Cuando nos hablan de impresoras 3D nos viene a la cabeza un aparato lleno de cables y luces, algo muy difícil solo para expertos. Con este post trataremos de mostrarte la otra cara de la moneda, como las impresoras 3D están al alcance de cualquier persona con ganas de crear.  A continuación contestamos a las preguntas más comunes que pueden surgir a la hora de iniciarse en el impresionante mundo de la impresión 3D.


1- ¿Qué cosas se pueden hacer con las impresoras 3D?

Hoy en día las nuevas tendencias en diseño 3D abarcan muchísimos campos, desde la medicina, la ingeniería, la construcción a, lo que más nos puede interesar a nosotros, la educación. A continuación tenemos unos ejemplos de proyectos que están cambiando el mundo con ayuda de la impresión 3D:

Ámbito de la salud

  • Impresión de órganos: España está en cabeza en el desarrollo de esta tecnología. Un equipo de investigación de la Universidad Carlos III en colaboración con el CIEMAT lograron crear una impresora de piel. La precisión, velocidad y reducción en el coste de este proceso, permite por ejemplo que muchos afectados por quemaduras tengan una cura más sencilla al no tener que retirar un inserto de su cuerpo. Este hito médico estuvo presente en la pasada Maker Faire Galicia, organizada por el equipo de VermisLAB, donde tuvimos la suerte de poder ver a esta impresora en directo.
  • Prótesis personalizadas: usando la impresión 3D podemos conseguir prótesis que se adapten a nuestras necesidades y de una manera muy económica. Un ejemplo claro son las prótesis ortopédicas. Los niños y las niñas crecen muy rápido y cada prótesis tiene un precio elevado. Usando la impresión 3D pueden hacerlas adaptadas a su tamaño sin que suponga una gran inversión para las familias. Además, como vemos en la siguiente foto, incluso pueden personalizarse.

protesis_ironman_impresión3D

Fuente:  Createc 3D

Construcción

Ya existe en España la primera casa impresa en 3D, está en Valencia.  Según el CIELO de Be more 3D (realizadores del proyecto) la estructura puede hacerse entre 7 y 12 horas, reduciendo el tiempo total de construcción de la casa entorno al mes y medio y los dos meses, y los costes totales en un 35%. Hecho que ayudaría, por ejemplo, en la reconstrucción en zonas de catástrofes naturales o poblados con recursos limitados.

Educación

En este ámbito podemos crear juegos que nos ayuden la ejemplificar la materia, como el funcionamiento de un engranaje, o reparar material del aula a través de la impresión 3D. Además, en matemáticas, el hecho de diseñar en 3D ayuda a mejorar la visión espacial y el conocimiento geométrico.

En VermisLAB lo utilizamos de manera transversal en el desarrollo de los proyectos de los/las alumnos/as. Después de hacer los prototipos de manera rápida, algunas de las piezas más complejas las diseñan en 3D e imprimen para hacerlas más resistentes y ligeras. Podéis ver algunas de las aplicaciones en este artículo de los proyectos realizados para la Maker Faire Galicia.

2- ¿Tenemos que diseñar todo antes de imprimirlo?

Pues no necesariamente, aunque el hecho de diseñar en 3D es un proceso que pone a prueba la creatividad y resolución de problemas de los/las alumnos/as, también existen las bibliotecas de CAD. Estas bibliotecas son webs donde cada persona sube sus propios diseños para que cualquiera pueda hacer uso de ellos sin coste alguno, más que aportar algo de vuelta a la comunidad si tenemos la oportunidad de hacerlo 🙂 Ejemplos de estas bibliotecas son GrabCAD o Thingiverse, entre otros, con muchísimo contenido variado.

3- ¿Qué es la Comunidad Maker?

Esta comunidad, por lo general denominada Comunidad Maker o filosofía Maker, es la que hizo posible que a día de hoy tengamos esta tecnología a nuestra disposición sin más coste que el de los propios materiales, así que vamos con un breve resumen de la historia de las impresoras 3D, comenzando por el proyecto RepRap.

La tecnología de impresión 3D exisitía ya antes de la globalización de las mismas, de hecho, el hito a remarcar es la propia democratización de esta tecnología. Para eso tenemos que hablar de Adrian Bowyer, un profesor de la universidad de Bath,  doctorado en ingeniería mecánica. Su principal meta era conseguir un objeto autorreplicante (esto quiere decir, que se pueda hacer una nueva unidad a partir del original sin necesitar prácticamente nada más) que pudiera llegar a manos de cualquier persona alrededor de todo el mundo con una mínima inversión. Cuando Bowyer se enteró del vencimiento de la patente de las impresoras 3D, creó el primer modelo Darwin comenzando así la evolución de las impresoras 3D.

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Adrian Bowyer con su impresora 3D (Funte: flickr)

Esta democratización de la tecnología se convirtió en una filosofía de trabajo, haciendo que la Comunidad Maker se retroalimente continuamente. Gracias a esta lógica comunitaria las impresoras 3D crecieron rápidamente, añadiéndose infinidad de mejoras y adaptaciones, y esto sigue variando cada día a manos de personas creativas con ganas de aportar su grano de arena.

