impresoras 3d
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2011
ROXANA CANDY SOTO BARRERA
UNIVERSIDAD NACIONBAL DE SAN
AGUSTIN
SISTEMAS ELECTRONICOS
CUI 20100747
IMPRESORAS 3
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Impresoras 3D
INTRODUCCION
Lo que estás viendo arriba no es fruto de tu imaginación ni de las manosartesanas de un maquetista. Todo lo que ves lo ha hecho una impresora. No es
electrónica de consumo pero sí una tecnología que se merece un poco de
atención y que incluso ya ha salido en un capítulo de CSI New York.
Estamos hablando de las impresoras 3D.
Empecemos con un poco de historia. La tecnología que ahora se usa en las
impresoras 3D comerciales . Dos de los investigadores que trabajaron en el
proyecto, fundaron Z Corporation con una licencia del MIT (Massachusetts
Institute of Technology ) para explotar la tecnología a mediados de los noventa
y ya a finales de 2005, la empresa danesa Contex compró Z Corporation. Elcanal de distribución mundial de Contex vende ahora la tecnología de
impresión 3D bajo su propia marca.
A continuación tienes la imagen de una de
estas impresoras:
Las impresoras 3D básicamente se crearon
para transformar archivos CAD en 3
dimensiones en prototipos reales. Del mismo
modo que una impresora convencional es
capaz de imprimir una hoja de papel con losesquemas realizados en un programa CAD 2D,
las impresoras 3D son capaces de dar cuerpo a
los diseños en 3 dimensiones.
Las versiones comerciales construyen piezas a partir de los datos de un
archivo CAD en formato .STL (monocromo) o .VRML (color). Ambas fabrican la
pieza capa a capa. La geometría del modelo se construye esparciendo una
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capa de polvo, imprimiendo una sección horizontal de la pieza y después
repitiendo el proceso (esparcir polvo e imprimir sección) hasta terminar la
pieza.
Las capas se construyen una encima de otra hasta que la pieza se completa.
La geometría de la pieza se soporta gracias al polvo “no-imprimido”, lo que
permite un amplio rango de complejidad en las piezas. Esta tecnología no
necesita estructuras de soporte durante la fase de construcción, ya que el polvo
cumple esa función hasta que la pieza se desentierra de la cubeta de
fabricación
1. Descripción General
El objetivo de este sistema es obtener unos prototipos de un modo muy rápido
y asequible, con una calidad y precios realmente competitivos.
La tecnología 3D de ZCorporation, basada en cabezales de inyección de HP,
es la más rápida que existe en el mercado, y la única que permite imprimir atodo color (24 bits). Además sus consumibles son los más económicos y los
únicos reutilizables. Una ZCorp supera de 5 a 10 veces la velocidad de
impresión de las demás impresoras 3D del mercado. Por si esto fuera poco,
otra de las características de las ZCorp, es la posibilidad de imprimir varias
piezas simultáneamente, sin aumentar el tiempo de impresión
El proceso es una mezcla entre el SLS (Selective Laser Sintering) y el BPM
(Ballistic Particle Manufacturing). El material de base se halla en forma de
polvo, el cual es despostado en capas sucesivas, como ocurre en el SLS. En
este sistema el haz láser es sustituido por un cabezal que proyecta “gotitas” de
material de unión donde es necesaria la solidificación. Tras completar la
construcción de la pieza, se aplica un tratamiento de calor (unos 120ºC) y se
retira el polvo no solidificado.
El polvo excedente alrededor del área impresa permanece compacto y sujeta la
pieza hasta que se construye. Lo cual posibilita que no sean necesarios realizar
soportes a la pieza.
Una vez construida la pieza no se puede emplear tal cual sale de máquina ya
que el material es muy frágil y es necesario infiltrarla mediante cera,
cianocrilato, o una mezcla bicomponente de resinas epoxi para aportarles
rigidez. Las piezas cerámicas son más fuertes pero también requieren de
infiltraciones para un uso más amplio.
El tiempo de construcción depende un poco de la geometría de la pieza, pero
en general, el tiempo de construcción por capa es de unos 30 seg, lo cual lo
hace un sistema mucho más rápido que otros sistemas de prototipado rápido.
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Un detalle a destacar en este tipo de procedimiento es que se pueden realizar
las piezas en distintos colores como si de una impresora normal se tratara.
