“AÑO DE LA CONSOLIDACIÓN DEL MAR DE GRAU”

INSTITUTO DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICO

PÚBLICO “PADRE ABAD”

UNIDAD DIDÁCTICA : HERRAMIENTAS MULTIMEDIA.

TEMA : IMPRESORA 3D

CICLO : V

DOCENTE : HILARIO FERNÁNDEZ OSWALDO ALEX.

CARRERA TÉCNICA : COMPUTACIÓN E INFORMÁTICA

ALUMNA:

ROCILLO PÉREZ KEIDY GISELA

AGUAYTÍA – PERÚ – 2016

IMPRESORA 3D DEFINICIÓN:

Una impresora 3D es una máquina capaz de realizar réplicas de diseños en 3D, creando piezas o maquetas volumétricas a partir de un diseño hecho por ordenador, descargado de internet o recogido a partir de un escáner 3D. Surgen con la idea de convertir archivos de 2D en prototipos reales o 3D. Comúnmente se ha utilizado en el prototipo o en la prefabricación de piezas o componentes, en sectores como la arquitectura y el diseño industrial. En la actualidad se está extendiendo su uso en la fabricación de prótesis médicas, ya que la impresión 3D permite adaptar cada pieza fabricada a las características exactas de cada paciente.

La impresión 3D en el sentido original del término se refiere a los procesos en los que secuencialmente se acumula material en una cama o plataforma por diferentes métodos de fabricación, tales como polimerización, inyección de aporte, inyección de aglutinante, extrusión de material, cama de polvo, laminación de metal, depósito metálico.

Existen múltiples modelos comerciales:

De sinterización láser, donde un suministrador va depositando finas capas de polvo de diferentes metales (acero, aluminio, titanio...) y un láser.

De estereolitografía, donde una resina fotosensible se curada con haces de luz ultravioleta, solidificándola.

De compactación, con una masa de polvo que se compacta por estratos.

De adición, o de inyección de polímeros, en las que el propio material se añade por capas.

Según el método empleado para la compactación del polvo, se pueden clasificar en:

Impresoras 3D de tinta: utilizan una tinta aglomerante para compactar el polvo. El uso de una tinta permite la impresión en diferentes colores.

Impresoras 3D láser: Es un láser que transfiere energía al polvo haciendo que se polimerice. Después se sumerge en un líquido que hace que las zonas polimerizadas se solidifiquen.

Una vez impresas todas las capas sólo hay que sacar la pieza. Con ayuda de un aspirador se retira el polvo sobrante, que se reutilizará en futuras impresiones.

SOFTWARE

Para poder realizar el diseño de piezas que se desee imprimir en 3D se requiere de algún software CAD (diseño asistido por computadora), de los cuales podemos citar:

DraftSight

Blender

Catia

FreeCAD

OpenSCAD

SolidWorks

Tinkercad

AutoCAD

Muchos de estos programas son muy sencillos de utilizar, ya que las interfaces son muy agradables para el usuario, además algunos de estos nos presentan herramientas especiales para poder saber si nuestro diseño cumple con las características esperadas tanto en forma como rendimiento.

Impresoras 3D de tinta.

En el caso de las impresoras de tinta, el polvo compositivo utilizado puede ser a base de escayola o celulosa (el más común es el de escayola). El resultado es bastante frágil, por lo que conviene someter la pieza a una infiltración a base de cianocrilato o epoxi para darle la dureza necesaria. Las piezas hechas con polvo de celulosa pueden infiltrarse con un elastómero para conseguir piezas flexibles.

¿QUÉ ES UNA IMPRESORA 3D?

Una impresora 3D es una máquina capaz de imprimir figuras con volumen a

partir de un diseño hecho por ordenador.

Una impresora 3D lo que realmente hace es producir un diseño 3D creado con el

ordenador en un modelo 3D físico (real). Es decir, si hemos diseñado en nuestro

ordenador, por ejemplo una simple taza de café (por medio de cualquier programa

CAD (Diseño Asistido por Computador), podremos imprimirla en la realidad por

medio de la impresora 3D y obtener un producto físico que sería la propia taza de

café.

Una impresora 3D es algo mágico, es como si pudiéramos por fin crear objetos

de “la nada”. Objetos tan sencillos como una taza de café a objetos mucho más

complicados e increíbles como partes de un avión o incluso órganos humanos

utilizando las propias células de una persona.

