Impresión 3D para todos

He estado ahí y lo que vi fue inmenso, un cielo que mis ojos no alcanzaron a cubrir

Aunque vivimos en un mundo de 3 dimensiones, hemos acostumbrado a nuestra mente a verlo en 2. La televisión es un claro ejemplo, desde que tenemos uso de razón vemos a los seres humanos y a las cosas de manera plana. Quizás por esta razón en ciertas ocasiones, personas a las que les hablo de la impresión 3D tienen dificultad en aceptar que podemos crear objetos tangibles que tengan un volumen y un peso.

No los culpo, la primera vez que escuché el término impresión 3D, mi mente pensó de inmediato en una impresora de tinta. Lo absurdo de la idea es la negación a aceptar salir del aspecto plano.

¿Qué es la impresión 3D?

Dicho de manera sencilla, es un proceso de fabricación utilizado para sintetizar un objeto que tenga tres dimensiones. El proceso es controlado por una computadora creando capas sucesivas de material hasta formar el objeto que deseamos.

¿No fue sencillo? lo iremos simplificando.

Antes de eso, es importante mencionar que la impresión 3D no es un proceso de fabricación nuevo, en lo años 80, 3 fuentes diferentes trabajaron en un proceso denominado estereolitografía, que crea objetos a través de la solidificación de líquidos fotopoliméricos mediante un láser ultravioleta. Actualmente existen otros procesos como el sinterizado selectivo por láser y el modelado por deposición fundida o MDF, el cual es el que ha ganado popularidad en los últimos años.

Una vez que salimos de esta introducción necesaria, ¿Por qué no decir que la impresión 3D es el medio para hacer nuestras ideas realidad?

Hace algunos años esta tecnología estaba disponible solo para grandes corporaciones debido a su alto costo. La expiración de patentes ha permitido que se desarrollen impresoras 3D más baratas y que proliferen las empresas de prototipado y de generación de producto.

Dentro de este boom, al que Jeremy Rifkin ha llamado el inicio de la tercera revolución industrial, se encuentra también el rejuvenecimiento de la práctica “Hazlo tú mismo (DIY – Do it yourself)” asociada con movimientos anticapitalistas, pero que ha evolucionado hacia una filosofía de crear e innovar, tomando las herramientas que tiene a la mano la tecnología y generando una cultura de generación de nuevos y desafiantes productos creados por personas comunes que no tienen necesariamente un grado universitario o técnico, pero que han encontrado un espacio dentro de lo que muchos han bautizado como la cultura Maker. (De esto hablaremos en el próximo artículo)

Impresión 3D significa también, “lo puedo pensar y también lo puedo fabricar”.

Como mencionaba hace un momento MDF es el método que ha ganado mayor popularidad, tanto por el precio de las impresoras disponibles como por la relativa facilidad de impresión y obtención de materia prima.

En este proceso un filamento de plástico pasa por un extrusor que se encuentra a una temperatura mayor a los 100 grados centígrados (la temperatura difiere debido a varios factores), el cual funde el plástico haciéndolo maleable; mientras todo esto sucede la impresora mantiene en movimiento al extrusor o a la plataforma de impresión de acuerdo al objeto que estemos creando e irá colocando el plástico fundido capa por capa hasta ir completando la impresión. La temperatura ambiental cumple un factor clave, ya que luego de colocar el plástico fundido sobre la capa que debemos formar, la diferencia de temperaturas entre el extrusor y el medio ambiente provocarán un choque térmico que solidificará nuevamente el plástico. El movimiento del extrusor o de la plataforma depende de la impresora, hay algunas que no permiten que su extrusor se mueva en lo absoluto, quizás para mantener la temperatura de fundición estable, detalles que son importantes de investigar antes de decidirnos por una máquina.

Impresión MDF

El proceso MDF funde el plástico y va colocándolo en la capa actual de la impresión.

Yendo a los detalles
Nos hemos centrando en la impresión del tipo MDF ¡y con buenas razones! Actualmente, y dependiendo de nuestra ubicación geográfica, podemos comprar una impresora 3D hasta en $500 USD, un valor mucho más bajo si comparamos que una impresora costaba $2499 USD a finales del 2013. Lo que ha marcado la diferencia es el avance de la tecnología, su disponibilidad y bajo costo, y  que han aparecido marcas que han generado productos para el mercado del hogar.

En este tipo de impresión hay dos tipos de plástico usados, PLA: Poly(lactic acid) o poliácido láctico y ABS: Acrylonitrile butadiene styrene o Acrilonitrilo butadieno estireno. Aunque sus nombres suenen complicados, adquirir un rollo de PLA o de ABS para impresión 3D es fácil y de bajo costo. Un rollo de PLA de 1 kg puede costar alrededor de $25.88 USD, el precio dependerá principalmente del color del rollo y en ocasiones del fabricante.

