Muchas personas, asocian impresión 3D a construcción con plásticos o resinas, pero como veréis, muchas tecnologías "3D" no solo usan polímeros, también metales y otros materiales como la cerámica y hasta la escayola.
Haciendo una categorización muy sencilla, podríamos decir que las tecnologías son seis (6). En clasificaciones más exhaustivas podemos encontrar que las tecnologías mencionadas son más numerosas. Aunque esta adición de tecnologías no es más que la descripción más detallada de cada una de las seis mencionadas a continuación.
- Sinterizado Láser Selectivo (Selective Laser Sintering, -SLS-)
Esta tecnología está basada en el
sinterizado de la materia prima, ya sean metales o plásticos, mediante la
utilización de un láser. Inicialmente, se cubre toda la bandeja con una fina
capa de polvo de material, y un láser “dibuja” una sola capa del objeto en
ella, fundiendo el polvo y creando la forma deseada.
Posteriormente, la bandeja
de construcción baja un pequeño incremento y se deposita más polvo para poder
crear la siguiente capa del objeto de la misma forma que la anterior, fundiendo
el material mediante el uso del láser selectivo. Este proceso se va repitiendo
capa a capa hasta que se llega al resultado final con la pieza acabada, que tan
solo hay que retirar de la cubeta de la máquina que se ha llenado de polvo.
Esta técnica es muy versátil ya
que no requiere de la creación de ningún tipo de soporte, pues el propio polvo
que no se ha solidificado actúa como base de la siguiente capa iniciando
siempre la construcción sobre una base completamente plana y homogénea. Además,
y gracias a esta característica, permite la creación de formas increíblemente
complejas, permitiendo cualquier tipo de geometría en la pieza final acabada.
El Sinterizado Laser Selectivo ha
sido comúnmente utilizado en el mundo del prototipado rápido, pero últimamente
está siendo usado como una tecnología de fabricación directa para piezas con
funcionalidad limitada.
- Sinterizado Láser (Direct Metal Laser Sintering, -DMLS-)
Es una tecnología muy parecida al
Sinterizado Laser Selectivo, pero el polvo de la materia prima es un metal puro,
sin ningún tipo de aglutinante ni fijador, para conseguir una pieza final con
las propiedades del metal original. Su funcionamiento es exactamente igual al
del Sinterizado Selectivo, pues se van depositando capas de polvo y se va
fundiendo el metal mediante un láser para que solidifique con la forma deseada.
Se usa para crear utillaje de
forma rápida y que requiera de plena funcionalidad, así como implantes médicos
o piezas aeroespaciales expuestas a altas temperaturas.
- Deposición de Hilo Fundido (Fused Deposition Modeling, -FDM-)
Es un proceso basado en la
superposición sucesiva de un filamento que va formando capas. Este filamento
puede ser de plástico, cera o algún otro material, y es extruido a través de
una boquilla o extrusor calentado. Las máquinas con tecnología más avanzada
trabajan con un ambiente a temperatura controlada, mediante el uso de una
cámara aislada térmicamente y resistencias que permiten regular la temperatura
interior. Esto permite evitar problemas como la contracción/dilatación del
material al salir del extrusor y durante la impresión, añade estabilidad
dimensional a la pieza y además le transfiere mayores propiedades mecánicas,
pues las sucesivas capas quedan mejor unidas entre ellas.
Esta tecnología puede requerir de
la creación de una estructura de soporte en función de la geometría de la
pieza, y para eso usa una segunda boquilla o extrusor con un material distinto
al de construcción que posteriormente será disuelto o eliminado.
Las piezas obtenidas mediante
esta tecnología pueden usarse tanto como prototipos como para piezas finales y
funcionales. Permiten la creación de utillaje de forma rápida y económica, así
como la creación de piezas estructurales con exigentes solicitaciones
mecánicas.
Ejemplo de tecnología FDM, lo
presentan las máquinas FORTUS de Stratasys.
- Estereolitografía (Stereolithography, -SLA-)
Esta tecnología es ampliamente
utilizada en Rapid Prototyping (o
prototipaje rápido), y para crear geometrías muy complejas con acabados de alta
calidad, como es el caso de la joyería.
- Fabricación de Objetos por Laminado (Laminated Object Manufacturing, -LOM-)
Esta tecnología está basada en la
superposición de “hojas” solidas de material, que pueden ser tanto de papel
como de plástico o metal.
Cada hoja es enganchada a la inferior mediante un
rodillo a temperatura, y un láser la recorta para darle la forma deseada en
cada capa. En función del tipo de material las capas se unen unas a otras
mediante distintos métodos: en el caso del papel o plástico se suele usar
pegamento; si se trata de polímeros se usa de forma adicional calor para
conferir mayor sujeción; soldadura y/o unión atornillada en el caso de metales.
La Fabricación de Objetos por
Laminado es usada para crear patrones, para ensayos de tamaño o forma y para
producir partes y piezas menos detalladas y con menor calidad superficial.
El funcionamiento de esta tecnología es muy parecido al de las impresoras de inyección de tinta usadas en oficinas o ambientes domésticos. Está basado en la deposición de un polímero sensible a la luz (fotopolímero) en capas muy finas sobre la bandeja de impresión, que posteriormente son curadas mediante la utilización de una luz ultravioleta (UV) para que solidifiquen. Para depositar este fotopolímero se usan cabezales con más o menos inyectores, en función de las prestaciones de las impresoras, y se va depositando capa a capa. Cuando una de estas capa es curada y solidificada mediante la exposición a la luz UV, la bandeja se mueve hacia abajo y empieza a depositar la siguiente capa encima de la anterior.
La tecnología Inkjet puede requerir de la creación de una estructura de soporte sobre la que poder depositar capas superiores, en función de la geometría de la pieza, y esta estructura es construida mediante el uso de otro fotopolímero con distintas características que posteriormente deberá ser eliminado.
Posteriormente,
al igual que con todas las otras tecnologías, el material de soporte es
eliminado para dar por acabada la pieza.
Las máquinas que usan tecnología
“inkjet”, cuando se trata de resinas, son las que proveen mayor perfección en los
acabados finales.
Actualmente, existen máquinas que
permiten trabajar con multi-materiales y multi-colores, como por ejemplo, las
impresoras Connex de Stratasys.
Su uso más extendido es para la
producción de prototipos, cada vez más realistas que acortan muy significativamente
los “time to market”.
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