Breve introducción a la impresión 3D
¿Cómo se desarrollan las primeras impresoras en 3D? ¿ Por qué se ha dado un salto exponencial en su uso a nivel doméstico? ¿Qué tipo de impresoras tenemos a nuestro alcance para fabricarlas o montarlas nosotros mismos ? ¿Y cuales son los pasos necesarios para fabricar un objeto en una impresora 3D? ¿Qué tipo de piezas y objetos podemos imprimir en estas impresoras?
Imagen de la impresora 3D de fabLAB Asturias del Centro de Arte y Creación Industrial. Foto: LABoral
Por Román Torre (@Rtorre)
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Para indagar mínima y brevemente en la historia de la impresión 3D reciente, podemos irnos más o menos hasta 1984, año en que Charles Hull co-fundador de la empresa estadounidense 3D Systems, saca a el mercado su primera impresora 3D estereolitográfica o SLS (sintetizado de láser selectivo), momento en el cual las empresas de todo tipo comienzan a tener acceso al prototipo de sus productos de manera rápida aunque no barata, un cambio sustancial en el modo de desarrollar pequeñas piezas en pre-producción.
A continuación podemos ver un ejemplo del proceso que aún se da hoy en día, ahora en máquinas mucho más evolucionadas.
Realmente la impresión 3D aún estaba en los comienzos pero lejos de su uso doméstico, debido principalmente a que la estereolitográfía es un proceso relativamente complejo en el que es necesario además, un láser ultravioleta encargado de compactar la mezcla líquida. Es difícil trasladar este método a máquinas cercanas a nuestro escritorio y tiene unos precios poco asequibles para uso doméstico. Lo mismo ocurre con otra serie de métodos posteriores, como las impresoras que imprimen por compactación, en las que también tenemos varias sub-clases como las de tinta o las que directamente usan un láser para polimerizar el material, etc.
Si me lo permitís, no voy a profundizar en estos otros tipos o técnicas porque conllevarían un post interminable, prefiero centrarme en las técnicas que han llevado las posibilidades de la impresión 3D a nuestro escritorio.
No es hasta más adelante cuando empiezan a darse los primeros prototipos de impresión de materiales capa a capa de tipo aditivo (manufactura aditiva), con un inyección directa del material en finísimas capas, normalmente algún tipo de polímero plástico. Este método es mucho más asequible y directo, con un tamaño cercano a una producción doméstica y el principal culpable de su desarrollo exponencial.
Dando otro gran salto hacia adelante para luego ir hacía atrás de nuevo, a día de hoy todos conocemos por la prensa de hoy en día muchos ejemplos de impresión 3D con un eco importante, como el de la famosa WikiPistola, el mediático proyecto de Defense Distributed para desarrollar armas directamente impresas en nuestras casas, con un coste aproximado de 25 dólares.
Pero mucho antes de llegar a estos extremos o usos perversos de esta tecnología y en el lado contrario, el ámbito de la salud, a finales de los 90 científicos del Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa imprimían el primer órgano humano aportando como material las propias células del paciente, con un riesgo de rechazo nulo.
Ha sido, como es de suponer, el campo de la medicina regenerativa uno de los que más se ha beneficiado de esta tecnología, llegando a ser de uso común y ya casi habitual en terrenos como el de la odontología, con máquinas capaces de imprimir nuevas piezas dentales en cuestión de minutos.
Es curioso que, a pesar de las grandes cantidades de dinero y materiales invertidos en la impresora de órganos que podemos ver en este vídeo promocional, una impresora 3D de escritorio como las que luego mostraremos, no diste mucho en sus fundamentos mecánicos y tecnológicos, salvando las distancias claro.
Años más tarde, y junto al desarrollo exponencial de la cultura Open source, comienzan a surgir proyectos de impresoras 3D que cualquier persona puede montar, mejorar o replicar en su propia casa con un bajo coste y es ahí donde vamos.
Un claro ejemplo lo tenemos en el proyecto Reprap, donde el Dr. Adrian Bowyer, de la Universidad de Bath, inicia una investigación para construir impresoras auto-replicantes (que pueden imprimir nuevamente casi todos sus componentes) con un desarrollo totalmente abierto y orientado a que la comunidad vaya aportando sus propias investigaciones. Actualmente existen en el mundo un sinfín de comunidades trabajando en torno a este proyecto, con muchas y diferentes variedades o ramas.