Ventajas
o La principal ventaja de las impresoras 3d es que vamos a poder realizar
los trabajos en 3d, de una manera mucho más rápida, lo que quiere
decir que lo vamos a agradecer, debido a que la calidad de este tipo de
impresoras es superior a las de otras impresoras 3d, lo que quiere decir
que disponer en nuestra empresa de este tipo de impresoras es
sinónimo de mayor calidad en todos y cada uno de nuestros trabajos, a
la vez que vamos a poder disponer de los mismos en un periodo menor
de tiempo, cosa que es de agradecer, ya que tendremos que invertir
menos tiempo en publicar nuestros trabajos a través de este tipo de
impresoras.
o Con una impresora 3D Dimensión, puede explorar varios conceptos
rápidamente y a un costo accesible para que todos en el equipo de
diseño puedan revisarlos
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o Aumentar la innovación: Imprimir los prototipos en horas, obtener los
comentarios, mejorar los diseños y repetir el ciclo hasta que los diseños
sean perfectos
o Mejorar la comunicación:
Disponer de un modelo en 3D realista y a todo color para
transmitir mucha más información que con una imagen deordenador
Crear modelos físicos en 3D rápidamente y de una forma sencilla
y asequible para una amplia variedad de aplicaciones
o Acelerar el tiempo de comercialización
Comprimir los ciclos de diseño mediante la impresión en 3D de los
prototipos demandados sin salir de su oficina
o
Reducir los costes de desarrollo:
Recortar los costes del prototipado y las herramientas
tradicionales
Identificar los errores de diseño antes
Reducir los viajes a las instalaciones de producción
o Ganar negocios:
Ofrezca modelos en 3D realistas a clientes potenciales,
patrocinadores y grupos de sondeo
Desventajas
Las impresoras 3D se pueden producir objetos en 3 dimensiones, pero vienen
con algunos inconvenientes.
Limitaciones de tamaño
Las impresoras 3D suelen utilizar polímeros líquidos, o un polvo compuesto de
resina o yeso para construir las capas de objetos. Estos materiales hacen las
impresoras 3D capaces de producir grandes objetos de tamaño debido a la
falta de resistencia del material. De gran tamaño los objetos también son a
menudo poco prácticos debido a la cantidad de tiempo necesaria para unaimpresora 3D para producir las piezas.
Imperfecciones
3D generado por la impresora, partes del objeto a menudo poseen un acabado
de superficie rugosa y de crucería. Esta apariencia se debe a cuentas de
plástico o de gran tamaño las partículas de polvo que se apilan unas encima de
otras, dando al producto final un aspecto inacabado.
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Costo
Las impresoras 3D se consideran una inversión costosa. Nivel de entrada de
las impresoras 3D de un promedio de aproximadamente $ 5.000 y puede ir tan
alto como $ 50,000 para los modelos de gama alta, sin incluir el costo de los
accesorios y las resinas y otros materiales operativos.
2. Principio de funcionamiento
Las versiones comerciales construyen piezas a partir de los datos de un
archivo CAD en formato .STL (monocromo) o .VRML (color).
Ambas fabrican la pieza capa a capa.
La geometría del modelo se construye esparciendo una capa de polvo,
imprimiendo una sección horizontal de la pieza y después repitiendo el
proceso (esparcir polvo e imprimir sección) hasta terminar la pieza.
Las capas se construyen una encima de otra hasta que la pieza se
completa.
La geometría de la pieza se soporta gracias al polvo “no-imprimido”, lo
que permite un amplio rango de complejidad en las piezas.
Esta tecnología no necesita estructuras de soporte durante la fase de
construcción, ya que el polvo cumple esa función hasta que la pieza se
desentierra de la cubeta de fabricación.
Otro ejemplo de cómo funciona otra impresora 3D es la Zprint:
El software ZPrint es la herramienta queprocesa el fichero para enviar la información desde
el PC del usuario a la Impresora 3D.
El ZPrint colocará las piezas en la cubeta de
construcción para maximizar la velocidad, el
criterio más importante para la mayoría de
los usuarios, junto con la economización de
consumibles.
La impresora reparte una capa de polvo
desde el pistón de material, hasta cubrir por completo la superficie del
pistón de construcción.
La impresora imprime una solución de binder sobre el polvo, formando la
primera sección del prototipo. El polvo absorbe el binder y queda
solidificado micro punto a micropunto, capa por capa, dando
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consistencia a la capa del protototipo. El polvo restante, se utiliza como
soporte para la siguiente capa de impresión.
