DESIG N PRINTING
ANO 1 NUMERO 1 NOVIEMBRE 2021
EL FUTURO SE IMPRIME EN
4d
TE IMPRIMO UN
pulmon LAS IMPRESIONES COLONIZAN marte
Editorial La manufactura aditiva, mejor conocida como impresión 3D, marcará el ritmo al que se diseñan, construyen y distribuyen los bienes materiales que aprovechamos diariamente. Esta tecnología podría poner en marcha una nueva revolución industrial. Es probable que en poco tiempo haya impresoras tridimensionales instaladas en tu hogar, escuela o trabajo. Estos robots industriales te permitirán construir en cuestión de horas prácticamente cualquier objeto que hayas diseñado en una computadora; por ejemplo, el armazón de unos anteojos, una maqueta arquitectónica o el prototipo de un avión. Además de usarse con fines domésticos, didácticos y comerciales, esta tecnología sería de utilidad durante emergencias en lugares inhóspitos. Las impresoras podrían instalarse en remolques o en embarcaciones para asistir el ensamblaje de artículos personalizados acordes a cada situación, como férulas ultraligeras, repuestos mecánicos, prótesis anatómicas, cascos e instrumentos quirúrgicos.
Directorio LuiS Eduardo Gutierrez
yo te imprimo
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tu prototipo listo en 3.. 2... 1... tu adorno como sacado del horno La importancia de saber seleccionar
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Porque imporimir sale mas barato las impresiones colonizan marte
Diseno editorial
el futuro llega hoy
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te imprimo un pulmon el futuro se imprime en 4d
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tu prototipo listo en
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ntes de iniciar la producción en masa de algún producto, muchas empresas recurren a prototipos funcionales para conocer su acabado final. Estos modelos tienen el propósito de mostrar las virtudes o defectos que presenta la elaboración de las piezas. Así se pueden corregir los parámetros del diseño para que la versión terminada cumplan con todas las exigencias. La impresión 3D consiste en lo que se denomina fabricación aditiva. En la primera etapa se recurre al modelado virtual mediante un software de diseño asistido por computadora (CAD). A medida que el aparato de impresión interpreta el archivo, va creando capas de material líquido. El compuesto utilizado puede ser chapa o polvo que poco a poco va generando varias secciones transversales.
...Y al final?
El resultado final representa la unión automática del aditivo colocado que imita en cada detalle el dibujo plasmado en la computadora. Los sistemas de impresión más utilizados para esta labor son el FFF y PolyJet. Ambos funcionan de la misma forma y pueden recrear materiales con diferentes propiedades: transparentes, duros, semi rígidos, con resistencia térmica o elongación en puntos débiles. Y se le conoce como Prototipado rápido porque estas máquinas pueden crear modelos exactos en pocas horas. Esta velocidad puede variar en función del tamaño de la pieza, el tipo de impresora 3D y la cantidad de prototipos generados. Se usa una interfaz de datos estándar mediante un archivo STL, que es el encargado de interpretar toda la información CAD a la máquina.
En pocas horas se pueden crear modelos transparentes, duros, semi rígidos, con resistencia térmica, etc.
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Ya no es necesario hacer objetos plásticos, se puede trabajar con: metales, madera, cemento, porcelana, arcilla, etc.
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tu adorno como sacado
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del
horno
a tecnología de impresión 3D se encuentra en un gran proceso de desarrollo en el que la decoración de interiores ha encontrado un buen aliado para continuar evolucionando y romper con todo lo que conocíamos hasta ahora en este campo. Otra de las razones por las que la impresión 3D está en alza dentro de la decoración, es por sus rasgos ecológicos. Además de la energía que necesita para trabajar y la materia prima a utilizar, no precisa de ningún otro recurso y genera muy poco residuo de material. También posibilita la optimización del trabajo humano, ya que un mismo modelo puede ser reproducido sin tener que agregar más horas de trabajo. En cuanto a la materialidad, las impresoras 3D presentan una amplia gama de opciones, ya no están limitadas al plástico de colores con el que surgió,
sino que puede trabajar con metales, madera, cemento, porcelana, arcilla, entre muchos otros. Debido a la amplitud de propuestas que ofrece la impresión 3D, casi todos los objetos que componen el diseño de interiores pueden ser fabricados mediante este proceso. Paneles decorativos para revestimientos, suelos, mobiliario, iluminación, vajillas y hasta grandiosos accesorios de cocina y baño.
