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IMPRESIÓNante 3D / CIENCIORAMA 1
Derechos reservados Warner Bros Entertaiment.
IMPRESIÓNante 3D Laura Esquivel
¿Qué se les antoja imprimir hoy?
Hace unos días desfruté un capítulo de la serie The Big BangTheory --
episodio 14 temporada 6-- en el que Howard Wolowitz y Raj Koothrappali
reciben unas figuras de ellos mismos, pero al no estar conformes con la
apariencia que tienen deciden comprar por 5,000 dólares una impresora
3D usada para confeccionarlas ellos mismos. En este capítulo Raj le dice a
Howard: “Una impresora en 3D es el sueño de todo ingeniero; todo lo que
diseñes la impresora en 3D te lo hace en plástico”. Seguramente esta
información sorprendió a más de uno.
¿Qué es una impresora 3D, para qué se utiliza y qué se espera
desarrollar con ella en un futuro?, ¿será que podremos hacer figuras de
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nosotros mismos con sólo escanearnos, o que en unos años podríamos
tener una impresora de éstas en casa para imprimir objetos de utilidad en
nuestros hogares? No lo sé, pero lo que sí sé es que actualmente estas
impresoras se están utilizando desde en la industria de la moda para
diseñar colecciones originales, hasta en proyectos de investigación
científica en los que se busca recrear el Big Bang.
Figura 1. Algunos usos de las 3D.
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La empresa STRATASYS --http://www.stratasys.com/es-- es una de las
encargadas de fabricar impresoras en 3D y actualmente están apoyando la
producción de modelos arquitectónicos detallados en toda la gama de
materiales, incluidos fotopolímeros rígidos preparados para pintar. En la
industria aeroespacial se usan para construir prototipos especializados y en
la fabricación de piezas en las que se utilizan termoplásticos de alto
rendimiento, incluido el ULTEM 9085, para fabricar sujeciones, fijaciones,
aparatos de comprobación y piezas finales de aeronaves. En la industria
chocolatera las 3D evitan la necesidad de moldes para crear un chocolate,
disminuyendo el tiempo de producción y los costos, pues no se gasta en
fabricar moldes para crear las figuras de chocolate. En la industria de la
moda se confeccionan colecciones completas con materiales rígidos y
flexibles que ya no son sólo modelos, prototipos o moldes, sino productos
terminados.
En la investigación científica, por ejemplo, se utilizan en
investigaciones de óptica y para el proyecto ALICE (Accelerators and
Lasers In Combined Experiments) en Rusia, en donde se utilizan materiales
rígidos.
De pasarela…
La diseñadora de modas Iris Van Herpen, pionera en los diseños a partir
de impresiones en 3D, decidió reunirse con científicos para crear una
colección completamente diferente en cuanto a su manufactura, pues
requería de algo más que telas para fabricar sus creaciones. Entre las
primeras prendas que elaboró junto con ellos estuvieron una falda y una
capa que recuerdan mejillones (figura 1). Los materiales empleados
debieron ser flexibles para que las modelos pudieran vestirse con ellos. La
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empresa que fabrica las impresoras 3D, junto con Neri Oxman,
investigadora del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), buscó
construir una prenda con dos materiales completamente diferentes uno
suave y otro duro.
Uno de los problemas a los que se enfrentaron para crear esta
colección fue unificar los dos materiales y finalmente éstos se intercalaron
para fabricar uno flexible. Para ello Van Herpen desarrolló un textil
innovador llamado TPU 92A-1, el cual se ha anunciado como el primer
material imprimible y flexible lo suficientemente resistente como para ser
usado y lavado en lavadora. Desde hace cerca de dos años los diseños
con esta tecnología se están utilizando con mayor frecuencia.
Van Herpen debió escanear a sus modelos y en lugar de usar
alfileres para ajustar las cinturas y los largos de falda, se utilizaron
computadoras y programas para realizar los cambios antes de tener el
resultado final e ir a la pasarela. “La gente ha estado usando los tamaños
incorrectos de ropa, pero todos pueden ser escaneados para que su ropa
les quede a la perfección” expresó la diseñadora cuando presentó su
primera colección impresa en 3D. Si esto se convirtiera en realidad se
podría revolucionar la forma de ordenar y comprar la ropa en un futuro.