Cuando la sección está totalmente impresa, el pistón de construcción
desciende levemente (dependiendo del grosor de capa), y una nueva
capa de polvo es esparcida sobre la superficie de construcción. Esteproceso se repite hasta la construcción total del modelo.
El pistón de construcción retorna a su posición inicial y el polvo de
soporte se retira mediante un aspirador, mostrando el modelo finalizado.
Debido a que las capas de polvo soportan las estructuras que están
siendo impresas por encima, las impresoras 3D de ZCorp imprimen
piezas sin estructuras de apoyo de ningún tipo y no requiere la costosa
tarea de retirarlos, como sucede con otros sistemas de impresión 3D.
Después de imprimir la pieza se saca del lecho de polvo y se
desempolva. La pieza se puede infiltrar entonces con cera, o con otras
resinas para incrementar su resistencia y durabilidad.
Otra tecnología de impresión 3D funciona.
inyectando resinas en estado líquido y curándolas con luz ultravioleta.
Se trata de fotopolímeros de base acrílica con diferentes propiedades
físico-mecánicas: variedad de flexibilidades, elongación a rotura,
resistencia, colores, etc.
Se caracteriza por su precisión y acabado de superficie, lo que hace que
su aplicación en matricera resulte muy adecuada.
Las piezas están totalmente curadas al terminar la impresión y no hay
tiempo de espera, aunque hay que retirar soportes de impresión con un
chorro de agua a presión.
Esta tecnología ha sido la primera en lograr inyectar dos materiales diferentes
en una misma impresión, permitiendo la creación de materiales digitales.
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3. Características técnicas
Las impresoras ZCorp
Son las únicas que no desperdician el material sobrante de una impresión, sino
que lo reutilizan en próximas impresiones. Esto se traduce en un abaratamiento
muy considerable del coste de consumibles.
Hay una variedad de consumibles a elegir, dependiendo de la aplicación o uso
que se le vaya a dar a la pieza. Esta variedad permite priorizar características
como:
-máxima resistencia
-máxima rapidez
-máxima blancura
-máxima brillantez de color
-pieza flexible
-máxima economía
-molde para fundición de metal no férreo
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Impresora 3D Bits From Bytes 3000
Peso aprox : 37 Kg
Tolerancias impresión: Ejes X, Y +/- 1% o +/- 0,2mm. Eje Z La mitad de
la resolución procesada. Contracción y abombamiento pueden ocurrir en
estos modelos dependiendo del material y de la geometría.
Velocidad impresión: Máx 15 mm por segundo (depende de la impresión
y material)
Dimensiones exteriores 515 x 515 x 590 mm
Energía: 90W
Máxima temperatura boquilla extrusora: 280ªC
Material apoyo: Termoplástico translucido PLA
Eliminación soporte: Romper o disolver (Hidrolizado en una solución de
hidróxido de sodio en un tanque de ultrasonidos a temperatura
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Impresora 3D Portátil
La nueva impresora 3D en el mercado es una impresora 3D portátil. !!
El funcionamiento es similar a FDM, el objeto se construye por adición de ABS.
Las características principales son:
Material ABS
Tamaño construcción: 140 x 140 x 135 mm
Altura de capa 0,2 - 0,25 - 0,3 - 0,35 - 0,4 mm
Compatibilidad Windows vista & 7 (32 bits)
Peso 5 Kg
Requerimientos 100-240 V 50-60 Hz
No necesita requerimientos especiales.
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4. Aplicaciones
Las piezas impresas por las Impresoras 3D pueden utilizarse, además, para
múltiples aplicaciones en la industria del desarrollo de productos, así como de
su manufactura.
A continuación mostramos algunos ejemplos.