Rollos de filamento PLA de varios colores

¿Pero, 1 kilogramo es suficiente para empezar? Más que suficiente, con esta cantidad pueden pasar horas y horas haciendo muchas impresiones. Tomen el ejemplo de la imagen que sigue, Han Solo en Carbonita con una dimensión de 188.21 x 81.25 x 30.12 milímetros usa solamente 86.62 gramos, ¿fantástico no?

Han Solo en Carbonita

Haz tu propio Han Solo en carbonita

El PLA es un plástico que se obtiene a partir el almidón de maíz, de la yuca o de la caña de azúcar, es biodegradable y mantiene propiedades semejantes a las del tereftalato de polietileno o PET, utilizado en los envases de bebidas, de aquí nace la pregunta, ¿podremos reciclar botellas para crear filamento?

Ok, ya tengo claro lo que es una impresión 3D, pero, ¿Cómo hago los modelos?

En este punto iré al grano, puedes obtener modelos desde varias páginas especializadas en internet, mi favorita es Thingiverse, en ella encontrarán modelos listos para imprimir y muchas veces con las instrucciones para hacerlo bien; si, esto no es soplar y hacer botellas :), pero ya lo hablaremos al final. La otra fuente es que lo hagas tú mismo.

Solo voy a mencionar a los dos proyectos que, desde mi punto de vista, son los más sencillos y de menor costo para crear nuestro modelado:

  • Sketchup: es un freeware que tiene una opción para una versión pro con un costo. Es fácil de instalar, está disponible para Windows y Mac y es muy fácil de usar, hay tutoriales de inicio muy sencillos. La versión estándar no tiene costo y es suficiente para iniciar y crear modelos medianamente avanzados.
  • Tinkercad: es un servicio de diseño disponible en línea, lo cual quiere decir que no debes instalarlo en tu máquina, simplemente trabajas desde el navegador. Es gratis y tiene formas básicas pre-concebidas con las cuales inicias tu modelado.

Existen otros, la industria se está volviendo fuerte y ya existen soluciones más profesionales de Autodesk y Dassault Systemes – Solidworks -.

Tinkercad

Tinkercad es una solución de diseño en línea

Sketchup

Sketchup es un software de diseño en 3D disponible para windows y mac

¿Recuerdan que hablamos de la estereolitografía? Chuck Hull fue una de las primeras personas en trabajar con este proceso, su mayor contribución fue el diseño del formato STL, el cual es casi un estándar en la industria y la mayoría de impresoras 3D lo utilizan para crear sus diseños. Esto es importante porque no importa en qué software diseñes tus objetos, al final tendrás que exportarlos o guardarlos como un archivo STL para que tu impresora lo lea y entienda lo que va a crear, “capa por capa”. Decía que casi es un estándar, pero la realidad es que la industria está trabajando en nuevos formatos, ya que STL solo tiene información del objeto pero no mantiene información sobre el tipo de material y su color. El formato que está ganando fuerza y al que varias compañías se empiezan a sumar es 3mf. En el caso de Sketchup se debe instalar un plugin que permite exportar el diseño al formato STL, esto es sencillo y se hace desde el mismo software, si no logras encontrarlo escríbeme y te guiaré.

¿Esto quiere decir que vamos a poder imprimir el material que queramos y el color que necesitemos? ¡Quizás! La tecnología está avanzando más rápido, hace solo diez años aún dependíamos de líneas telefónicas fijas, el costo de la llamada celular era alto, hoy tenemos más procesamiento en nuestras manos que el que tenían en la sala de comando del proyecto Apollo 13 y las comunicaciones no dependen de un lugar, ¿Dónde creen que estaremos en 10 años más?

Cerrando el círculo

La impresión 3D, aún sigue siendo un proceso en evolución y hay mucha tela que cortar, lo importante es que si estás decidido a usar esta nueva tecnología tengas la mente abierta para todos los desafíos que se te puedan presentar, y no son pocos. Una de las cosas importantes es que tienes que diseñar tu modelo de acuerdo a cómo lo vas a imprimir, este quizás es el primer mandamiento de la impresión 3D porque te obliga a estudiar las limitaciones de tu impresora.

Allá por el año 2014 cuando trabajaba para una empresa de prototipado y diseño de productos, tuvimos un daño en el extrusor de nuestra impresora, entre reposiciones y arreglos el fabricante nos envió 3 extrusores más, pero los problemas continuaban. Decidimos tomar el problema en nuestras manos y aprender a arreglar nuestro extrusor. Leímos además bastantes foros, aprendimos a modificar la temperatura de fundición de nuestra impresora desde archivos de comando, entre otras cosas. La clave es nunca dejarse vencer.

¿Pero por donde iniciar?