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Figura 2.Vestido en forma de mejillón impreso con dos materiales uno duro y otro flexible,
colaboración con ayuda de Neri Oxman y Stratasys. Imagen tomada de la web:
http://www.additivefashion.com/wp-content/uploads/2013/05/11Lowres-LRG.jpg
La impresión en 3D podría disminuir los costos de producción, pues el
fabricante no elaboraría la prenda sino hasta que el cliente la pida, esto
llevaría a que ésta sea aún más personalizada en color y materiales.
Las 3D en el ICN de la UNAM
El Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM cuenta con una impresora
3D en el Laboratorio de Detectores. Con esta adquisición el Laboratorio se
coloca a la vanguardia tecnológica. El responsable de la operación de la
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3D es el físico Enrique Patiño, quien en una entrevista me comentó que
uno de los primeros problemas a los que se enfrentaron fue decidir qué
impresora comprar, ya que debían adquirir la que cumpliera con las
características necesarias para los proyectos que desarrolla el Laboratorio.
Con la 3D ahorran tiempo y en lugar de importar piezas de Europa o
Estado Unidos como dispositivos de optoelectrónica que permiten emitir,
detectar o controlar luz visible, rayos gamma o rayos X, ellos los fabrican.
En este caso los materiales que utiliza la impresora 3D son rígidos y
algunos transparentes. Debido a que se trata de proyectos que necesitan
una alta precisión la impresora debió ser llevada a controles de calidad;
físicos e ingenieros le realizaron diversas pruebas, entre ellas una de
óptica. Los proyectos realizados en el laboratorio son el estudio de
detectores Cherenkov con aerogeles, la construcción de la electrónica
“front end” para el detector BATATA (un telescopio de muones para el
detector AUGER) y el desarrollo de nuevos detectores de tipo GEM (Gas
Electron Multiplication).
Figura 3. Muestra de prototipos de pruebas realizadas con la impresora 3D del ICN, al
fondo vemos una de las piezas con movimiento. Foto de Laura Esquivel.
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Así funciona la impresora 3D
En1995 Tim Anderson y JimBredt, investigadores del MIT, inventaron las
impresoras 3D al adaptar una impresora convencional --inyección de tinta--
para obtener objetos sólidos y no simples hojas impresas.
Uno de los retos más divertidos es hacer funcionar la impresora,
pues no se trata de escanear y esperar a que mágicamente salga el
objeto volumétrico deseado. Enrique Patiño, del ICN, señala que “se
requiere diseñar programas que originen un prototipo para dar paso a la
magia”. La impresora en 3D contiene materiales que pueden ser maleables,
entre ellos plásticos, en lugar de contener cartuchos con tinta negra o de
colores. El siguiente paso es imprimir la pieza completa o por partes según
lo que se requiera dependiendo de las características de cada impresora.
Debido a que la dureza de los objetos es básica, se realizan
pruebas en cada prototipo para enviarlos a un centro de maquinado que
realiza la parte final para obtener las piezas en metal. La siguiente etapa
es la manufactura asistida por medio de computadoras que se encargan,
con ayuda de los ingenieros, de generar códigos para que el programa de
la computadora los lea y elabore los objetos.
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Figura 4.Proceso de impresión con una 3D
¿Y después?
Aun cuando los materiales para las impresiones en 3D han evolucionado,
se busca desarrollar una amplia gama de materiales como nylon, maderas,
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sal y cemento a partir de los plásticos, e incluso llegar a imprimir
alimentos. Pero también hay futuro en:
Figura 5. Muestra los productos que podrían estar en el mercado. En el caso de la
medicina las prótesis ya podrían estar en el mercado. Con respecto a la fabricación de
armas (defensa) los prototipos pasan por pruebas de calidad específica y detallada.
• Productos comerciales. En este caso se utiliza material de nivel de
producción incluidos los termoplásticos de alto rendimiento. Se producen
prototipos, moldes e incluso piezas finales con gran detalle que incorporan
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materiales rígidos, suaves, transparentes y flexibles para ser usados en
cualquier herramienta.
