Las impresoras 3D también pueden con la cerámica

Las impresoras 3D también pueden con la cerámica.

El patrón de panal seguido en la impresión añade un extra de resistencia al material cerámico.
El patrón de panal seguido en la impresión añade un extra de resistencia al material cerámico. HRL LABORATORIES, LLC

Con el calor suficiente, no hay material que se le resista a una impresora 3D. Primero fueron los plásticos y materias orgánicas blandas como el chocolate. Después le tocó el turno al acero y, más recientemente al vidrio. Pero la cerámica es otra cosa. No solo no se funde como los otros materiales, su proceso de fabricación exige una presión y temperaturas que la hacían inmune a los encantos de la impresión 3D. Sin embargo, un grupo de ingenieros ha encontrado la manera de usar una impresora comercial para conseguir estructuras cerámicas mucho más resistentes que las industriales.

La cerámica, el gres, la porcelana o los azulejos son materiales a base de arcillas (silicatos de aluminio) cuyo método de fabricación básico se remonta al Neolítico. A escala industrial, mediante un procesado denominado sinterizado, la arcilla en polvo es sometida a prensado con miles de kilos de presión por centímetro cuadrado y cocción por encima de los 1.500º. Una vez elaborada la pieza, solo materiales tan duros como el corindón o el diamante la pueden mecanizar, así que las piezas defectuosas suelen acabar en la basura.

En los años 60, el descubrimiento de polímeros (macromoléculas) de materiales cerámicos facilitó la fabricación de la cerámica pero no hasta el punto de que una impresora pueda con ella. Hay unas cuantas impresoras 3D que se han atrevido a trabajar con partículas cerámicas disueltas en resinas fotosensibles o polvos cerámicos fundibles, pero sus resultados son tan lentos de obtener, toscos, simples y frágiles que algunos pioneros como Shapeway desistieron de imprimir cerámica.

“Nuestro nuevo proceso de impresión 3D nos permite aprovechar todas las grandes propiedades de la cerámica, como si gran dureza, su resistencia, su alta refracción o su resistencia a la corrosión y la abrasión”, dice Tobias Schaedler. Este científico de materiales y sus colegas de los Laboratorios HRL (EE UU) han encontrado la manera de sortear los problemas que plantea este material tan duro y frágil a la vez. “Hasta ahora, los elementos cerámicos eran muy difíciles de fabricar porque necesitan ser consolidados mediante el sinterizado de los polvos, lo que introduce el problema de la porosidad y limita tanto las formas a conseguir como la resistencia”, comenta Schaedler.

El nuevo proceso usa impresoras 3D ya existentes en el mercado

Lo que ellos han hecho ha sido convertir materiales artificiales precursores de la cerámica como el siloxano o el silazano en resinas sensibles a la luz ultravioleta. Como con los modernos empastes, la resina se endurece al aplicarle luz. Los investigadores usaron una impresora 3D (una Form 1+ de Formlabs) para imprimir desde un sacacorchos hasta varias estructuras en forma de malla o panal. Para el primero, usaron una de las técnicas dominantes en la impresión 3D, la estereolitografía. Pero para las estructuras, recurrieron a un original sistema de guiado de la luz (SPPW) que iba endureciendo la resina siguiendo un patrón determinado.

“Usando la estereolitografía, se necesitan de cuatro a ocho horas para tener una estructura de cinco centímetros. Con nuestro proceso SPPW, podemos imprimir paneles de 2 cm de grosor en 60 segundos, pero la forma se limita a mallas, panales de abeja o estructuras similares”, explica Schaedler.

El siguiente paso fue endurecer las impresiones mediante la cocción. Para ello usaron el procedimiento de pirólisis, horneando los materiales a 1.000º y en ausencia de oxígeno. Con ello consiguieron unas cerámicas, en particular las impresas con SPPW, de muy baja porosidad y una gran resistencia al corte y la presión. “Logramos una cerámica plenamente densa con una resistencia 10 veces mayor que la de las espumas cerámicas convencionales”, asegura el científico de materiales.


El microscopio electrónico muestra la ausencia de poros en la malla (arriba) y las marcas y fracturas en el sacacorchos.
El microscopio electrónico muestra la ausencia de poros en la malla (arriba) y las marcas y fracturas en el sacacorchos. ECKEL ET AL.