El término impresora como su nombre indica hace referencia a ese objeto que

siempre hemos tenido en casa o en la oficina de nuestro trabajo y que, conectado

a nuestros ordenadores, es capaz de producir documentos almacenados en

nuestros ordenadores, fundamentalmente documentos de texto y/o documentos

gráficos (en color o en blanco y negro). Con esto podemos conseguir pasar

documentos electrónicos a documentos físicos. Pero las impresoras 3d dan un

salto más allá y son capaces de imprimir y crear objetos completos.

Las impresoras en 3 Dimensiones son la auténtica revolución tecnológica y hoy

aquí explicaremos qué son capaces de hacer.

¿CÓMO FUNCIONA UNA IMPRESORA 3D?

Las impresoras 3D utilizan múltiples tecnologías de fabricación e intentaremos

explicar de forma sencilla cómo funcionan.

Las impresoras 3D lo que hacen es crear un objeto con sus 3 dimensiones y

esto lo consigue construyendo capas sucesivamente hasta conseguir el objeto

deseado. Echa un vistazo a la siguiente imagen para entenderlo mejor:

En la imagen anterior vemos 3 figuras. La primera es la que dibujamos nosotros

mismos en un papel, por ejemplo, del objeto que queremos imprimir en sus 3

dimensiones, después, con un programa de CAD diseñamos ese objeto en

nuestro ordenador que sería la segunda figura, y por último separamos ese objeto

en capas para ir imprimiendo capa por capa en la impresora de 3 dimensiones,

que es lo que vemos en la tercera figura. Es decir, de un boceto en papel

podemos conseguir un objeto en la realidad con el material adecuado.

Las impresoras 3D utilizan principalmente 3 tipos de formas de imprimir, lo que

da lugar a 3 tipos de impresoras 3d diferentes.

TIPOS DE IMPRESORAS 3D

- Adición de polímeros o FDM: Recuerda polímeros = Plásticos. Lo que hace

es ir fundiendo un filamento (hilo) de polímero mediante un pico (boca de salida) y

depositando capa sobre capa el material fundido hasta crear el objeto sólido. En

esta tecnología, el propio material se va añadiendo por capas hasta crear la forma

deseada. Las impresoras que emplean esta técnica tienen un coste menor y son

las más utilizadas en el ámbito educativo. Esta técnica también se conoce como

"Deposición de Material Fundido" o FDM. Es una tecnología que permite

conseguir piezas utilizando plástico ABS (similar al material de los juguetes Lego)

o bien PLA (un polímero biodegradable que se produce desde un material

orgánico).

- Por láser: con tecnología láser nos encontramos con dos formas diferentes:

- SLA : SLA significa endurecer un polímero a la luz. Se parte de una base que

se sumerge dentro de un recipiente lleno de la resina líquida y va saliendo del

recipiente capa a capa. El láser va solidificando la base según va saliendo del

recipiente para crear el objeto. Esta técnica también se llama EstereoLitografía.

Con esta tecnología se pueden obtener piezas de altísima calidad. Se ti fijas en la

siguiente imagen el pistón es el que hace que vaya bajando el recipiente con la

resina líquida y la base va saliendo hacia fuera del líquido a la vez que el láser la

va solidificando.

- SLS : SLS significa "sinterizado de laser de un material". El material, a

diferencia del SLA, está en estado de polvo. El láser impacta en el polvo y funde el

material y se solidifica (sinterizado). Es igual que el material en el que se baña la

base será de polvo.

Si aún no te ha quedado claro cómo funcionan las impresoras 3D te dejamos

aquí un sencillo video donde se explica fácilmente cómo se imprime en 3D la taza

de café que comentábamos al principio.

Pero quizás te estés preguntando si necesitas ser un experto en programas CAD

para poder imprimir en 3D. La respuesta es NO.

No necesitas ser un experto en AutoCad por ejemplo o en SolidWorks para

poder crear objetos 3D. En internet hay multitud de programas sencillos y

herramientas fáciles que te permitirán hacerlo sin un curso intensivo de Diseño

Asistido por Computador y un ejemplo de ello es la herramienta de Google

llamada Google SketchUp que ofrece una versión gratuita y está siendo muy

popular por ser muy fácil de usar.

Luego existen otras herramientas como el programa gratuito de Blender que

tiene características ya más avanzadas.