MOLDES DE SILICONA
• Matriz impresa con Objet en pocas horas
• Excelente precisión (100-200 micras)
• Paredes muy finas (600 micras)
• Superficies lisas y acabados perfectos
• Resiste tirajes de 50 ejemplares
MICROFUSIÓN - PATRONES DE SACRIFICIO
• Gran definición de detalles
• Patrón impreso con Objet en pocas horas
• Excelente precisión (100-200 micras)
• Paredes muy finas (600 micras)
• Paredes sin deformaciones
• Superficies lisas y acabados perfectos
• Volatiliza con método rápido o rampa lenta
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UTILLERÍA DIRECTA (RAPID TOOLING)
• Molde impreso con Objeto en pocas horas
• Colada no requiere cámara de vacío
• Excelente precisión (100-200 micras)
• Superficies lisas y acabados perfectos
• Molde aguanta series de hasta 100 piezas
• El proceso completo dura pocas horas
• Excelente solución para series cortas
MOLDES DE ARENA (SAND CASTING)
• Patrón impreso con Objet en pocas horas
• Permite uso de varios metales y aleaciones
• Superficies lisas y acabados perfectos
• Se gana entre 2-3 semanas de tiempo
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MOLDES PARA EPOXY DE ALUMINIO
• Patrón impreso con Objeto en pocas horas
• Permite uso de materiales termoplásticos
• Cajas/Epoxy de aluminio fáciles de adquirir
• Superficies lisas y acabados perfectos
• Aguanta series de varios cientos de piezas
• El proceso completo en 48 horas
MOLDES DE GOMA O VLT™ PARA JOYERÍA
• Goma o VTL (vulcanizable) para el molde
• Matriz impresa con Objeto en pocas horas
• Superficies lisas y acabados perfectos
• Gran definición de detalles
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MEDICINA - CIRUGÍA- ORTOPEDIA - DENTAL - MAXILIOFACIAL
• Piezas impresas con Objeto en pocas horas
• Materiales esterilizables homologados a prueba de USP Class VI,
sensibilización, irritación
• Penetraciones y guías para implantes
• Producción de prótesis personalizadas
• Planificación cirujía - Reducción de riesgos
TERMOCONFORMACIÓN
• Matriz impresa con Objeto en pocas horas
• Rápido, fácil y económico
• Ideal para tirajes cortos
• Superficies lisas y acabados perfectos
• Gran detalle y Resolución
•Permite
personalizaciones
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GALVANIZADO, TINTADO, PINTADO
• Piezas impresas con Objeto en pocas horas
• Resultados espectaculares
• Superficies lisas y acabados perfectos
• Gran detalle y Resolución
• Realismo y versatilidad
-También se ha tenido aplicaciones en empresas:
Caso de la empresa Continental Tire
• 1er fabricante en Alemania, comercializada como Continental, General Tire,
Uniroyal
• Necesidad–producción de múltiples pruebas para decidir sobre el desarrollo
del producto.
• Solución; ZPrinter310
• Resultados:
–Prototipos 5 veces más rápidos
–Reducción de costes de prototipos en un 50%
–Flexibilidad para desarrollar, discutir, debatir y afinar
refine los diseños
“Estamosincrementandolosingresoshaciendoprototiposparanuestroequipo
de comerciales, dándoles algo concreto y convincente que mostrara las
grandes empresas de automoción.
Matt Lamb, Diseñador de neumáticos
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Caso de la empresa Jerde Partnership
Los arquitectos simplemente no
Pueden colaborar ante un
papel o un archivo en la
pantalla del ordenador, de lamisma manera que pueden
hacerlo ante un modelo físico.
Los arquitectos necesitan
literalmente caminar alrededor
del diseño, tocarlo, y tal vez
marcarlo con un lápiz. Este
proceso es tan vital como
presentárselo al cliente e igual
de riguroso.
El caso Motorola V70
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6. Tendencias
1. Fabricacion de repuestos para reparar su hogar o algún satélite.
No sé si las nuevas generaciones piensen igual, pero a mí cuando menombran la NASA sólo se me vienen ideas positivas a la cabeza, el espacio, la
ciencia, la innovación, el progreso, lo increíble. La NASA es sinónimo degrandeza, es referencia de calidad y prestigio. Una vez más plantean ideas quea un simple mortal como uno le parecen imposibles, pero que ellos ven comoproyecto a corto plazo.
Esta vez la agencia espacial estadounidense tiene en planos la creación deuna impresora 3D, para poder fabricar repuestos en el espacio. La crisiseconómica que afecta a gran parte del mundo no pasó desapercibida en laNASA y por eso se han ideado esta solución. Pasa que los constantes viajesespaciales para enviar repuestos o suplementos a la Estación EspacialInternacional son unas de las mayores fuentes de gastos de la agencia,entonces que mejor solución que una impresora que ayude a los astronautas afabricar los repuestos necesarios para reparar su hogar permanente o algúnsatélite.
2. Otra tendencia es que se va a crear impresoras 3D capaz deautoreplicarse
El proyecto RepRap (Replicating Rapid-prototyper) ha desarrollado un prototipode impresora en tres dimensiones capazde replicarse a sí misma. Otra de lasparticularidades de esta impresora es
que es de código abierto, es decir, queestá al alcance de otros desarrolladoresde software para mejorarla.