Sin embargo, la necesidad de la pirólisis aleja la impresión de cerámica del fenómeno de democratización que vive la impresión 3D, donde casi cualquiera puede imprimir ya casi cualquier cosa. “Para la pirólisis solo necesitas un horno que pueda alcanzar los 800º en una atmósfera inerte (argón o nitrógeno, no aire). Muchos artistas usan este tipo de hornos en sus estudios. Uno de esos cuesta entre 2.000 y 4.000 dólares y la impresora la compramos por unos 3.000. Así que creo que cualquiera puede hacerlo en su garaje”, replica Schaedler.

En todo caso, los autores de este avance, publicado en la revista Science, dejan claro que se trata de un primer paso y que, como pasó con otros materiales, como el plástico o el acero, la impresión 3D de cerámica avanzará siguiendo sus pasos: cada vez más objetos, mayor calidad y menor coste. En el caso de las cerámicas, Schaedler, estima que aún faltan unos cinco años para que el proceso sea una realidad comercial. Para entonces, cree que no se tratará de imprimir un sacacorchos o unas cuantas baldosas para casa, sino para algo más sofisticado, “desde componentes de motores de reacción y vehículos hipersónicos a intrincadas partes de dispositivos de microelectrónica”.

Origen: Las impresoras 3D también pueden con la cerámica.

Fabricación aditiva

Fabricación aditiva 3d, por SLS

Seguimos con el repaso a las diferentes tecnologías de impresión 3D con las que trabajamos en Printed Dreams.Hoy toca hablar de la tecnología SLS (Sinterizado selectivo por láser), la cual está basada en el uso de un láser de alta potencia para fusionar el material con el que estemos trabajando (nylon, metales, plásticos…).El modo de funcionamiento de esta tecnología esta basado en la solidificación de finas capas de polvo de diferentes materiales mediante el láser anteriormente comentado.

La impresora 3D deposita una fina capa de polvo de aproximadamente 0,1 mm y el láser solidifica la parte deseada para la construcción de la pieza, posteriormente realiza otra vez otra deposición del material volviendo a solidificar las partes deseadas.

Fuente: Wikipedia:

En este artículo vamos a dejar fuera los metales (los cuales explicaremos en posteriores artículos). Los materiales mas habituales utilizados con SLS son poliamidas basadas en nylon y derivados de estas (PA+ fibra de vidrio, PA+ aluminio, PA+ fibra carbono…).Tecnología 3D ideal para industria.

Normalmente las piezas obtenidas con esta tecnología de fabricación aditiva son muy resistentes, principalmente por las características del nylon, tienen un aspecto poroso y permiten ser tratadas posteriormente con diversos procesos.Gracias en gran parte a la precisión de los láser esta tecnología permite imprimir detalles pequeños con gran resolución y con una buena resistencia.

Además es posible crear piezas complejas sin subestructuras o con rellenos casi inexistentes debido a que una vez terminada la impresión es necesario limpiar el material sobrante(polvo).

Esta tecnología de impresión 3D que trabaja Printed Dreams esta especialmente orientada al sector industrial, ya que permite a los ingenieros crear piezas complejas y con una gran resistencia que pueden actuar como prototipo o directamente como pieza final en muchos casos.

Si queréis mas información sobre la tecnología SLS o presupuesto de prototipos podéis encontrarla aquí o contactando directamente con Printed Dreams en el email info@printeddreams.es.

Origen: Printed Dreams

Boeing fabricará satélites mediante impresión 3D

Boeing fabricará satélites mediante impresión 3D

Boeing reveló recientemente que está investigando nuevos procesos que podrían cambiar el panorama de la construcción de satélites (actualmente la empresa fabrica enormes satélites que llegan a costar 150 millones de dólares cada uno). Este nuevo plan involucraría el uso de partes modulares impresas en 3D y por lo tanto se requeriría de menor mano de obra humana. Uno de los principales atractivos para la empresa es que esto podría ayudar a incrementar el número de satélites que produce al año, que actualmente es menor a 10.

Según Paul Rusnock, director del negociado de satélites de la compañía, Boeing no puede seguir siendo competitivo si sigue bajo el modelo de negocios actual. Uno de los principales problemas es que cada vez hay más compañías pequeñas, que hacen satélites de menor tamaño y más baratos, utilizando componentes modulares que les permiten ahorrar costos y producir más unidades.

Airbus y OneWeb pertenecen a este tipo de compañías y actualmente están por abrir una línea de ensamblado automático en Florida. Esta fábrica tendrá la capacidad de producir cientos de satélites al año, cada uno con un costo aproximado de 500.000 dólares.