decorando personalizado
La impresión 3D pretende generar objetos funcionales y decorativos, que puedan materializarse en formas novedosas. Uno de los objetos más reproducidos mediante este proceso son las sillas, que permiten una exploración morfológica mucho mayor. También pueden diseñarse objetos técnicos, como las griferías de la empresa American Standard que con su marca DVX lanzó tres modelos impresos en porcelana y de
acabado metálico. Estas propuestas combinan diseño con funcionalidad en un elemento poco pensado, en sus inicios, para la inclusión de la impresión 3D en el diseño de ellos por siempre.. Si todo lo que hemos dicho anteriormente, tiene unas aplicaciones prácticas impresionantes, no menos impresionantes me parecen las aplicaciones artísticas y creativas que pueden tener.
arte impreso
En el Arte y la creatividad, las posibilidades se hacen casi infinitas. Podemos hacer prácticamente casi todo lo que se nos pase por la mente, incluso objetos imposibles físicamente hablando, difíciles de fabricar de otra manera con otras técnicas; anillos totalmente macizos y enlazados entre sí, u objetos contenidos dentro de otros, que no habría manera de materializarlos sin la intervención de estas máquinas, son algunos ejemplos. Esculturas artísticas, decoración de interiores (lámparas, material de oficina, muebles, etc.), complementos de moda (bolsos, anillos, pendientes, zapatos, etc.), complementos tecnología (fundas smartphones y tablets) son algunos de los objetos que ya se están realizando. Impresionante todo el potencial que nos ofrecen… Con lo que se denomina escultura 3D, podemos tener fácilmente una es-
cultura de nosotros mismos, a escala reducida, en cuestión de poco tiempo, y mediante un simple paso, casi como hacerse una foto. Unos potentes escáneres 3D se encargan de recoger toda la información necesaria sobre las personas, después un ordenador procesa toda la información recogida, y por último, una impresora se encarga de sacar una réplica de cualquier de nosotros, de cuerpo entero o sólo el busto, a elegir. Hay varias empresas que se dedican ya a ello en distintos países, y también en el nuestro.
Primera casa impresa Con un domicilio hecho totalmente con una impresora 3D, esta casa de Países Bajos se ha convertido en la primera en Europa con permiso para ser construida y habitada. Elize Lutz (70 años) y Harrie Dekkers (67) son sus orgullosos dueños. Esta pareja de jubilados no dudó en responder al anuncio que vieron, en el que se buscaban inquilinos para este proyecto. “Me recordó una forma especial de vida. Parecía muy seguro”, relata Lutz.
