¿Cuánto tiempo hace que existen las impresoras 3D?
Aunque parezca difícil de creer, las máquinas de impresión industrial 3D existen desde principios de la década de 1980. Sin embargo, el primero que solicitó una patente para la impresora 3D en 1986 fue Charles Hull. Las primeras máquinas de impresión 3D se utilizaron inicialmente en los sectores aeronáutico y de automoción, así como para el militar. En 2009, finalmente llegó el momento de que los proveedores de servicios también realizaran trabajos por encargo. Los primeros usuarios privados fueron diseñadores y artistas, que querían utilizar la impresión 3D para producir sus prototipos de la manera más rápida y eficiente posible.
¿Cómo funciona la impresión 3D?
Las impresoras 3D no son impresoras "ordinarias". No funcionan bidimensionalmente, sino que construyen objetos tridimensionales: muy pequeños y capa por capa agregando o aplicando material. Durante mucho tiempo, la impresión 3D no solo ha utilizado plástico, sino también acero inoxidable, aluminio, titanio y cobalto-cromo. El uso de biomateriales también se está volviendo más común.
A diferencia de los "procesos sustractivos" donde se retira el material fresado, torneado o taladrado del objeto, la impresión 3D se denomina "procesos generativos" o "fabricación aditiva". Un modelo digital casi siempre actúa como plantilla. Suele tener la forma de un archivo CAD (Computer-Aided Design, Diseño asistido por ordenador), que se convierte en un código legible por máquina.
¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la impresión 3D en comparación con los métodos de impresión convencionales?
La impresión 3D permite la creación de estructuras y formas que no son posibles con los métodos convencionales. En muchos casos, se requieren piezas de repuesto para las instalaciones, que son tan antiguas que los kits de reparación simplemente ya no están disponibles o no se fabrican para ellas. En estos casos, los ingenieros pueden escanear las piezas defectuosas y luego reproducirlas en el ordenador. Las impresoras 3D también permiten recrear estructuras que se encuentran en la naturaleza. Hasta ahora, este llamado "diseño biónico" solo podía usarse de forma limitada.
Los materiales generados por una impresora 3D se enfrían y solidifican más rápido, tienen un grano más fino y, a menudo, son más ligeros. Aunque el objeto se fabrica a partir de polvo o líquido, el resultado final es tan resistente y duradero como un artículo elaborado de forma tradicional. Además, apenas se utiliza material aparte del necesario para la pieza. Gracias a la impresión 3D, se pueden hacer casi todas las formas geométricas imaginables; la flexibilidad de diseño es significativamente mayor. Otra ventaja es la velocidad: los productos hechos a medida que para los que hay que esperar varios días o semanas si se fabrican mediante el proceso de producción convencional, pueden estar disponibles en unas pocas horas mediante la fabricación aditiva.
Sin embargo, en ciertos casos, ha resultado ser una desventaja porque el metal impreso es menos elástico y, por lo tanto, más propenso a las roturas. Además de eso, la impresión 3D actual aún no cumple con los requisitos industriales para la tecnología de superficies, especialmente los materiales con base metálica. Para la producción en masa, el proceso consume demasiado tiempo y sigue siendo teniendo un precio demasiado elevado para la mayoría de productos.
¿En qué áreas se utiliza la impresión 3D?
Incluso en 2023, las impresoras 3D siguen siendo demasiado complejas para la producción en masa. Sin embargo, el desarrollo está muy avanzado: hoy en día, se construyen casas, se fabrican herramientas e incluso se imprime tejido vivo con fabricación aditiva. La tecnología se ha vuelto ampliamente aceptada, especialmente en la industria. Además de la impresión de prototipos (prototipado rápido), la producción en serie también se beneficia cada vez más de la impresión 3D. Los prototipos se utilizan más ampliamente en sectores como la ingeniería mecánica, la medicina, el diseño y la arquitectura.
La tecnología también demuestra sus puntos fuertes en la producción a medida. Aquí, la impresión 3D ayuda a fabricar piezas de repuesto (raras), coronas dentales individuales y audífonos o incluso piezas de joyería. Una de las principales ventajas de la impresión 3D es su flexibilidad: por ejemplo, en la industria aeroespacial, las piezas de repuesto se pueden fabricar cómodamente in situ, lo que elimina la necesidad de plazos de entrega largos. O, aún más simple: las herramientas dañadas u otros objetos pueden repararse con la ayuda de la impresión 3D; las áreas dañadas simplemente se pueden reconstruir.