En Barcelona existen varios grupos activos, como el colectivo blablablalab o la gente de RepRap Bcn, un proyecto de la Fundació CIM de la Universitat Politécnica de Catalunya que pretende, según sus estatutos, "impulsar la presencia de la impresión 3D Open source en España y Europa". En sus workshops podemos construir y aprender nosotros mismos sobre la impresión con esta clase de impresoras, trabajando directamente sobre su propio modelo que, posteriormente, nos podremos llevar a casa. El modelo se llama BCN3D, basado en una de las ramas iniciales más conocidas de este tipo de impresora, la de tipología Prusa-Mendel.
En este interesante timelapse sobre uno de sus talleres podemos ver el desarrollo y su montaje de algunos de sus modelos.
Otro ejemplo muy conocido de impresoras Open source que se ha desarrollado paralelamente al proyecto RepRap, es las de la compañía MarketBot Industries, (en el FabLAB de LABoral disponen de uno de sus modelos) la cual han ido desarrollando de un modo similar, distribuyendo los primeros kits de su modelo Cupcake CNC, más tarde llamados Thing-O-Matic, para montarse uno mismo en casa. Ellos también son los responsables de Thingiverse, el mayor repositorios on-line de objetos listos para imprimir en los que tu mismo puedes descargar los modelos que necesites o compartir los objetos o hayas creado.
Un ejemplo mediático reciente lo ha protagonizado esta firma de impresoras cuando un sudafricano y un estadounidense se unieron para crear el proyecto ROBOHAND e imprimir una prótesis para Liam, un niño sudafricano con un defecto genético que le impide tener las funciones completas de la mano. Para este proyecto se uso una impresora de Marketbot, la llamada Replicator.
Esta firma no estuvo exenta de la polémica cuando, una vez decidió sacar a la luz su potente modelo Replicator2, rehusó poner a disposición de la comunidad la oportunidad de poder adquirir la impresora desmontada para su ensamblaje, ni siquiera los planos, ni el código fuente. Algo más sobre el tema lo podéis leer aquí.
En el siguiente vídeo podéis ver una replicator2 en acción:
De manera muy esquemática ¿cuales serían entonces, los pasos habituales y necesarios para fabricar un objeto en una impresora 3D?.
En primer lugar necesitaremos diseñar y dibujar nuestro objeto en tres dimensiones mediante cualquier software CAD con la extensiones más habituales como son .3ds, .stl o .vrml (si es en el caso de objetos con información de color), etc. En páginas y repositorios como las que antes comentamos, podrás bajarte algunos de esos modelos para probar, tales como carcasas para teléfonos u otra serie de objetos que consideres interesantes para hacer pruebas.
En segundo lugar podrías subir ese archivo a un servicio de impresión disponible en la red, si es el caso en el que no dispones de una impresora 3D, o ir a un lugar cercano donde poder utilizarla, como es el caso del FabLAB Asturias de LABoral Centro de Arte. Hay que tener en cuenta que la impresión puede durar desde unas horas a un día, siempre dependerá de la complejidad del objeto y la densidad del mismo.
Por supuesto, esto son pasos muy resumidos debido a que la impresión domestica para pequeños prototipos tiene mucho de sabiduría en cuanto a posibles problemas de impresión y resultados, teniendo en cuenta de que necesitamos una buena calibración de la máquina y otros muchos detalles del material y el tipo de pieza diseñada. En esta serie de espacios en los que disponen de este tipo de máquinas, suele haber personal especializado que puede ayudarte a lograr el resultado que esperas del la pieza a imprimir.
Hemos podido ver que realmente hay pocos límites en cuanto al tamaño y tipo de material para lo que queramos imprimir, todo dependerá de la máquina y el material con que nos propongamos llevar a cabo el proyecto. Como hemos comentado antes con otros ejemplos, las similitudes entre imprimir una pieza para construcción de una casa y una galleta o cualquier otra clase de comida son bastante cercanas, y no, no es un ejemplo tonto: existen actualmente proyectos que van en la línea de imprimir o fabricar partes bastante grandes para la construcción de edificios, como otros igual de desarrollados que se enfocan en la tarea de imprimir comida, aquí van un par de ejemplos muy ilustrativos de ambos casos:
D-Shape.
GGlab + Deniz Manisali with Luis Fraguada
Para no alargarme más, espero que quien haya dedicado un poco tiempo a leer este articulo se haya podido hacer una idea global de las posibilidades que engloba el uso y disfrute de esta tecnología a todos los niveles. Hasta la próxima!
Bonus track: ¿El futuro de la impresión 3D?.....El futuro en la impresión 3D es ahora y además a veces aparece en forma de placer visual, nada como disfrutar viendo esta muestra.
