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

Coche totalmente heco mediante impresi√≥n 3DLa impresi√≥n en tres dimensiones, es algo relativamente nuevo, aunque lleva alg√ļn tiempo en pleno desarrollo. Particularmente sab√≠a y s√© de su utilizaci√≥n en algunos campos espec√≠ficos, pero lo que me ha llamado poderosamente la atenci√≥n es el ver algunas utilidades diferentes e incluso asombrosas. Posibilidades inmensas es lo que se nos presenta con esta tecnolog√≠a ya no tan nueva, un aut√©ntico “caramelo” para artistas, creativos, cient√≠ficos, empresarios, y para cualquier usuario que conciba una idea con volumen y la quiera materializar r√°pidamente. 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 m√°quina inventada para realizar lo que su propio nombre indica, creaci√≥n “r√°pida” de prototipos u objetos reales mediante “impresiones” de dise√Īos 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, llam√©mosla convencional, sirve para imprimir hojas de papel o similares de nuestros dise√Īos en un solo plano, con dos dimensiones (CAD 2D), este tipo de impresoras son capaces de dar volumen, cuerpo, a los dise√Īos en 3 dimensiones (CAD 3D). Pero no s√≥lo se puede imprimir con volumen un dise√Īo o prototipo, algo que s√≥lo exista en nuestra mente, tambi√©n, y esto es una caracter√≠stica muy importante, se puede hacer desde un objeto que ya existe mediante un esc√°ner 3D. El objeto puede estar en contacto directo¬† con dicho esc√°ner o sin √©l, √©stos crean una especie de nube de puntos a partir de muestras geom√©tricas 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 Рimprimir 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 b√°sico, pero al igual que en 2D, existen varios tipos de impresoras seg√ļn el m√©todo 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 impresi√≥n en distintos colores. El resultado es bastante fr√°gil dado que el composite utilizado suele estar hecho a base de escayola o celulosa. Luego la pieza puede ser sometida a una infiltraci√≥n para darle m√°s consistencia, e inclusive, conseguir piezas flexibles. Este m√©todo es m√°s r√°pido y menos costoso que el resto.
  • ¬†Impresoras 3D l√°ser: el polvo es polimerizado mediante una energ√≠a transmitida por un l√°ser. El resultado despu√©s es sumergido en un l√≠quido para hacer que las zonas polimerizadas se solidifiquen. La pieza resultante es mucho m√°s resistente, pero el proceso es m√°s lento y tambi√©n m√°s costoso.
  • Impresora 3DImpresoras con inyectores de pol√≠meros: es otro tipo de tecnolog√≠a en impresi√≥n 3D, funciona inyectando resinas en estado l√≠quido, y “curadas” con luz ultravioleta. La base de los pol√≠meros es acr√≠lica con diferentes propiedades, flexibilidad, resistencia, colores, etc. Es muy precisa, y las piezas est√°n totalmente terminadas al acabar el proceso de impresi√≥n, no hay tiempo de espera. Es la primera forma de esta tecnolog√≠a que ha conseguido inyectar dos materiales diferentes, y con distintas propiedades a elegir, casi a la carta, resulta tambi√©n bastante costosa aunque cada vez lo va siendo menos.

Como √ļltimo dato en este apartado, cabe se√Īalar que esta tecnolog√≠a comenz√≥ en los a√Īos ochenta y se ha ido desarrollando poco a poco. Actualmente est√° en plena expansi√≥n, por lo que cada d√≠a las m√°quinas est√°n siendo m√°s asequibles, incluso hoy en d√≠a lo est√°n empezando a ser para la l√≠nea dom√©stica. Actualmente est√°n siendo utilizadas como uso productivo de determinadas industrias y empresas de diversos sectores. El d√≠a que sean lo suficientemente econ√≥micas para que compense verdaderamente el tener una en casa, sin duda ser√° el comienzo de una aut√©ntica revoluci√≥n tecnol√≥gica, su potencial es enorme y casi infinito, si quieres saber el porqu√© contin√ļa leyendo a continuaci√≥n lo mucho que se puede hacer con ellas‚Ķ

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.

