Impresión 3D: replicas y prototipos al alcance de todos (1/2)

Coche totalmente heco mediante impresión 3DLa impresión en tres dimensiones, es algo relativamente nuevo, aunque lleva algún tiempo en pleno desarrollo. Particularmente sabía y sé de su utilización en algunos campos específicos, pero lo que me ha llamado poderosamente la atención es el ver algunas utilidades diferentes e incluso asombrosas. Posibilidades inmensas es lo que se nos presenta con esta tecnología ya no tan nueva, un auténtico «caramelo» para artistas, creativos, científicos, empresarios, y para cualquier usuario que conciba una idea con volumen y la quiera materializar rápidamente. Verdaderamente es un tema apasionante.

Antes de ponernos en situación, de lo que se está haciendo con ellas, voy a explicar algunas características técnicas relacionadas con esta forma especial de impresión, principalmente para los que no sepan muy bien su funcionamiento o quieran ampliar lo que ya conozcan.

Funcionamiento

Una impresora 3D, es una máquina inventada para realizar lo que su propio nombre indica, creación «rápida» de prototipos u objetos reales mediante «impresiones» de diseños en 3D. Estas piezas se construyen a partir de un archivo CAD (Computer Aided Design) con formato .SLT (monocromo), o .VRML (color). De la misma manera que una impresora, llamémosla convencional, sirve para imprimir hojas de papel o similares de nuestros diseños en un solo plano, con dos dimensiones (CAD 2D), este tipo de impresoras son capaces de dar volumen, cuerpo, a los diseños en 3 dimensiones (CAD 3D). Pero no sólo se puede imprimir con volumen un diseño o prototipo, algo que sólo exista en nuestra mente, también, y esto es una característica muy importante, se puede hacer desde un objeto que ya existe mediante un escáner 3D. El objeto puede estar en contacto directo  con dicho escáner o sin él, éstos crean una especie de nube de puntos a partir de muestras geométricas en la superficie del elemento que se quiere imprimir, e inclusive, se puede determinar el color de dichas superficies.

Podemos decir, que el funcionamiento básico radica en que la pieza, prototipo o replica, de un objeto, se fabrica a base de finas capas superpuestas unas encima de las otras en sentido horizontal, esparciendo una capa de polvo, u otros materiales como los filamentos de ABS (con el que se hacen las piezas de Lego) o PLA (plástico biodegradable), en cada pasada, y repitiendo el proceso (esparcir – imprimir sección) hasta que es completada dicha pieza. La tecnología utilizada no necesita, en el caso del uso de polvo, estructuras de soporte durante la fase de construcción, el que no se está imprimiendo es una cubeta repleta, sirve de soporte, de sujeción, hasta que la pieza es desenterrada de su contenedor.

Lo que he explicado antes es el proceso básico, pero al igual que en 2D, existen varios tipos de impresoras según el método empleado para crear los objetos tridimensionales. Se clasifican en:

  •  Impresoras 3D de tinta: las cuales utilizan una tinta aglomerante para compactar el polvo, permitiendo la impresión en distintos colores. El resultado es bastante frágil dado que el composite utilizado suele estar hecho a base de escayola o celulosa. Luego la pieza puede ser sometida a una infiltración para darle más consistencia, e inclusive, conseguir piezas flexibles. Este método es más rápido y menos costoso que el resto.
  •  Impresoras 3D láser: el polvo es polimerizado mediante una energía transmitida por un láser. El resultado después es sumergido en un líquido para hacer que las zonas polimerizadas se solidifiquen. La pieza resultante es mucho más resistente, pero el proceso es más lento y también más costoso.
  • Impresora 3DImpresoras con inyectores de polímeros: es otro tipo de tecnología en impresión 3D, funciona inyectando resinas en estado líquido, y «curadas» con luz ultravioleta. La base de los polímeros es acrílica con diferentes propiedades, flexibilidad, resistencia, colores, etc. Es muy precisa, y las piezas están totalmente terminadas al acabar el proceso de impresión, no hay tiempo de espera. Es la primera forma de esta tecnología que ha conseguido inyectar dos materiales diferentes, y con distintas propiedades a elegir, casi a la carta, resulta también bastante costosa aunque cada vez lo va siendo menos.

Como último dato en este apartado, cabe señalar que esta tecnología comenzó en los años ochenta y se ha ido desarrollando poco a poco. Actualmente está en plena expansión, por lo que cada día las máquinas están siendo más asequibles, incluso hoy en día lo están empezando a ser para la línea doméstica. Actualmente están siendo utilizadas como uso productivo de determinadas industrias y empresas de diversos sectores. El día que sean lo suficientemente económicas para que compense verdaderamente el tener una en casa, sin duda será el comienzo de una auténtica revolución tecnológica, su potencial es enorme y casi infinito, si quieres saber el porqué continúa leyendo a continuación lo mucho que se puede hacer con ellas…

Aplicaciones en impresión 3D

Ciencia

Parece casi de Ciencia Ficción, más que de Ciencia en si misma, pero la verdad es que ya se le está dando algunas utilidades prácticas a estas impresoras en el terreno científico.