• Productos de consumo. Estas impresoras deben poseer una amplia
gama de materiales para imprimir, entre ellos encontramos materiales
flexibles, trasparentes y rígidos. Pueden utilizarse para imprimir artículos
deportivos, electrónicos de consumo e incluso juguetes.
• Odontología digital. Aquí se combina la exploración oral con el
diseño CAD/CAM y la impresión 3D, debido a que los laboratorios dentales
pueden crear de manera rápida y sobre todo precisa objetos como
coronas, puentes, modelos cerámicos y toda una gama de aplicaciones
para ortodoncia.
• Medicina. Para este sector se buscan prototipos de guías quirúrgicas
tan precisas como sea posible así como dispositivos médicos realistas, los
materiales utilizados deben ser flexibles de opacos a trasparentes. Se
utilizan también termoplásticos de alto rendimiento. Los materiales deben
ser biocompatibles para que se pueda aprovechar la escalabilidad de la
impresión en 3D y las capacidades geométricas en atención a cada
paciente junto con los avances experimentales. Incluso se están realizando
prótesis y reconstrucción de partes faciales.
• Educación. Es utilizada por diseñadores e ingenieros y lo que se
busca es potenciar la creatividad llevándola a un nivel de posibilidades
ilimitadas, para que los alumnos logren llevar sus ideas de la imaginación
a la estructura física.
• Defensa. Se busca la fabricación de prototipos ultradetallados suaves
con materiales flexibles. Se requiere que los prototipos en este sector sean
fuertes y resistentes con una funcionalidad dura y que las piezas sean de
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uso final y de reemplazo rápido, además de que puedan ser expuestas a
químicos y temperaturas extremas con el menor daño posible.
Uno de los futuros de la impresión 3D es la bioimpresión de órganos
compatibles y así evitarnos estar en lista de espera para un trasplante de
órganos permitiendo salvar a un mayor número de personas posibles. Sin
embargo esto aún esta en prueba ya que los órganos impresos deben ser
compatibles con la persona a quien se le implanten para que sean
funcionales. Quizá no falte mucho para que estemos imprimiendo no sólo
órganos para la humanidad (corazones, riñones) sino que también
podríamos tener una impresora de este tipo en casa para facilitar nuestras
vidas cada vez más.
“Nuestra imaginación es el límite para las impresoras 3D”
Enrique Patiño
Bibliografía
• Stratasysfor a 3D world, consultada el 17 de octubre de 2014.
http://www.stratasys.com.mx
• Teknociencia.ch. CERN LHC Experimentos y Detectores: Atlas, CMS, Alice,LHCf y
TOTEM. Consultado el 25 de noviembre de 2014 en
http://science.portalhispanos.com/wordpress/fisica/cern-lhc-y-sus-detectores-atlas-
cms-alicelhcf-y-totem/
Bibliografía de divulgación
• Diario El Universal sección cultura, “Impresión 3D, el futuro a la medida”,
consultado el 18 de octubre de 2014.
http://www.eluniversal.com.mx/notas/898769.html
IMPRESIÓNante 3D / CIENCIORAMA 12
• Dirección General de Comunicación Social Universidad Nacional Autónoma de
México (GGCS, UNAM) 8 de abril de 2013. Consultado el 20 de octubre de
2014 http://www.dgcs.unam.mx/boletin/bdboletin/2013_216.html
• Tedx Amsterdam x=independently organizad TED event. 2014. 3D Printing: The
face of future fashion? Consultado el 20 de octubre de 2014.
http://www.tedxamsterdam.com/2013/07/3d-printing-the-face-of-future-fashion/
• Miguel Enrique Patiño Salazar, Avances del V0 Plus 23/oct/13-14/Nov/13,
Equipo de manufactura, Instituto de Ciencias Nucleares, UNAM. Consultado 19
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• Miguel Enrique Patiño Salazar. Instituto de Ciencias Nucleares, Laboratorio de
Detectores, Presentación IPN V2, consultado 19 de octubre de 2014.
• Womenswear/Iris Van Herpen. Consultado el 20 de octubre de 2014.
http://www.irisvanherpen.com/home
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