‚ÄĘ En medicina quir√ļrgica y forense, no s√≥lo se est√°n usando en series televisivas, lo cierto es que se est√°n usando ya en la vida real. El laboratorio m√°s grande del mundo, ubicado en EEUU, utiliza hoy esta t√©cnica para realizar identificaciones en las que no se pueden usar m√©todos convencionales, huellas dactilares, restos de ADN, etc. Se est√°n utilizando incluso para reconstruir los rostros de personajes famosos de la historia, como hacen en la propia medicina forense. Tambi√©n se est√°n utilizando en operaciones de cirug√≠a compleja. Se imprimen los modelos de v√©rtebras y cr√°neos por anticipado, lo cual posibilita al cirujano la visualizaci√≥n y planteamiento de la intervenci√≥n con mucha precisi√≥n, agilizando de esta manera todo el proceso. Incluso recientemente, en este √ļltimo mes de febrero, se ha creado el coraz√≥n de un beb√© de 14 meses mediante este tipo de impresoras, para poder realizar una operaci√≥n bastante compleja. Con el coraz√≥n impreso del beb√©, se hicieron varias pruebas previas para as√≠ tener el m√≠nimo riesgo de fallos en la intervenci√≥n posterior. Podemos a√Īadir tambi√©n otros usos en medicina, la creaci√≥n de pr√≥tesis perfectas, a medida, tanto de miembros que han sido amputados, Feto en escultura 3Dcomo la impresi√≥n de piezas dentales que necesitan ser reemplazadas. Incluso, aunque no es medicina propiamente dicho, se est√°n 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 est√©tico bastante dudoso, pero se est√° haciendo ya.

‚ÄĘ Impresi√≥n de √≥rganos humanos, en este camino tecnol√≥gico, aplicado a la Ciencia, dieron un paso bastante grande con algo muy peque√Īo, la impresi√≥n de una vena. Los cient√≠ficos de Organovo Novogen, crearon la primera impresora capaz de imprimir venas humanas. Esta impresora es cargada con cartuchos de “bio-tinta”, que act√ļa como material para mantener la forma deseada en las c√©lulas. Posteriormente, un potente ordenador controla el proceso de impresi√≥n, construy√©ndola capa a capa. Gracias a este “peque√Īo” √©xito, los cient√≠ficos est√°n investigando con mucho inter√©s y entusiasmo, para poder conseguir √≥rganos mucho mayores, como un coraz√≥n, un pulm√≥n, etc. Todav√≠a est√° un poco lejano el d√≠a de poder conseguirlo, aunque se cree que dentro de 10 a√Īos aproximadamente ya se habr√° logrado y se estar√°n implantando √≥rganos creados con impresoras 3D.

Arte, personajes y personas

Si todo lo que hemos dicho anteriormente, tiene unas aplicaciones pr√°cticas impresionantes, no menos impresionantes me parecen las aplicaciones art√≠sticas y creativas que pueden tener. El poder plasmar un objeto en la realidad, cualquier forma con volumen que forme parte tan s√≥lo de una idea en nuestra mente, y que pueda ser materializado en tan poco tiempo, es algo “m√°gico”, sencillamente. Pero no s√≥lo lo encuentro ideal para personas creativas, realmente lo puede ser para cualquiera.

‚ÄĘ En el Cine, y en el presente, ya se sabe de algunas conocidas y reconocidas pel√≠culas, que han empleado la impresi√≥n 3D, o prototipado r√°pido, para realizar en ellas desde maquetas, hasta trajes hechos completamente a medida. En la pel√≠cula de “Avatar”, se realizaron maquetas de cada “na’vi”, de los ind√≠genas de la ficticia luna Pandora. En “Los mundos de Coraline”, pel√≠cula de animaci√≥n en 3D, se utilizo tambi√©n maquetas de todo tipo hechas tambi√©n con esta t√©cnica. “Iron Man 2”, se benefici√≥ especialmente de estas impresoras con las armaduras de cuerpo entero que luc√≠an los actores.