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la importancia de saber
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a dureza y resistencia en impresión 3D, depende en su gran mayoría del material y la tecnología con el que está fabricada la pieza, además de factores como la expertiz de quien configura y prepara esa impresión, como ya hemos hablado previamente. Puntualmente, estos son las variables que definen la dureza y resistencia de una pieza impresa en 3D: Material, Tecnología, Relleno o densidad, Forma y geometría, Diseño 3D e ingeniería de la pieza. Las propiedades físicas son propias de cada material y las relacionadas con la fuerza son la fuerza y módulo tensil, la dureza propia del material y la resistencia al impacto. Estas propiedades deberán de ser consultadas, para buscar la que mejor se adapte a las necesidades de resistencia de tu pieza a fabricar. Adicional, es importante entender que los materiales de impresión pueden ser Isotrópicos o Anisotrópicos. Los Isotrópicos, mantendrán su propiedad física a
lo largo de todos los ejes de esfuerzo (XYZ) de la pieza, por lo que pueden ser más estables, no necesariamente más resistentes, en su comportamiento físico. Principalmente son todas las resinas o fotopolímeros. Los Anisotrópicos, son materiales que variarán su resistencia según la dirección de la fuerza o el esfuerzo y a pesar de ser un material muy resistente en propiedad mecánica, podría no ser resistente en el funcionamiento, si no se cuidó la forma de fabricación. Normalmente, las piezas serán menos resistentes en el eje Z, mientras que en el eje XY son muy resistentes. Los metales y termoplásticos obedecen a este comportamiento. Una vez elegido el material por sus propiedades físicas, la manera de fabricar impactará directamente en la resistencia mecánica y dureza de una pieza. Incluso, las propiedades físicas del material, de que hablamos previamente son calculados usando una probeta o cupón fabricado con la tecnología que procesa ese material, posicionado en diferentes formas. La posición de una pieza, en impresión 3D, afecta
totalmente a su resistencia mecánica y dureza, sobre todo en los materiales Anisotrópicos (termoplásticos y metales) ya que según la orientación, las capas de fabricación, podrán fortalecer o debilitar partes de la pieza entera.
El eje z
En el eje Z se tendrá la menor resistencia mecánica, mientras que en el eje XY la pieza tendrá mucho mayor resistencia. Por lo que se recomienda que al imprimir, las partes que requerirán mayor resistencia a tensión, elongación e impacto, sean favorecidos en una posición XY.Esto es, porque en el eje Z se van sobre posicionando las capas de material, mientras que en el XY se entretejen o funden de una manera más pareja y estable. En tecnologías como SLS, MJF y DMLS el eje Z es resistente, pero puede generar estrés residual en la pieza, que ocasionen su deformación o ruptura. En tecnología FDM, el eje Z siempre será el de menor resistencia ya que al sobreponer las capas, pueden haber puntos de ruptura. Cabe resaltar que por menor, no significa frágil, simplemente, la pieza puede presentar primero un fallo en el eje Z, que en el eje XY. Hay plásticos de impresión 3D como el Ultem o el Nylon 12 con Fibra de Carbono que llegan a ser más resistentes que una pieza de aluminio.El otro factor, es el relleno de la pieza. En tecnologías como FDM, tu puedes elegir el relleno de la pieza, para optimizar tiempos de fabricación, por lo que el interior de la pieza puede ser hueco o sólido en incrementos del 0% de relleno hasta el 100%.
La resistencia de una pieza impresa en 3D varía por el material, tecnología, relleno, forma, diseño 3D e ingeniería de la pieza.
Porcentaje según uso Se utilizar un 10% de relleno para figuras y objetos que no soporten cargas, un 20% para piezas de uso habitual con cargas medias/bajas, un 60% en caso de necesitar realizar piezas finales con una resistencia media y válidas para ser perforadas o atornilladas, y finalmente un 100% para conseguir la máxima resistencia del material.
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¡porque imprimir me sale más
barato!
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a impresión 3D es una de las tecnologías emergentes protagonistas de la industria 4.0. El uso e implementación de la fabricación aditiva, en combinación con otras tecnologías, está produciendo una evolución en la industria hacia una producción inteligente donde maquinas (autónomas, automáticas e inteligentes), sistemas y redes son capaces de intercambiar información y responder a los sistemas de gestión de la producción. Además, la impresión 3D tienen un papel fundamental ya que es una tecnología capaz de convertir un diseño 3D en un producto sin intervención. Al mismo tiempo, se elimina la necesidad de costosas
herramientas y utillajes, reduciendo el postprocesado, el desperdicio de material y la intervención humana. Esto son características que definen la industria del futuro.
