impresión 3D ¿Qué es, para qué sirve y cómo funciona?

La técnica de Impresión tridimensional facilita la creación de prototipos en tres dimensiones a partir de un modelo digital. Es importante mencionar que existen varios métodos para realizar impresiones en 3D, como aquellos que emplean láseres, rayos UV e incluso electrones, principalmente utilizados en diversos sectores industriales.

En este texto, se detallará cómo opera el método más común y seguro para utilizar en entornos domésticos: la Fabricación por deposición fundida (FDM), también conocida como modelado de deposición fundida.

¿En qué consiste la fabricación por deposición fundida?

El Modelado por deposición fundida se basa en un proceso industrial denominado extrusión, el cual implica la expulsión de material fundido a través de un orificio para formar un filamento de sección constante, el cual se va superponiendo capa por capa según el método de fabricación aditiva.

El método de fabricación aditiva más extendido es la extrusión en caliente, utilizada para metales y termoplásticos. Por otro lado, se encuentra la extrusión en frío, aplicada en la producción de elementos constructivos como el hormigón y las arcillas. En este segundo tipo de impresión 3D, el material se encuentra en estado líquido y es impulsado a través de una boquilla por medio de un pistón. Este sistema es mayormente empleado en la construcción de estructuras de gran tamaño, como viviendas.

Para comprender su funcionamiento desde un punto de vista mecánico, tomemos como ejemplo una impresora convencional (de inyección de tinta): esta posee un cabezal que se desplaza únicamente en un eje, lateralmente. A medida que la hoja avanza, el cabezal va liberando tinta en diferentes puntos de la imagen. Este principio es similar al funcionamiento de una impresora 3D, que en lugar de un cabezal utiliza una boquilla, similar a la punta de una jeringa, por donde se deposita el filamento material en lugar de tinta. En el caso de la extrusión en caliente, la boquilla realiza varias funciones: extrae el filamento, lo calienta y lo deposita sobre la superficie. La principal diferencia entre ambos tipos de impresión radica en la tercera dimensión.

El procedimiento de impresión en 3D

Cuando inicia el procedimiento, la impresora lee el archivo del modelo tridimensional desde la computadora. El material de impresión se introduce en un rollo en forma de filamento y se coloca en una boquilla de extrusión calentada, que derrite el material para ser depositado en una superficie. La cabeza de impresión cuenta con rodillos que guían el filamento durante la impresión.

La boquilla se desplaza en tres direcciones: longitud, anchura y altura depositando finos hilos de material, conocidos como "la capa" que se colocan de manera lateral y luego apilados unos sobre otros para dar forma en tres dimensiones.

Al crear la primera capa, la base o cabezal se desplaza a lo largo del eje vertical para añadir una nueva capa. Este proceso se repite hasta completar la elaboración del objeto.

Esta tecnología presenta numerosas ventajas: en primer lugar, permite a muchos diseñadores acelerar la producción de prototipos para sus proyectos. Además, no se desperdicia material alguno. De hecho, este método de fabricación emplea la cantidad exacta de material necesaria para crear el objeto, sin ninguna pérdida. Pero lo más fascinante es que se puede aplicar en prácticamente todos los sectores: desde la industria alimentaria hasta la aeroespacial y el campo médico para la elaboración de tejidos.