• En medicina quirúrgica y forense, no sólo se están usando en series televisivas, lo cierto es que se están usando ya en la vida real. El laboratorio más grande del mundo, ubicado en EEUU, utiliza hoy esta técnica para realizar identificaciones en las que no se pueden usar métodos convencionales, huellas dactilares, restos de ADN, etc. Se están utilizando incluso para reconstruir los rostros de personajes famosos de la historia, como hacen en la propia medicina forense. También se están utilizando en operaciones de cirugía compleja. Se imprimen los modelos de vértebras y cráneos por anticipado, lo cual posibilita al cirujano la visualización y planteamiento de la intervención con mucha precisión, agilizando de esta manera todo el proceso. Incluso recientemente, en este último mes de febrero, se ha creado el corazón de un bebé de 14 meses mediante este tipo de impresoras, para poder realizar una operación bastante compleja. Con el corazón impreso del bebé, se hicieron varias pruebas previas para así tener el mínimo riesgo de fallos en la intervención posterior. Podemos añadir también otros usos en medicina, la creación de prótesis perfectas, a medida, tanto de miembros que han sido amputados, Feto en escultura 3Dcomo la impresión de piezas dentales que necesitan ser reemplazadas. Incluso, aunque no es medicina propiamente dicho, se están haciendo en un laboratorio de Londres, impresiones 3D por ultrasonido de fetos humanos en el vientre de la madre, luego son fundidas en bronce a modo de esculturas, la verdad es que de un gusto estético bastante dudoso, pero se está haciendo ya.

• Impresión de órganos humanos, en este camino tecnológico, aplicado a la Ciencia, dieron un paso bastante grande con algo muy pequeño, la impresión de una vena. Los científicos de Organovo Novogen, crearon la primera impresora capaz de imprimir venas humanas. Esta impresora es cargada con cartuchos de «bio-tinta», que actúa como material para mantener la forma deseada en las células. Posteriormente, un potente ordenador controla el proceso de impresión, construyéndola capa a capa. Gracias a este «pequeño» éxito, los científicos están investigando con mucho interés y entusiasmo, para poder conseguir órganos mucho mayores, como un corazón, un pulmón, etc. Todavía está un poco lejano el día de poder conseguirlo, aunque se cree que dentro de 10 años aproximadamente ya se habrá logrado y se estarán implantando órganos creados con impresoras 3D.

Arte, personajes y personas

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. El poder plasmar un objeto en la realidad, cualquier forma con volumen que forme parte tan sólo de una idea en nuestra mente, y que pueda ser materializado en tan poco tiempo, es algo «mágico», sencillamente. Pero no sólo lo encuentro ideal para personas creativas, realmente lo puede ser para cualquiera.

• En el Cine, y en el presente, ya se sabe de algunas conocidas y reconocidas películas, que han empleado la impresión 3D, o prototipado rápido, para realizar en ellas desde maquetas, hasta trajes hechos completamente a medida. En la película de «Avatar», se realizaron maquetas de cada «na’vi», de los indígenas de la ficticia luna Pandora. En «Los mundos de Coraline», película de animación en 3D, se utilizo también maquetas de todo tipo hechas también con esta técnica. «Iron Man 2», se benefició especialmente de estas impresoras con las armaduras de cuerpo entero que lucían los actores.

Zapatos hechos con impresión 3D• 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 escultura 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.

• Esta técnica también está al servicio de las propias personas, como en el caso de los invidentes. Desde 2009, viene desarrollándose un proyecto que pretende dar la oportunidad de deambular eficazmente, a través de una maqueta o modelado exacto de una ciudad, a las personas ciegas o con graves problemas de visión. Dicho proyecto se denomina HaptoRender, es colaborativo para la creación de mapas libres y editables, con los datos geográficos que proporcionan los usuarios, y que son almacenas en OpenStretMap (wiki de datos geográficos libres). Mediante este proyecto, y con este sistema 3D, los mapas hápticos (táctiles) pueden fácilmente ser creados mediante estas impresoras, y mostrar caminos con características concretas y no usuales, como pueden ser obras, construcciones nuevas, etc., que dificultan en una gran medida el transito de algunas personas por la ciudad.

Industrias y empresas

Llegados a este punto, vamos a ver a continuación algunas aplicaciones que podrían cambiar completamente el futuro de algunas industrias, si llegase a prosperar lo que hasta el momento se ha realizado en impresión 3D. Muchísimas posibilidades en distintos tipos de empresas aunque aquí voy a citar las más llamativas.