MATERIAL IMPRESORAS 3D

Vamos a centrarnos en los polímeros o plásticos. - ABS (acrilonitrato butadieno estireno) : es un plástico muy tenaz, duro y rígido. Aguanta altas temperaturas y es fácil pintar sobre él. Es muy resistente y presenta una cierta flexibilidad. La impresión con este material necesita de una cama caliente o base de impresión caliente donde se deposita la pieza, para conseguir la estabilidad necesaria. Se pueden obtener bobinas de filamento a partir de los restos de impresión, pero ojo durante la impresión se debe tener una buena ventilación ya que genera gases nocivos. No es biodegradable. Este material es capaz de soportar altas temperaturas. Un rollo de 1Kg de este tipo suele costar unos 18€, Aquí tienes un ejemplo: 3D. - PLA (poliácido láctico): es un material que se obtiene a partir de materiales naturales como el almidón del maíz o la caña de azúcar. Es biodegradable y no emite gases tóxicos durante la impresión. No necesita base caliente. No resiste temperaturas tan altas como el ABS, a partir de los 60ºC empieza a descomponerse. No es muy fácil de pintar. También suelen costar unos 18€ el kilo. Un ejemplo: PLA Rosa. - Laybrick: es una mezcla de varios materiales plásticos y yeso. A partir de él se obtienen piezas con aspecto de piedra arenisca. Se puede pintar y lijar fácilmente. Es más caro que los anteriores, unos 20€ pero los 250 gramos. - Laywoo-D3 : formado por un polímero y un 40% de polvo de madera. Se obtienen piezas con cierto parecido a la madera. Las piezas obtenidas se pueden lijar, serrar y pintar. Cuesta como el laybrick. - Filaflex: es un filamento elástico con una base de poliuretano y otros aditivos que le confieren una gran elasticidad. La impresión con este material es

lenta. Se utiliza para imprimir zapatillas, prótesis, carcasas para teléfonos móviles, etc. 500 gramos sobre los 27€. Un ejemplo: filaflex FGO. ¿QUÉ OBJETOS SE PUEDEN HACER CON LAS IMPRESORAS 3D? Los objetos que pueden imprimirse en 3D son múltiples y variados. Objetos caseros, maquetas, alimentos, componentes espaciales, prótesis, órganos humanos, etc. Digamos que todo lo que puedas “crear” por ti mismo podría imprimirse en 3 dimensiones. Nada se resiste a las impresoras 3D. Es lógico pensar que estas impresoras están diseñadas para objetos pequeños pero nada más lejos de la realidad ya que existen impresoras de grandes dimensiones que pueden incluso imprimir un edificio por piezas con sus muebles incluidos. La propia NASA enviará una de estas impresoras 3D a la Estación Espacial Internacional para que los astronautas puedan fabricar piezas que consideren necesarias en el espacio. Incluso se pueden fabricar casas mediante impresoras 3D. En china ya se ha fabricado una villa entera que ha costado unos 500€ por metro cuadrado y en tan solo unas decenas de días. La villa se fabricó por módulos en fabrica y después se colocó en el sitio donde quería el dueño. Aquí tienes su foto.

La ventaja es que es un método más rápido y económico, aunque las piezas son más frágiles.

Impresoras 3D láser

En el caso de las impresoras de láser, al acabar el proceso de impresión, debe esperarse un tiempo para que el material acabe de polimerizarse. Después ya se puede manipular la pieza. Determinadas impresoras usan filamentos de PLA o ABS (hilo de plástico), estas funden el plástico construyendo con él capas muy finas sobrepuestaspara crear el objeto. Estos materiales admiten el pulido posterior de la pieza, al contrario que las impresoras 3D de tinta.

La ventaja es que las piezas son más resistentes, aunque el proceso es más lento y más costoso.

Impresoras que inyectan polímeros

Otra tecnología de impresión 3D funciona inyectando resinas en estado líquido y curándolas con luz ultravioleta. Se trata de fotopolímeros de base acrílica con diferentes propiedades físico-mecánicas: variedad de flexibilidades, elongación a rotura, resistencia, colores, etc. Se caracteriza por su precisión y acabado de superficie, lo que hace que su aplicación en matricería resulte muy adecuada. Las piezas están totalmente curadas al terminar la impresión y no hay tiempo de

espera, aunque hay que retirar soportes de impresión con un chorro de agua a presión. Esta tecnología ha sido la primera en lograr inyectar dos materiales diferentes en una misma impresión, permitiendo la creación de materiales digitales con propiedades "a la carta".