Zapatos hechos con impresi√≥n 3D‚ÄĘ En el Arte y la creatividad, las posibilidades se hacen casi infinitas. Podemos hacer pr√°cticamente casi todo lo que se nos pase por la mente, incluso objetos imposibles f√≠sicamente hablando, dif√≠ciles de fabricar de otra manera con otras t√©cnicas; anillos totalmente macizos y enlazados entre s√≠, u objetos contenidos dentro de otros, que no habr√≠a manera de materializarlos sin la intervenci√≥n de estas m√°quinas, son algunos ejemplos. Esculturas art√≠sticas, decoraci√≥n de interiores (l√°mparas, material de oficina, muebles, etc.), complementos de moda (bolsos, anillos, pendientes, zapatos, etc.), complementos tecnolog√≠a (fundas smartphones y tablets) son algunos de los objetos que ya se est√°n realizando. Impresionante todo el potencial que nos ofrecen‚Ķ

‚ÄĘ Con lo que se denomina escultura 3D, podemos tener f√°cilmente una escultura de nosotros mismos, a escala reducida, en cuesti√≥n de poco tiempo, y mediante un simple paso, casi como hacerse una foto. Unos potentes esc√°neres 3D se encargan de recoger toda la informaci√≥n necesaria sobre las personas, despu√©s un ordenador procesa toda la informaci√≥n recogida, y por √ļltimo, una impresora se encarga de sacar una r√©plica de cualquier de nosotros, de cuerpo entero o s√≥lo el busto, a elegir. Hay varias empresas que se dedican ya a ello en distintos pa√≠ses, y tambi√©n en el nuestro.

‚ÄĘ Esta t√©cnica tambi√©n est√° al servicio de las propias personas, como en el caso de los invidentes. Desde 2009, viene desarroll√°ndose un proyecto que pretende dar la oportunidad de deambular eficazmente, a trav√©s de una maqueta o modelado exacto de una ciudad, a las personas ciegas o con graves problemas de visi√≥n. Dicho proyecto se denomina HaptoRender, es colaborativo para la creaci√≥n de mapas libres y editables, con los datos geogr√°ficos que proporcionan los usuarios, y que son almacenas en OpenStretMap (wiki de datos geogr√°ficos libres). Mediante este proyecto, y con este sistema 3D, los mapas h√°pticos (t√°ctiles) pueden f√°cilmente ser creados mediante estas impresoras, y mostrar caminos con caracter√≠sticas 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.

‚ÄĘ Aunque cuando nos imaginamos un coche en el futuro, siempre pensamos que √©ste pueda volar o que se maneje a s√≠ mismo, lo cierto es que lo que se ha hecho hasta ahora m√°s avanzado, y con un estilo bastante futurista, es un coche totalmente fabricado mediante una impresora 3D. Urbee (es la imagen que ilustra esta entrada), √ļnico en el mundo por el momento, es el nombre de este veh√≠culo prototipo terminado totalmente en 2013. En la actualidad est√°n en periodo de crowdfunding para poner en marcha un segundo prototipo, Urbee 2. Podemos decir de √©l que aparte de estar hecho, interior y exterior, totalmente con impresi√≥n 3D, es un coche muy ecol√≥gico por sus caracter√≠sticas especiales, utiliza energ√≠a e√≥lica y electricidad como combustible. Realmente es muy bonito e impresionante ¬Ņqu√© camino se estar√° abriendo ante nuestros ojos, y cu√°l puede ser el desarrollo de esta t√©cnica aplicada a veh√≠culos? ¬Ņpodremos decidir en un futuro totalmente c√≥mo queremos que sea nuestro propio coche?

