carga útil y minimiza el tiempo de ensamblaje. La capacidad de carga útil total de este cohete alcanza los 1.750 kg (aproximadamente el peso de un rinoceronte promedio). Nada mal para algo que salió de una impresora.

Los materiales impresos en 3D no solo son más fáciles de fabricar de forma rápida y a menor costo, sino que la impresión en 3D también proporciona una forma de reducir la cantidad total de piezas que deben soldarse juntas, al tiempo que reduce significativamente el peso y aumenta la resistencia. Otro ejemplo famoso es el motor LEAP de GE Aviation, el motor más vendido en la industria aeroespacial, que utiliza boquillas de combustible de cromo-cobalto impresas en 3D que pesan un 25% menos y son cinco veces más resistentes que las boquillas fabricadas tradicionalmente.

Coches impresos en 3D

La impresión 3D se ha utilizado en la industria automotriz durante muchos años, lo que permite a las empresas acortar los ciclos de diseño y producción al tiempo que reducen la cantidad de stock que se necesita tener a mano. Las piezas de repuesto, las herramientas, las plantillas y los accesorios se pueden producir según sea necesario, al tiempo que brindan una flexibilidad que hubiera sido inimaginable para las generaciones anteriores.

Además, la impresión 3D proporciona una forma para que los entusiastas de los coches personalicen sus vehículos o restauren coches viejos con piezas que ya no están en producción. Los talleres de reparación de automóviles pueden incluso utilizar la impresión 3D cuando se enfrentan a solicitudes de reparación inusuales.

Productos de consumo impresos en 3D

Los productos de consumo, sin una calidad de construcción digital o electrónica, como calzado, gafas, joyas y más, pueden producirse en masa mediante la impresión 3D. Mientras que varios otros productos pueden fabricar su cuerpo o marco mediante impresión 3D, cualquier artículo que se pueda producir dentro de un molde también se puede producir mediante impresión 3D.

Referencias, créditos & citaciones APA: www.tecnologiamix.com. Blog con temas originales y muy variados sobre tecnología. Título: “Qué es la impresión 3D, cómo funciona y ejemplos en varias industrias”. Fecha de publicación: 25/12/2021. Autoría del artículo: Equipo de redactores de Tecnologiamix.com. Consultado el 29/05/2022, desde la url: https://www.tecnologiamix.com/que-es-la-impresion-3d-como-funciona-ejemplos-en-varias-industrias/

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