4- ¿Qué necesitamos para poder imprimir?

Programa de CAD:  es un programa que nos sirve para modelar en 3D, es decir, crear nuestra pieza. Existen programas muy sencillos que, con las herramientas básicas nos van a permitir hacer infinidad de proyectos. Uno de los que usamos es el Tinkercad, un programa gratuito, muy intuitivo y online. Otra opción similar es el nuevo Paint 3D.  Mucho más técnicos y precisos son el FreeCAD o Onshape, programas paramétricos que nos permiten dibujar como ingenieros. Y si ya dominamos todos los anteriores podemos atrevernos con el Rhinoceros o SolidWorks, programas de pago altamente usados por profesionales. Aún con todo el anterior, puede darse el caso de que necesitemos algo muy puntual que no sepamos modelar. Cuando es así nos queda un as en la manga, las bibilotecas de CAD de las que hablamos anteriormente.

Traductor a código G: cuando hacemos un modelado 3D, tenemos un objeto en formato .obj, que es un modelo matemático que podemos variar en forma y tamaño con las herramientas del software. Este formato no lo entienden las impresoras 3D, por lo que lo exportamos en formato STL. El formato STL, es un modelo de puntos geométricos con coordenadas espaciales que forman un volumen. Y pensaréis, “¡ah, este sí que lo entiende la impresora!”, pues no, aun nos queda un último paso, que es transformar esto a G-Code, un código de control numérico que le dice a la impresora como, a donde y a que velocidad moverse. Este proceso, que de primeras parece largo, se realiza con programas como el Repetier Host, el cual nos permite ajustar los parámetros de impresión como mejor nos convenga, o incluso duplicar, escalar o mover el modelo 3D. Además incorpora diferentes slicers (software que filetea nuestro diseño para convertirlo a G-Code) como pueden ser el Slic3r o el CuraEngine.

Impresora 3D: existen cientos de impresoras y marcas así que nos centraremos en las tipologías más utilizadas.

  • Las más conocidas y económicas son las llamadas FDM o de modelado por deposición fundida.
  • Las SLA o estereolitografía que utilizan resina como material y un láser de luz ultravioleta para curar la resina y solidificarla. Son de mayor precisión que el FDM y cada vez las podemos encontrar más económicas.
  • SLS o sinterizado selectivo por láser, son impresoras mucho más caras pero de unas prestaciones superiores. Utilizan polvo de una gran variedad de materiales (plásticos, metales o materiales compuestos)
  • Existen otros tipos de impresoras como las de inyección, papel pero el funcionamiento es muy similar.

– Material para imprimir: existen cada vez más materiales que se pueden usar a la hora de imprimir en 3D, pero nos vamos a centrar en los principales y más comunes utilizados en impresoras FDM (Modelado por Deposición Fundida).

  • ABS: en este caso hablamos de un termoplástico derivado del petróleo. Los objetos impresos con ABS tienen una resistencia, flexibilidad y durabilidad ligeramente más elevada que los impresos en PLA, pero el proceso de impresión emite gases que, si se concentran en un espacio cerrado, pueden provocar dolores de cabeza y resultar perjudiciales para la salud. La temperatura de extrusión está entre los 210 y los 250º C.
  • FilaFlex: es uno de los nuevos materiales empleados en la impresión 3D. Este es un termoplástico elastómero ( TPE) con propiedades que le permite alcanzar un 700% de estiramiento y tener un acabado muy suave, siendo ideal para fabricación textil. FilaFlex no desprende olores, ni produce gases tóxicos. La temperatura de extrusión está entre los 225 y los 260º C.
  • PLA: es un polimero biodegradable derivado del ácido láctico. Es un material altamente versátil, que se sintetiza a partir de recursos 100% renovables como el maíz, la remolacha, el trigo y otros productos ricos en almidón. Este ácido tiene muchas características equivalentes e incluso mejores que muchos plásticos derivados del petróleo. Es el material más usado en la educación debido a las características que acabamos de mencionar y, sobre todo, porque no libera gases tóxicos y puede utilizarse en aulas más pequeñas  sin ningún peligro. La temperatura de extrusión está entre los 180 y los 210º C.

Conclusiones

En resumen, la impresión 3D es una tecnología que llega para quedarse y que trae consigo una filosofía de trabajo que abre las puertas a quien sea que quiera crear y formar parte de ella. Las aplicaciones que vimos son un ejemplo de como este proceso está escalando a distintos ámbitos, y como sirve de elemento vertebrador entre creatividad y educación. Por todo esto nos parece muy interesante incluir la impresión 3D en la educación, ya que no solo es una motivación para los/las niños/las a nivel creativo, sino que también les introduce en el uso de una herramienta muy útil que podrán aprovechar en su futuro laboral.