El modelo de Boeing será distinto ya que, de entrada, los satélites que construye son mucho más grandes, pero sí podrá lanzar más unidades al año y eso representará un nivel de ganancias mucho más alto.

Según Rusnock, la meta es alcanzar el mismo nivel de velocidad que tienen en la división de aviones, en la que hacer un Boeing 737 les lleva sólo 11 días.

Un inconveniente es que con el uso de tecnología modular impresa en 3D el tiempo de vida de los satélites es 7 a 8 años, la mitad del promedio de vida de un satélite tradicional, aunque también es cierto que el coste es de tan sólo un tercio

Origen: Boeing fabricará satélites mediante impresión 3D

¿Por qué estas grandes empresas?

Por qué estas grandes empresas ¿Quieres un nuevo formato de archivo 3D.

  A pesar de un anémico 2015 en el mundo de la impresión 3D, las predicciones económicas para el crecimiento global de la industria siguen siendo muy buenas . Pero a los ojos de las grandes empresas con una participación en la expansión del mercado de la impresión en 3D en todo el mundo, un pronóstico financiero soleado no es lo suficientemente bueno.

Lo que se necesita, dicen, es un nuevo formato de archivo para los datos de impresión 3D. Es con ese espíritu que Autodesk ( ADSK ) , HP, Siemens ( SIEMENS ) , un puñado de otras compañías, y los dos titanes actuales de la industria de la impresión 3D, Stratasys ( SSYS ) y 3D Systems ( DDD ) , se unieron para formar el Consorcio 3MF . Es una asociación de la industria trabajando hacia el objetivo de encontrar un formato mejor, ampliamente aplicable 3D archivo de impresión. En este caso, eso es 3MF, o 3D-Fabricación Formato Formato de archivo desarrollado originalmente por Microsoft ( MSFT ) , también miembro de este nuevo consorcio. Vamos a tomar una respiración aquí. En la industria de la impresión en 3D, los desafíos permanecen en los tipos de materiales disponibles para la impresión, el costo relativo y la velocidad de las máquinas, y la manera de conducir la adopción generalizada de la tecnología de impresión 3D. El consorcio afirma que hay otro problema de fabricación en 3D debe superar: Los formatos de archivo actuales utilizados para la impresión en 3D están en grave necesidad de una actualización.

Por lo general se pasan datos del ordenador a la impresora 3D en STL (estereolitografía) o archivos OBJ (objeto), formatos de archivo de impresión 3D comunes. Pero ahora el 3MF Consorcio -que incluye, hasta el mes pasado , el ala de investigación de General Electric ( GE ) STL -digamos y OBJ son los formatos de archivo obsoletos y anticuados con problemas de interoperabilidad cuando es utilizado por algunas de las impresoras 3D más recientes disponibles, así como los formatos que precipitan fallos de impresión 3D. GrabCAD tiene un buen resumen de algunos de los problemas con STL, el archivo estándar de la industria: a saber, que “carece de datos acumulados durante el ciclo de diseño, tales como información sobre los materiales, la orientación de modelo y de posición, texturas, colores, subestructuras, y geometrías de múltiples materiales “.

En otras palabras, lo que estamos hablando es la pérdida de la información necesaria para una buena impresión en 3D, ya que va desde el ordenador a la impresora 3D. Impresión de una parte en titanio, un proceso con la aplicación lista para la fabricación de cohetes , vehículos y motores a reacción , puede tomar decenas de horas. En caso de que la impresión 3D fallar parte de camino a través, que es el tiempo, el dinero y la experiencia del personal desperdiciado. “La revolución de la impresión en 3D se llevará a cabo en los flujos de trabajo industriales. Las cosas realmente interesantes están sucediendo en el espacio industrial, y es ahí donde las tasas de fracaso son un problema muy grande “, dice Kevin Tracy, el gerente de desarrollo de negocios en el consumidor y la división de impresión 3D de Autodesk ( ADSK ) . “Al imprimir algo en titanio, que no es un proceso rápido, y quiere asegurarse de que la impresión salga la forma que desee.”

