viernes, 20 de julio de 2007

Impresión en 3D

Leyendo la última entrada del blog de Wolfram Research he visto que han creado el logotipo de su compañía como objeto tridimensional usando una impresora 3D. Por lo que dice en el blog, la estrella picuda aparecerá en capítulos de la serie Numbers, pero mi apatía televisiva me impedirá comprobarlo de primera mano.

Me ha picado un poco la curiosidad y me he puesto a investigar cómo funcionan estas impresoras.

La cosa es bastante curiosa. Parece que no hay muchos fabricantes de impresoras 3D, y los que hay usan técnicas distintas. He estado viendo principalmente las de ZCorp, que tiene también representación en España.

El sistema es el siguiente:

  • Se crea el diseño del objeto 3D en el ordenador, preferiblemente importándolo de alguna otra aplicación de diseño 3D o, como han hecho en el blog del Mathematica, exportando una figura hecha en el programa. También hay scanners 3D para coger objetos reales, ideal para hacer maquetas.
  • En la aplicación de la impresora se comprueba que el objeto cumpla algunas condiciones (por ejemplo, que no haya paredes finas, tienen que ser sólidas o al menos gruesas) y se le da color, precisión, etc.
  • Se manda a la impresora para que genere el objeto.
Evidentemente la parte más interesante y novedosa es la creación del objeto en sí mismo.

Se parte de una cubeta vacía, de unos 20-25 cm cada lado. Un cabezal pasa por encima de la cubeta, poco a poco, esparciendo un polvo especial. Pone una fina capa de este polvo, como si fuera harina, de manera homogénea por toda la cubeta.

Después se rocía el polvo con un líquido que hace que el polvo se solidifique, y el cabezal sólo lo rocía en el punto concreto donde se quiere que haya objeto. De esta forma, se consigue una lámina, como si fuera un corte en horizontal del objeto final.

El proceso se vuelve a repetir, y se echa otra capa de polvo sobre la anterior, y se vuelve a rociar allí donde hay objeto, de tal forma que las capas sólidas se funden unas con otras, y donde no hay objeto, se va acumulando polvo.

Cuando el proceso ha terminado, se tiene la cubeta llena de polvo y dentro ella está el objeto sólido, formado capa a capa. Basta dejarlo secar y extraerlo con cuidado. Después se puede eliminar el polvo soplando o con ayuda de un compresor de aire.

El objeto no tiene por qué estar formado por una única pieza. Podría ser hueco, tener unas piezas dentro de otras, o incluso estar formado por piezas sueltas conectadas, como una cadena hecha de eslabones.

El objeto final en sí, formado por polvo solidificado, es bastante frágil, y recomiendan sumergirlo en algún otro material que se filtre dentro y le dé dureza, o bien darle un baño de algún material duro. Entre los productos utilizados está la cera, resina epoxy (una especie de plástico), poliuretano, etc.

En las versiones avanzadas de las impresoras, es posible darle color al objeto. No se pinta, sino que el líquido que se usa para endurecer el polvo está coloreado, cada gota de un color, de tal forma que el objeto es de verdad de ese color, y no simplemente está pintado por fuera.


El polvo que ha quedado sin endurecer se puede reutilizar perfectamente (supongo que habrá que filtrarlo para quitar residuos sólidos que hayan quedado como grumos), así que el gasto de polvo que haces depende del objeto que creas.

Aunque en las impresoras de ZCorp hay que quitar el polvo soplando, parece que en otras impresoras, que utilizan otros materiales, se puede quitar sumergiendo el objeto en un disolvente especial, que disuelve el polvo pero mantiene la parte sólida, o sometiéndolo a calor. Supongo que cada método tiene sus ventajas. También hay un polvo especial que permite hacer moldes para usar luego metal fundido.

Los resultados, desde luego, son impresionantes. Aunque no resultan prácticos para una producción en masa (son lentos, caros, frágiles...), resultan perfectos para enseñar prototipos a los clientes, ayudar a entender visualmente sistemas complejos (como motores o engranajes), o hacer objetos únicos, donde cada uno es distinto, y hacer el molde y el proceso industrial sale carísimo si haces unos pocos, y sólo compensa si se fabrican miles. Imaginad por ejemplo un órgano interno o un feto a partir de una ecografía 3D o un TAC.



Por supuesto, mi mente levemente friki le daría muchos usos, y acabaría haciendo muchas chorraditas, si no fuera por el precio.

Las impresoras cuestan entre 30.000€ y 60.000€, dependiendo del modelo, y tienen un coste de mantenimiento de unos 3.000€ anuales, al margen de los recambios y materiales. Más que asumible para muchas empresas que trabajan con objetos físicos (diseño de componentes, maquetas, arquitectura, prototipos), universidades o institutos de investigación, pero impensables para un particular.

Pero siempre me queda la esperanza de que me lean en ZCorp y me dejen jugar un día con ellas :D