USOS ACTUALES

En medicina

El campo de la medicina es uno de los más avanzados en cuanto al uso de las impresoras 3D. En Estados Unidos, la FDA aprobó en agosto de 2015 el primer medicamento que puede ser producido por impresión 3D. El medicamento se llama Spritam y se utiliza para el tratamiento de la epilepsia. La impresión 3D de medicamentos puede permitir a los médicos recetar dosis más precisas, ajustadas a las necesidades de cada paciente.1

Prótesis

Existen impresoras que son capaces de crear guías quirúrgicas y modelos dentales.2 Las guías quirúrgicas se usan para que el dentista sepa exactamente dónde debe colocar un implante. Pero lo que es más sorprendente es que ya se han realizado implantes de prótesis más allá de la odontología. Es el caso de un estudiante de secundaria de Colorado, que ha creado una prótesis robótica con una impresión 3D. Este brazo robótico tiene un coste de 500 dólares, unas 160 veces inferior a los que se construyen por los métodos tradicionales, por lo que podría llegar a la mayoría de los hogares, independientemente de su poder de adquisición. El brazo es controlado por ondas cerebrales y tiene un diseño robusto y avanzado. En agosto del 2013, este estudiante estaba ya trabajando en la tercera generación de esta creación.3

Por otro lado, existe un proyecto denominado Project Daniel, de Not Impossible, que fue iniciado en diciembre del 2013. Daniel Omar, de quien toma nombre el proyecto, perdió ambos brazos en la guerra del Sudán en 2012, con tan sólo 14 años. Al conocer la noticia, Mick Ebeling viajó hasta el lugar y decidió crear la fundación Not Impossible. De esta manera, inicialmente creó una prótesis de brazo para Daniel, creada con una impresora 3D. Una vez alcanzado este objetivo, se creó en Sudán la primera escuela taller de prótesis, desde la que se crean varias prótesis semanalmente. Así, un gran número de niños pueden disfrutar de lo que para ellos es un privilegio, ya que sin estas máquinas de tres dimensiones la creación de las prótesis alcanza precios desorbitados que pocas familias pueden permitirse.

Una de las grandes ventajas que ha ofrecido la creación de prótesis es que las instrucciones a seguir para crear una son públicas en Internet. Así, cualquiera puede acceder a ello y no supone un sobrecoste ni económico ni de conocimiento. Una de las ventajas de este gran avance es que en el caso de los niños, que se encuentran en edad de crecimiento, se puede crear varias prótesis mientras siga su crecimiento sin tener que gastar una millonada con cada nueva. Hay muchas personas que se inician por su cuenta en este mundo de las impresoras 3D, como

es el caso de un padre que descubrió estas máquinas gracias a la publicación en la web de dichas instrucciones para crear una mano.

Trasplantes

Mucha gente sufre accidentes que le provocan heridas tan graves que necesitan una reconstrucción de algunas partes del cuerpo. Existen dos casos: que necesiten coger piel de una parte del cuerpo y colocarla en la lesión, cosa muy dolorosa, o que necesiten reconstruir algún hueso. En ambos casos las impresoras en tres dimensiones pueden ayudarnos.

En el primer caso, ya se ha dado la primera creación de un material con propiedades parecidas a las del tejido humano. Este tipo de material está compuesto por miles de gotas de agua conectadas y encapsuladas dentro de películas de lípidos y pueden llevar a cabo algunas de las funciones de las células, e interactuar con los demás tejidos de nuestro cuerpo. Estas ‘redes de gotas’ son totalmente sintéticas, no cuentan con genoma y no se replican.

En el segundo caso, en marzo de 2014 se le reconstruyó el rostro a un joven que había sufrido un accidente de moto. Inicialmente, cuando ingresó en el hospital después del accidente, los doctores intentaron la reconstrucción de sus rostros de la mejor forma posible, manualmente, pero no pudieron hacerlo del todo bien, pues podría verse comprometida la visibilidad de su ojo izquierdo. Gracias a las nuevas tecnologías de modelado en 3D, realizaron una recreación de su cráneo antes del accidente, se seleccionaron partes a reemplazar y se imprimieron en 3D, implantando estas mediante una operación. Así, han podido reconstruirle todo el rostro y hacer que sea una persona más feliz, pudiendo hacer vida normal.

Por otro lado, un grupo de médicos de la Universidad de Pekín imprimió una vértebra, siendo éste el primer caso. Se la implantaron con éxito a un niño de 12 años en una operación de 5 horas, después de retirarle la suya que contenía un tumor maligno. Esta vértebra está creada con titanio y tiene unos pequeños poros de forma que el hueso pueda crecer dentro y no obstaculice el crecimiento, de manera que no son necesarios tornillos u otras conexiones.