‚ÄĘ Pues si un veh√≠culo nos parece algo especial para poder ser impreso, imaginaos lo que puede suponer una casa o un edificio, y a tama√Īo real, no una maqueta que para esos menesteres llevan ya tiempo utiliz√°ndose estas m√°quinas. Behrokh Khoshnevis, profesor del Sur de California, lleva a√Īos desarrollando una gran m√°quina rob√≥tica 3D, que va imprimiendo, cual impresora de tinta convencional, capas y capas de hormig√≥n, hasta llegar a hacer la estructura deseada incluyendo ventanas, terrazas, huecos de puertas y todo lo necesario. Por supuesto, el sistema tambi√©n utiliza un potente ordenador y un software espec√≠fico CAD. En la actualidad est√° muy desarrollado ya, enGran impresora 3D para fabricar casas enero de este mismo a√Īo se anuncio p√ļblicamente que ya son capaces de hacer casas completas con este sistema en tan s√≥lo un d√≠a‚Ķ alucinante el potencial de este tipo de tecnolog√≠a. Y no ha sido el √ļnico, tambi√©n Enrico Dini, ingeniero e inventor, cre√≥ 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 t√©cnica.

‚ÄĘ Tambi√©n podemos encontrar ropa y moda impresa en 3D. Posiblemente √©sta no ser√° la m√°s asombrosa de las aplicaciones que hemos visto en este art√≠culo, pero si podr√≠a ser la m√°s com√ļn en un futuro no muy lejano, y la que podr√≠a aportar m√°s beneficios ecol√≥gicos aunque a primera vista parezca lo contrario. Una forma de impresi√≥n dentro de este tipo de tecnolog√≠a, utiliza rayos ultravioleta para fundir capas de polvo termopl√°stico reciclable, las cuales no dejan ning√ļn tipo de desperdicio del material utilizado. La fabricaci√≥n de ropa se podr√≠a centralizar, consiguiendo reducir los tiempos de desplazamiento, conlleva menos trabajo, con lo cual el tiempo de producci√≥n se puede reducir a unas pocas horas en lugar de semanas, como ocurre en estos momentos. Hoy en d√≠a se est√°n creando estructuras textiles flexibles, sin costuras, olvid√°ndose de todo el proceso de corte, confecci√≥n y cosido. Las prendas hechas con esta t√©cnica son como una segunda piel, las posibilidades de realizar ropa a medida son infinitas y totalmente eficaces ¬ŅC√≥mo ser√° la ropa que se utilizar√° en el futuro, se seguir√° utilizando hilo y aguja?

‚ÄĘ La NASA actualmente esta investigando el llevar a la Estaci√≥n Espacial Internacional alimentos ricos en prote√≠nas envasados al vac√≠o, junto con su correspondiente impresora 3D, para que los astronautas se impriman su propia comida, un buen filete, por ejemplo. Grandes marcas comerciales est√°n probando con afamados deportistas algunos de sus productos adaptados a las necesidades especificas de cada uno de esos atletas. Nike, sin ir m√°s lejos, en la Super Bowl, estren√≥ unos tacos de nailon para unas zapatillas, creados mediante impresi√≥n 3D, con las que se mejoraba la tracci√≥n de los deportistas en el momento de comenzar la carrera. Pronto se crearan empu√Īaduras especiales para raquetas, o plantillas para calzado, adaptadas totalmente a las caracter√≠sticas de cada deportista y as√≠ evitar lesiones posteriores…

Estos son unas simples pinceladas de todo lo que se puede hacer, o de lo que se est√° haciendo ya mediante impresi√≥n 3D, quiz√° lo m√°s llamativo, aunque se puede aplicar a casi cualquier sector que se nos ocurra, instrumentos de m√ļsica, armamento, tecnolog√≠a, deportes, alimentaci√≥n, electrodom√©sticos y mucho m√°s. En cualquier gremio industrial pueden tener cabida, y no s√≥lo eso, en nuestra propia vida, en nuestro propio ambiente, y en nuestra propia casa, tambi√©n la tiene. Sin duda es una nueva forma de crear, de relacionarnos con el entorno, imprimiendo el mundo que nos rodea, o una nueva revoluci√≥n industrial, tal y como lo definen muchos especialistas… El propio Barack Obama, en su discurso sobre el estado de la Uni√≥n del 2013 dijo: “La impresi√≥n 3D tiene el potencial de revolucionar la manera en que hacemos casi todo”. Obama est√° impulsando un plan para promover el introducir una impresora de esta tecnolog√≠a 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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