Es probable que aún no tengas los recursos para comprar una impresora, no importa; en el mundo han proliferado los espacios donde un entusiasta puede ir y usar no solo impresoras 3D, sino también máquinas cortadoras láser, equipos para pintado y carpintería, entre otras cosas. Estos espacios se llaman Fablabs y son parte de esta nueva cultura Maker que ha ido emergiendo, no hablaré de ellos por el momento, solo adicionaré que si eres nuevo no te preocupes, en el fablab te enseñarán a usar sus máquinas y una vez que lo hagas te dejarán para que camines solo, recuerda primero se debe aprender a gatear.

Les dejo este artículo de Wikipedia donde encontrarán un listado de fablabs en varias partes del mundo, también pueden encontrar más información en fablabs.io.

¿Eso es todo? No. Repasemos el proceso un instante: primero modelamos el objeto que queremos imprimir, luego lo imprimimos y finalmente debemos darle acabado; esto último es necesario porque aunque el modelado sea perfecto y fijemos el modo de impresión en la calidad máxima, siempre se puede mejorar el resultado, trabajando la superficie, pintándola, haciendo cortes o rebajando su espesor. El nivel de perfección te lo pones tú mismo.

Quienes ya tengan experiencia en imprimir en 3D saben que al haber llegado a este punto del artículo aún faltan muchas cosas por añadir, es cierto, hay todo un mundo detrás de la impresión 3D, un mundo tan grande como el mundo de hacer prototipos; mi objetivo es romper ese cristal que separa su mente de la realidad y que pongan manos a la obra y se arriesguen a empezar a crear sus modelos.

¿Cómo comprar un impresora 3D?

Este no es un tema trivial, pero si van a hacer una inversión de este tipo les voy a algunas recomendaciones:

  • Revisa todas las reseñas de la máquina y trata de fijarte siempre en los usuarios que dieron 2 o 3 estrellas, hay problemas que estos usuarios encontraron que nadie más lo hizo porque a lo mejor no le dan tanto uso a la impresora.
  • Trata de comprar una impresora que tenga un distribuidor cercano. ¿Recuerdan nuestro problema con el extrusor? Pues nosotros debíamos esperar a que nos envíen uno desde USA a Ecuador, ese proceso tomaba por lo menos 10 días, diez días en los cuales nuestra impresora estuvo parada por completo.
  • Revisa datos proporcionados por el fabricante sobre el extrusor, si tiene un tiempo de vida máximo, las temperaturas a las que trabaja, si tiene repuestos, o si tu lo puedes reparar.
  • En lo posible compra un impresora que no esté diseñada para usar su propio filamento. Hay algunas impresoras que movilizan el extrusor y el compartimiento para el filamento está diseñado para usar su propio carrete, lo cual te obliga a enrollar un filamento de otra marca en ese carrete y créeme vas a encontrar problemas.
  • Precio, si eres nuevo no hagas un inversión fuerte, busca un equipo de menos de $1000 USD y aprende a imprimir, con el tiempo te garantizo que desarmarás tu impresora y te volverás un experto, solo en ese momento piensa en un equipo de mayor performance.

Información sobre calidad de impresión, aperturas del extrusor, etc., son importantes pero algunas son estándares, por ejemplo la apertura para un filamento de PLA es de 1.75 mm y para ABS de 3 mm, y obviamente hay impresoras para PLA o para ABS, si fuera mi decisión le apostaría a una de PLA.

¿Me queda algo más por decir? Si, hay muchas cosas pendientes que seguramente iré publicando poco a poco en este blog, pero estoy seguro que encontrarán más información en internet, la paciencia y dedicación hacen la diferencia en este mundo.

Si están en Ecuador, AsiriLabs un fablab que se encuentra en Guayaquil, dictará un curso de impresión en 3D que incluye su propia impresora, el precio es muy atractivo así que les recomiendo dar una vuelta por su página de Facebook.

No hablé de las aplicaciones en la industria, pero no creo que sea necesario, ya a estas alturas ustedes pueden imaginarse todo lo que se puede hacer con la impresión 3D.

Nos vemos en el próximo artículo los dejo con algunas impresiones.

Diseño e impresión de colgador de tazas

El diseño preliminar en papel es esencial, eso te permitirá modelar más rápido y mejor en sketchup

Antes de imprimir asegurate de pasar tu archivo STL por un servicio de corrección de errores uno de ellos es makeprintable.com

El resultado impreso probablemente requiera un trabajo adicional, lijado, pintado, lo que sea necesario para que tenga el nivel de calidad que tú quieres.

De la idea a la aplicación, la impresión 3D nos puede ayudar a resolver problemas puntuales.

Sujetador para reflector

Noten que este sujetador se imprimió pensando en la cara más grande, esto es una máxima en el diseño del objeto.

Este diseño tiene algunos detalles puntuales que me sirven solo a mí, como el orificio por donde pasa el cable del reflector. La ventaja de la impresión 3D es que es de bajo costo para producciones puntuales.

Base para tripode para iphone 5

¿Por qué comprar uno si lo puedes hacer tú mismo? Estas son algunas de las cosas que te empiezan a pasar por la cabeza cuando te metes de lleno en la impresión 3D.

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