• Aunque cuando nos imaginamos un coche en el futuro, siempre pensamos que éste pueda volar o que se maneje a sí mismo, lo cierto es que lo que se ha hecho hasta ahora más avanzado, y con un estilo bastante futurista, es un coche totalmente fabricado mediante una impresora 3D. Urbee (es la imagen que ilustra esta entrada), único en el mundo por el momento, es el nombre de este vehículo prototipo terminado totalmente en 2013. En la actualidad están en periodo de crowdfunding para poner en marcha un segundo prototipo, Urbee 2. Podemos decir de él que aparte de estar hecho, interior y exterior, totalmente con impresión 3D, es un coche muy ecológico por sus características especiales, utiliza energía eólica y electricidad como combustible. Realmente es muy bonito e impresionante ¿qué camino se estará abriendo ante nuestros ojos, y cuál puede ser el desarrollo de esta técnica aplicada a vehículos? ¿podremos decidir en un futuro totalmente cómo queremos que sea nuestro propio coche?

• Pues si un vehículo nos parece algo especial para poder ser impreso, imaginaos lo que puede suponer una casa o un edificio, y a tamaño real, no una maqueta que para esos menesteres llevan ya tiempo utilizándose estas máquinas. Behrokh Khoshnevis, profesor del Sur de California, lleva años desarrollando una gran máquina robótica 3D, que va imprimiendo, cual impresora de tinta convencional, capas y capas de hormigón, hasta llegar a hacer la estructura deseada incluyendo ventanas, terrazas, huecos de puertas y todo lo necesario. Por supuesto, el sistema también utiliza un potente ordenador y un software específico CAD. En la actualidad está muy desarrollado ya, enGran impresora 3D para fabricar casas enero de este mismo año se anuncio públicamente que ya son capaces de hacer casas completas con este sistema en tan sólo un día… alucinante el potencial de este tipo de tecnología. Y no ha sido el único, también Enrico Dini, ingeniero e inventor, creó otra enorme impresora 3D para crear edificios completos a partir de simple arena, como si fuera una escultura la va formando capa a capa. Dini asegura que se pueden crear incluso catedrales modernas, y muchos edificios con esta nueva técnica.

• También podemos encontrar ropa y moda impresa en 3D. Posiblemente ésta no será la más asombrosa de las aplicaciones que hemos visto en este artículo, pero si podría ser la más común en un futuro no muy lejano, y la que podría aportar más beneficios ecológicos aunque a primera vista parezca lo contrario. Una forma de impresión dentro de este tipo de tecnología, utiliza rayos ultravioleta para fundir capas de polvo termoplástico reciclable, las cuales no dejan ningún tipo de desperdicio del material utilizado. La fabricación de ropa se podría centralizar, consiguiendo reducir los tiempos de desplazamiento, conlleva menos trabajo, con lo cual el tiempo de producción se puede reducir a unas pocas horas en lugar de semanas, como ocurre en estos momentos. Hoy en día se están creando estructuras textiles flexibles, sin costuras, olvidándose de todo el proceso de corte, confección y cosido. Las prendas hechas con esta técnica son como una segunda piel, las posibilidades de realizar ropa a medida son infinitas y totalmente eficaces ¿Cómo será la ropa que se utilizará en el futuro, se seguirá utilizando hilo y aguja?

• La NASA actualmente esta investigando el llevar a la Estación Espacial Internacional alimentos ricos en proteínas envasados al vacío, junto con su correspondiente impresora 3D, para que los astronautas se impriman su propia comida, un buen filete, por ejemplo. Grandes marcas comerciales están probando con afamados deportistas algunos de sus productos adaptados a las necesidades especificas de cada uno de esos atletas. Nike, sin ir más lejos, en la Super Bowl, estrenó unos tacos de nailon para unas zapatillas, creados mediante impresión 3D, con las que se mejoraba la tracción de los deportistas en el momento de comenzar la carrera. Pronto se crearan empuñaduras especiales para raquetas, o plantillas para calzado, adaptadas totalmente a las características de cada deportista y así evitar lesiones posteriores…

Estos son unas simples pinceladas de todo lo que se puede hacer, o de lo que se está haciendo ya mediante impresión 3D, quizá lo más llamativo, aunque se puede aplicar a casi cualquier sector que se nos ocurra, instrumentos de música, armamento, tecnología, deportes, alimentación, electrodomésticos y mucho más. En cualquier gremio industrial pueden tener cabida, y no sólo eso, en nuestra propia vida, en nuestro propio ambiente, y en nuestra propia casa, también la tiene. Sin duda es una nueva forma de crear, de relacionarnos con el entorno, imprimiendo el mundo que nos rodea, o una nueva revolución industrial, tal y como lo definen muchos especialistas… El propio Barack Obama, en su discurso sobre el estado de la Unión del 2013 dijo: «La impresión 3D tiene el potencial de revolucionar la manera en que hacemos casi todo». Obama está impulsando un plan para promover el introducir una impresora de esta tecnología en cada aula de EEUU.

Si te ha gustado esta entrada, y quieres saber más sobre el tema, continua leyendo la segunda parte en la que encontrarás algunos interesantes desarrollos que giran entorno a esta nueva tecnología, incluyendo también desarrollos para nuestro querido iPad, y las conclusiones finales de todo lo aquí expuesto.

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