aceptado por empresarios
Gracias a la impresión 3D las fabricas tienen la capacidad de aumentar su flexibilidad, adaptándose a las necesidades de un mercado cada vez más exigente e impredecible. Además, permite la fabricación de todo tipo de objetos personalizados sin la necesidad de costosos moldes y utillajes de fabricación. Así mismo, la impresión 3D es una gran aliada del
Se elimina la necesidad de costosas herramientas, reduciendo el postprocesado, el desperdicio de material y la intervención humana medioambiente, característica muy importante debido a la situación climática actual y a la importancia de disponer de procesos de fabricación sostenibles con un menor consumo de recursos y generación de residuos que se desperdician siempre. La impresión 3D ha llegado muy rápidamente a la madurez según la conocida curva de Gartner. Mediante esta curva se representa la madurez, adopción y aplicación comercial de una tecnología especifica. En el pico más alto se encuentran la impresión 3D de implantes médicos, la impresión 3D en puntos de venta y en cadenas de suministro y distribución de mercancía..
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La impresión 3D con metál en el sector aeroespacial, es capaz de producir componentes de aeronaves o motores de cohetes
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as empresas que se embarcan en la impresión de metal de 3D son cada vez más numerosas; sin embargo, los pioneros se pueden distinguir de la tecnología. Entre los principales fabricantes de impresoras 3D de metal, se encuentra la estadounidense 3D Systems, que ahora ofrece una gama completa de máquinas (a través de la adquisición en 2013 de French Phenix Systems); SLM Solutions, uno de los pioneros de la fusión selectiva láser con los fabricantes de EOS y Concept Laser; y finalmente Arcam, que se encuentra detrás de la tecnología de fusión por haz de electrones en los 2000.
las impresiones colonizan
marte
metal impreso
Cada vez más fabricantes ingresan al mercado de la fabricación aditiva de metal ofreciendo tecnologías 3D e impresoras a costos relativamente bajos en comparación con las soluciones industriales que existen en la actualidad. Tal es el caso de Desktop Metal con sus impresoras Studio System y Production System que quieren dividir por 10 el costo de la impresión de metal 3D. Markforged también se colocó en este nicho con la Metal X capaz de crear piezas con dimensiones máximas de 250 x 220 x 200 mm.
La impresión 3D de metal actualmente se utiliza principalmente en la industria para crear componentes de herramientas o piezas terminadas, ya sea en los sectores aeroespaciales donde es capaz de producir componentes de aeronaves o motores de cohetes; en el de la automoción, donde puede producir moldes para la inyección masiva de miles de componentes; en el médico cuando se trata de crear implantes para medir especialmente en el campo dental. Se puede utilizar en el sector marino para diseñar hélices para embarcaciones.
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a impresora de colágeno de 3D Systems utiliza un método llamado estereolitografía. Un láser ultravioleta parpadea a través de un charco poco profundo de colágeno al que se le han introducido con moléculas fotosensibles. En los puntos en los que el láser apunta durante más tiempo, el colágeno se cura y se vuelve sólido. Poco a poco, el objeto que se está imprimiendo va descendiendo y se le añaden nuevas capas por encima. United afirma que su impresora puede depositar colágeno a una resolución de alrededor de 20 micrómetros. Pero para imprimir los detalles anatómicos de un pulmón real será necesario imprimir características más pequeñas que un micrómetro. "El pulmón es muy complejo, no hay forma de mecanizar o modelar el proceso natural que se lleva a cabo desde la concepción hasta el nacimiento. La impresión 3D es la única forma que
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tenemos para crear esa geometría", explica el director de bioimpresión en 3D Systems, Pedro Mendoza. Algunos tejidos bioimpresos están a punto de empezar a aplicarse a nivel médico. Un equipo en España ha impreso tejido de piel que podría usarse en pacientes con quemaduras. Sin embargo, todos los tejidos fabricados hasta la fecha son demasiado delgados; esto tiene sentido porque carecen de vasos sanguíneos. Si el tejido fuera un poco más grueso, moriría de adentro hacia afuera por lo que se ha tratado de solucionar.