Órganos

En las impresoras 3D usadas para crear órganos se usan células vivas como material para imprimir. A partir de éstas es posible generar un órgano para implantárselo a una persona. Es uno de los objetivos más esperados, ya que hay enormes colas de espera para que las personas que necesitan un órgano lo reciban, y a diario mueren varias de ellas debido a la espera demasiado larga. Existen varios grupos estudiando la creación de distintos órganos, siendo el corazón el gran objetivo. De momento, hay un grupo de ingenieros de la Universidad de Connecticut que ha creado riñones artificiales. Su objetivo es que estos órganos sean trasplantados a seres humanos y tengan las mismas funcionalidades que un riñón natural, y parece que no falta mucho para alcanzar esta meta. Por otro lado, Organovo informó que el año 2014 saldría el primer hígado creado con una impresora de tres dimensiones. De momento el año 2013 disponían de réplicas en miniatura pero que ya tenían las funcionalidades de uno natural.

Otros

La escoliosis es una enfermedad en la que la columna vertebral sufre una curvatura en forma de S o de C. Cuando esta curvatura es mayor de un número determinado de grados es necesario el uso de un corsé. Estos acostumbran a ser muy aparatosos, incómodos y antiestéticos. Es por ello que mucha gente no quiere llevarlos o disminuye enormemente su autoestima. Parece que se ha encontrado la solución, llamada Bespoke. Mediante un escaneo del cuerpo del paciente se obtienen las medidas exactas y se imprime este corsé, pudiendo tener distintos estilos y ser personalizable. Además, es transpirable, por lo que aumentará también la comodidad y durabilidad.

En este caso hablamos de algo sorprendente a la par que útil. Hace unos años que surgieron las ecografías en 3D, que supuso un gran avance en este sector. Sin embargo, el año 2013 se produjo un nuevo paso: la impresión en tres dimensiones del feto. Su principal objetivo es que se puedan detectar malformaciones en los no natos, así como posibles complicaciones en el parto. De esta manera podrían evitarse y ayudar al personal médico a un mejor seguimiento del periodo de gestación del bebé. Otra utilidad es para padres con ceguera, quienes, gracias a estos objetos realizados con material fácilmente palpable, podrán saber cómo será su hijo.11 Sin embargo, muchos padres se están interesando en disponer de este objeto, de manera que puedan tener un recuerdo material de la gestación de su hijo.

Por último, hacemos referencia a la inmovilización de un miembro del cuerpo debido a una fractura. Normalmente se usa una escayola hecha con yeso por los médicos que tarda unas 20 horas en secarse y que se mantiene totalmente rígida, pudiendo causar rozaduras en algunos casos. Cortex Exoskeleton es un proyecto que usa una impresora 3D para crear una pieza de inmovilización con la medida perfecta de cada paciente. Para ello, se usa un escáner 3D para obtener la medida exacta del miembro y, junto con unaradiografía para visualizar la rotura y su posición, se envía a una impresora que crea una pieza de inmovilización. Esta pieza es mucho más resistente y ligera que una escayola de yeso; además tiene una serie de agujeros que permiten la transpiración de la piel, impidiendo así que salgan hongos. Es una única pieza que tiene una apertura por donde el paciente introducirá el miembro y se cerrará con unas bisagras incorporadas en la estructura.12 Es mucho más estético y cómodo ya que no abulta demasiado, por lo que no nos causará problemas con la ropa. Así, también se pueden imprimir muñequeras o tablillas para personas que lo necesiten.

De igual manera, cabe destacar que se están probando métodos para poder imprimir pastillas médicas de forma eficiente.

¿FUTURO DE LAS IMPRESORAS 3D?

Aunque el concepto de impresora 3D ya tiene su origen en los años 80

actualmente está cogiendo cada vez más y más fuerza y pronto podría ya

utilizarse en multitud de industrias.

El futuro de las impresoras 3D es prometedor y a partir de ahora

empezaremos a estar más familiarizados con ellas y también es posible que

podamos hacernos con una a un precio razonable.

¿Hemos llegado ya hasta este punto? ¡Si, esa es la realidad, los humanos ya

podemos hacer estas cosas que hasta ahora nos parecían de ciencia ficción!

Podemos decir ya que estamos siendo testigos de la 3º Revolución Industrial de

nuestra historia por ésta y muchas otras tecnologías.

CURIOSIDADES SOBRE LA IMPRESIÓN EN 3D

- En el año 1999 se empezaron a imprimir los primeros órganos humanos. Los

órganos impresos tienen recubrimientos sintéticos que se confeccionan a partir de

las propias células del paciente, lo que minimiza el riesgo de rechazo.

- Rep-Rap : El proyecto Rep-Rap es una iniciativa nacida en la universidad de

Bath (Reino Unido) para crear una impresora con capacidad de autoréplica.

Darwin fue la primera impresora 3D capaz de imprimir la mayoría de sus propios

componentes.