La industria está aumentando su confianza en la impresión 3D
A pesar de algunas desventajas, la impresión 3D ya se ha establecido en muchas áreas de la industria. Los sectores de automoción y aeronáutico estuvieron entre los primeros en reconocer y aprovechar los beneficios. Airbus ha estado imprimiendo algunas piezas durante varios años y ya no las pide a los proveedores. General Electric aprovecha la tecnología de los inyectores de combustible para motores de aviones, haciéndolos más ligeros y duraderos. En el sector de la automoción, Ford produce piezas prototipo como el bloque motor del motor EcoBoost, que proporciona mucha potencia con menos cilindrada.
La ingeniería mecánica también se beneficia cada vez más de las nuevas tecnologías 3D: la fabricación aditiva ahora también se utiliza para fabricar piezas impresas a partir de varios materiales con propiedades individuales, como conductividad eléctrica y resistencia más variable, lo que hace que las máquinas sean más ligeras, rápidas y eficientes. En los últimos años, la impresión 3D se ha establecido en todos los sectores para la fabricación de herramientas. Por ejemplo, los equipos de medición o los moldes de inyección a menudo se fabrican mediante el proceso aditivo.
Una revolución en medicina
La medicina vive actualmente una auténtica revolución con la impresión 3D. Por ejemplo, las piezas de repuesto necesarias pueden fabricarse a medida, especialmente para trasplantes de órganos. Gracias a una tecnología innovadora, los médicos de Pekín produjeron una vértebra dorsal artificial y la implantaron en un paciente de doce años. En Países Bajos, a un paciente se le implantó una bóveda craneal artificial producida mediante un proceso de impresión 3D. En la Universidad de Cornell en los Estados Unidos, se están realizando investigaciones sobre oídos y tráqueas artificiales.
La impresión 3D también permite fabricar fármacos que, a menudo, son demasiado porosos debido a su composición. A finales de julio de 2015, se aprobó el primer medicamento impreso en 3D: gracias a la tecnología 3D, el medicamento utilizado para tratar la epilepsia en adultos y niños tiene una mayor concentración de ingredientes activos y, por lo tanto, se puede ofrecer en pastillas más pequeñas. Hasta la fecha, las estrictas regulaciones de la industria farmacéutica han impedido un gran avance.
Otra aplicación actual de la impresión 3D en medicina:
- Dispositivos de ortodoncia
- Fabricación de implantes y prótesis a medida, como implantes dentales o de rodilla
- Modelos anatómicos de partes del cuerpo en preparación para procedimientos quirúrgicos
- Fabricación de dispositivos médicos.
- Fines educativos para futuros médicos.
¿Cuáles son las tendencias emergentes?
Los ingenieros y expertos en la industria de masas no ven la impresión 3D como un sustituto, sino como un complemento de la producción en masa. Siempre habrá partes que sean mejores y más fáciles de fundir o inyectar. Sin embargo, la impresión 3D se está volviendo cada vez más popular en la industria.
Según el instituto de estudios de mercado Allied Market Research (en inglés), en 2020 la industria internacional de la impresión 3D ya ha generado ventas por valor de 13 200 millones de dólares. Se espera un crecimiento anual del 22,1 por ciento hasta 2030, lo que aumentaría el mercado hasta los 90 mil millones de dólares.
Especialmente para piezas difíciles de construir como geometrías internas, la impresión 3D ofrece muchas ventajas. Por lo tanto, los expertos aún ven mucho potencial de desarrollo en los próximos años. Por ejemplo, también podría ser posible imprimir piezas de repuesto para lavadoras o similares.
En medicina, el tejido óseo ya se ha desarrollado y producido tejido hepático de esta manera. Por ejemplo, los futuros investigadores podrían probar fármacos en órganos diseñados específicamente para este fin o incluso hacer posibles los trasplantes de órganos sintéticos. El hecho es que las grandes empresas se han involucrado cada vez más en la impresión 3D durante años y, sin duda, la tendencia continuará.
'Conclusión'
En impresión 3D, muchas grandes empresas ofrecen una amplia gama de servicios y productos. Si usted es un especialista para un gran proyecto o una persona que busca un Servicio de escaneo 3D: En "wlw" encontrará los proveedores de servicios que lo llevarán al siguiente nivel.