Para imprimir los detalles anatómicos de un pulmón real será necesario imprimir características más pequeñas que un micrómetro.
Vasos Sanguineos
Aunque algunos investigadores han logrado imprimir prototipos de vasos sanguíneos vivos, sus trabajos están en etapas muy tempranas. Hasta el momento, nadie ha reclamado el premio valorado en unos 257.000 euros que ofrece la NASA para el primer científico capaz de imprimir tejido vivo de un centímetro de grosor. Un par de pulmones humanos son bastante más grandes y pesan casi un kilo. Algunas compañías señalan que todavía es pronto para hablar de impresión de órganos completos. La directora científica de Organovo, Sharon Presnell, una empresa que ha estado imprimiendo láminas finas y elásticas de hígado, confirma: "Todos estamos de acuerdo en que esto será posible en algún momento en el futuro, pero no en cuándo. ¿Se puede obtener algo de ese tamaño con una vasculatura capaz de soportar la presión fisiológica? Tenemos que aprender a caminar antes de correr". Si los órganos pudieran fabricarse en grandes cantidades, no solo se resolvería la escasez de órganos. Con el tiempo, también sería posible remodelar la vida humana.
Celulas madre
¿Se imagina poder obtener un nuevo corazón o un nuevo par de pulmones a los 80 años? United planea usar células madre para fabricar el tejido necesario en sus laboratorios, pero esto tampoco será fácil. Hawkins detalla: "Creo que la bioimpresión puede ser la parte menos problemática. Lo difícil es producir una cantidad de células mucho mayor de las que necesitaría un ratón". Álvarez señala que la empresa cree que sus diversos proyectos tecnológicos (andamiaje impreso, recelularización y fabricar tejido pulmonar a partir de células madre) se cruzarán en el futuro.
Corazón en cuestión de horas Investigadores israelíes presentaron un corazón bioimpreso, no más grande que una cereza. El órgano estaba formado por células, vasos sanguíneos, ventrículos y cámaras. Desarrollaron un hidrogel a partir de tejido graso, reduciendo el riesgo de rechazo una vez implantado. El proceso de impresión duró de 3 a 4 horas y, aunque el corazón no es más grande que el de un conejo, es un comienzo bastante alentador.
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Imprime en 4D
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a impresión 4D, cuyo precursor es el diseñador y científico Skylar Tibbits, se define como un término que se emplea para describir el auto-ensamblaje de materiales. Ello implica que un material inteligente puede, después de fabricado, cambiar su forma con el tiempo. Al agregar este concepto de «tiempo» al proceso de impresión en 3D, las técnicas de impresión 4D pueden crear estructuras que anteriormente fabricadas únicamente en 3D son capaces de actuar (y de reaccionar) en formas preprogramadas para diferentes estímulos. Como por ejemplo, flexión o realizar un cambio de tamaño cuando se aplica determinada temperatura.
material inteligente
Esto es posible porque estos materiales inteligentes están preprogramados con código. Este código determina la dirección, el número de veces y los ángulos en los que el material compuesto puede curvar-
Las impresiones se adaptarán debido a su capacidad de cambiar en respuesta a los factores del entorno donde se encuentre se, doblarse, expandirse, flexionarse o contraerse. El grado en que el material es capaz de cambiar de forma también depende de la ubicación y la orientación de las fibras dentro de estos materiales compuestos. La impresión 4D es indudablemente un nuevo cambio de paradigma tecnológico dentro de la industria 4.0. Tiene tantas aplicaciones como su homólogo 3D, pero es ex-
ponencialmente más inteligente. Una aplicación práctica en el mundo real de ello, sería por ejemplo, la de un sistema de tuberías que cambiaran dinámicamente su diámetro en respuesta a la tasa de flujo y la demanda de agua. Éstas podrían curarse automáticamente en caso de rotura, debido a su capacidad de reaccionar a los factores del entorno donde se encuentre.
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