Para más información sobre la impresión en 3D ver nuestro video: 

 Introduzca 3MF. Una basada en XML de formato abierto , este nuevo tipo de archivo podría contener información sobre la textura de una impresión 3D, el color de la impresión, y otras características complejas. Si eso suena familiar, es porque es el AMF (fabricación aditiva File Format), que ha existido desde 2011, resuelve muchos de los problemas de los archivos STL tienen, y, como notas GrabCAD , 3MF y AMF son los formatos de archivo más bien similares.

Pero 3MF, tal como aparece en esta etapa muy temprana (el consorcio sólo fue creado el año pasado), quiere ir más allá. La idea es que 3MF sería compatible a través de impresoras, incluyendo las prometidas a llegar al mercado a finales de este año, por ejemplo, la impresora Multi Jet Fusión 3D de HP ( HPQ ) , que se inicia el envío a finales de 2016. Se podría potencialmente apoyar STL mayores archivos, por lo que la transición de un viejo a un nuevo archivo no es tan lleno de baches. (Tracy de Autodesk dice que algunas impresoras más antiguas pueden sólo hay que utilizar STL.) Y se habla de que 3MF también podría apoyar máquinas como fresadoras CNC y cortadoras láser, herramientas de fabricación sustractiva que los expertos en 3D-impresión dicen son complementarias, no es incompatible con la fabricación aditiva

Tiene sentido el formato fue desarrollado originalmente por Microsoft-pensar acerca de las impresoras 2D miríada que imprimen documentos de Word y aplican esa mentalidad a la impresión 3D. En este sentido, no parece incongruente para empresas como Microsoft y Siemens para formar parte de este nuevo consorcio.

Para más información, lea: ¿Los robots robar su trabajo?

“Ambas compañías tratan con amplitud de datos y software, para que puedan viajar en el tren, ya sea impresión en 3D o jugar un papel en la conducción”, dice Terry Wohlers, presidente de la consultora Wohlers Associates . “A medida que la industria crece en 3D a decenas de miles de millones, y eventualmente a cientos de miles de millones, un número creciente de diseño asistido por ordenador, IT y las empresas de tecnología va a querer ser parte de ella.”

Que, en última instancia, parece ser el mayor punto a un potencial nuevo formato de archivo estándar de la industria. Actuar contra la diferencia de datos ahora en la impresión 3D es una decisión inteligente. La adopción generalizada de la impresión en 3D, especialmente en el sector industrial , y especialmente para algo más allá de la mera creación de un prototipo, se llevará a cabo hasta por el momento, como problemas con la velocidad y la fiabilidad de las impresoras 3D se están elaborando.

Lo que el Consorcio 3MF trata de querer a la existencia representa algo más grande que un cambio en los formatos de archivo: Es una despedida a la impresión en 3D, para el prototipo solo, y una bienvenida a la impresión en 3D como un componente crítico en el futuro fabricación. Con un formato de archivo más fiable vinculado abajo, que es uno menos empresas de emisión tendrán que desplazarse.

Origen: ¿Por qué estas grandes empresas ¿Quieres un nuevo formato de archivo 3D.

Los 10 puntos oscuros de las impresoras 3D

Los 10 puntos oscuros de las impresoras 3D.

Es innegable que las impresoras en 3D abren un mundo de posibilidades. Sus defensores dicen que estas pequeñas máquinas hogareñas les van a permitir a diseñadores y creativos dar rienda suelta a una catarata de ideas. Y que van a poder construir cualquier cosa que imaginen, desde anillos para la cortina de la ducha a obras de arte e incluso automóviles. Pero no todos están de acuerdo, como explica Anthony Zurcher, editor del blog de la BBC Echo Chambers.

Defensores como Chat Reynders afirman: “Todavía no se ha desarrollado la tecnología para sustituir a los procesos de fabricación completos, pero en su formato actual la tecnología 3D sirve para ahorrar en materia de prototipos, residuos y emisiones provocadas por el transporte”, escribe el ejecutivo de la consultora Reynders McVeigh Capital Management en The Guardian.

La impresión de armas en 3D ha generado polémica.

Pero Greg Beato, de la revista Reason, dice que si nos enfocamos solo en la infinidad de usos de esta tecnología, desde lo artístico a lo mundano, ignoramos el panorama más amplio: la impresión en 3D tiene el potencial de ser un invento revolucionario pero también perturbador.

Cascos impresos en 3D
¿Quién es el responsable si nos lastimamos usando un casco impreso en 3D?

¿Qué va a pasar –escribe- cuando llegue el momento en el que millones de personas puedan “hacer, copiar, intercambiar, comprar y vender todos los objetos cotidianos que pueblan nuestras vidas? Sería el fin de las grandes tiendas de artículos para el hogar. Pero además, agrega, podría ser un golpe al corazón de los gobiernos. Beato explica cómo: “A la agonía de las tiendas al por menor y las fábricas le seguirá la de los gobiernos. ¿Cómo no va a ser así si sólo las personas de edad pagan el impuesto sobre las ventas, cada vez menos ciudadanos obtienen sus ingresos a partir de los trabajos tradicionales y fáciles de tributar, y los grandes contribuyentes corporativos se escabullen? Sin un gran negocio, un gran gobierno no puede funcionar”.

Peligros

Hay un “lado oscuro” de la impresión 3D, escribe Lyndsey Gilpen, de TechRepublic. Las impresoras 3D son todavía máquinas potencialmente peligrosas y que provocan desperdicios y su impacto social, político, económico y ambiental aún no se han estudiado ampliamente, señala Gilpen. Ella cita 10 motivos:

  1. Las impresoras 3D consumen mucha energía. “Cuando derriten plástico con calor o láser, las impresoras 3D consumen alrededor de 50 a 100 veces más energía eléctrica que el tradicional moldeo por inyección empleado para hacer un artículo del mismo peso, según un estudio de la Universidad de Loughborough”.
  2. Contaminan. Mientras calientan el plástico e imprimen pequeñas figuras, las máquinas utilizan filamentos PLA que emiten 20 mil millones de partículas ultrafinas por minuto y filamentos ABS que emiten hasta 200 mil millones de partículas por minuto. Estas partículas pueden depositarse en los pulmones o el torrente sanguíneo y plantean riesgos para la salud, indica Gilpen y cita un estudio del Instituto de Tecnología de Illinois, EE.UU.
  3. Dependen de los plásticos. Las impresoras 3D usan dos tipos de plásticos: el PLA es biodegradable, pero la mayoría utiliza filamentos ABS, que contaminan. Todos los restos de plástico producidos por la impresión van a parar a la basura.
  4. Problemas de derechos. La impresión 3D abre la puerta el mercado negro de productos ilegales. “Esta potencial situación de piratería digital es comparable a la forma en que internet desafió los derechos de autor de la industrias del cine y la música, las marcas comerciales y las descargas ilegales”, apunta Gilpen.
  5. Vacío legal con las armas. La primera arma 3D impresa con éxito es una noticia vieja, pero sus ramificaciones son muy importantes. Hay empresas apareciendo por todo el mundo tratando de vender estas armas. Algunas de ellas pasan los detectores de metales.
  6. Responsabilidad de los fabricantes. Si una persona dispara un arma de fuego impresa en 3D y lastima o mata a alguien, apuñala a alguien con un cuchillo impreso en 3D, o se rompe el cuello mientras andaba en una bicicleta con un casco impreso en 3D, ¿quién es el responsable? ¿El propietario de la impresora, el fabricante de la impresora o la persona irresponsable que pensó que era una buena idea producir y utilizar un producto no probado?
  7. Bioética. La impresión de cartílagos ya es bastante común y se multiplican los casos como el de la empresa Organovo, que está imprimiendo células del hígado y del tejido del ojo. Las conversaciones sobre las cuestiones morales, éticas y legales que rodean el bioprinting – “impresión de partes del cuerpo”- recién empiezan.
  8. Drogas impresas en 3D. El montaje de compuestos químicos a nivel molecular utilizando una impresora 3D es posible. Es un muy largo camino por recorrer que podría permitirles a los químicos crear muchas drogas, desde la cocaína al ricino.
  9. Riesgos de seguridad nacional. La falta de regulación respecto a las impresoras 3D abre vacíos legales que podrían comprometer la seguridad de los países y provocar hechos de violencia.
  10. Seguridad de los objetos que toman contacto con comestibles. Se puede imprimir un tenedor o una cuchara en 3D, pero si se utiliza plástico ABS, este material no está libre de BPA (bisfenol-A), una sustancia prohibida en varios países. Además, apunta Gilpen, muchas impresoras 3D tienen espacios donde las bacterias pueden crecer fácilmente si no se limpian adecuadamente.

La impresión 3D es claramente una de las nuevas promesas de la tecnología. Pero, ¿deberían estar preocupados los políticos, los gerentes… y usted mismo?

Origen: Los 10 puntos oscuros de las impresoras 3D – BBC Mundo

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