El equipo del proyecto RepRap, formadopor informáticos de Nueva Zelanda,Reino Unido y Estados Unidos, hatomado como punto de partida latecnología ya existente, pero con algúncambio importante, ya que su propuestaes que la impresora sea capaz de“autoreplicarse”, es decir de imprimirse a
ella misma al igual que hace concualquier otro objeto. De esta manera,
su coste de producción se reduce mucho y se convierte en una tecnologíatotalmente accesible.
El proyecto partió del ingeniero de la universidad británica de Bath AndrianBowyer, que es su inventor y la persona que dirige el equipo multinacional deinvestigación. Su principal objetivo al empezar este proyecto era que lasimpresoras 3D estuvieran al alcance del mayor número de personas.
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Los prototipos actuales rondan los 30.000 dólares (como el de Z Corporation) ycada centímetro cúbico impreso por uno de estos prototipos viene a costar 2dólares. La intención del proyecto RepRap es producir la máquinagratuitamente. De esta manera, el coste de fabricación de un centímetro cúbicosería casi testimonial: de 0,02 dólares.
“Se quiere hacer la impresora accesible a cualquiera, inclusive a pequeñascomunidades ya sean del mundo en vía de desarrollo como del mundodesarrollado”, comenta el desarrollador de software Vik Olliver.
3. Impresora 3D será capaz de transformar la imaginación de un niñoen objetos reales
Como era posible imaginar, los juguetes cambiarán el mundo. Nuestros niños,que hoy crecen con computadoras y videojuegos, ahora poseen una
imaginación más fértil que las de generaciones anteriores. Y uno de los futuros
inventos que explorará esta imaginación es una impresora 3D.
Por ahora, es sólo un concepto de producto, pero que realmente esperamos
que pueda transformarse en realidad. Hecha con un material lila y de
apariencia “infantil”, el juguete puede ser una revolución. Sería capaz de hacer
pequeños ítems plásticos en piezas salidas directamente de la imaginación de
un niño.
No hay informaciones en la página del desarrollador sobre cómo exactamenteel producto hace esto, pero lo importante es que funcione. Inclusive buscando
mantenerse dentro de la tendencia “verde” de los nuevos objetos del mercado,
el dispositivo sería capaz de reutilizar el material para hacer nuevos juguetes.
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4.Tambien se podrá crear en un futuro cosas mas grandes como casas yautos con diseños que el cliente requiera.
Se entiende que en un futuro quizás cercano se podrá uno mismo crear su
propia casa con su propio diseño , y que las impresoras 3D poco a poco
puedan crearlas, como vemos en películas de ciencia ficción.
Referencias
I. Introducción
http://www.xatakaciencia.com/sabias-que/las-impresoras-3d
http://www.xataka.com/perifericos/impresoras-3d-como-funcionan
II. Descripción general
http://www-impresora.com/
http://es.wikipedia.org/wiki/Impresora_3D
III. Principio de funcionamiento
http://www.profesorbot.com/curiosidad/funcionamiento-de-una-
impresora-3d/
IV. Características técnicas
http://www.zsi.com.es/impresoras3d.htm
http://impresoras3d-otras.blogspot.com/
V. Aplicaciones
http://www.dimensionprinting.com/international/ES/applications/applications-
main.aspx
http://www.zsi.com.es/aplicaciones.htm
http://www.impresora3d.es/aplicacionesimpresoras3d.htm
VI. Tendencias
http://latercera.com/noticia/tendencias/2011/07/659-378484-9-crean-
impresora-3d-que-usa-chocolate-en-lugar-de-tinta.shtml
http://lolasabe.com/nasa-estaria-pensando-en-una-impresora-3d-para-
los-repuestos-en-el-espacio/
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http://www.tendencias21.net/Crean-una-impresora-3D-capaz-de-
autoreplicarse_a2199.html
http://www.bajaki.com/info/1775-impresora-3d-sera-capaz-de-
transformar-la-imaginacion-de-un-nino-en-objetos-reales.htm
http://www.hiperinnovacion.com/2011/06/impresora-3d-domestica/
VII. Imágenes
http://www.google.es/search?hl=es&qscrl=1&nord=1&rlz=1T4ADSA_esPE422P
E422&q=impreosras+3d&gs_sm=&gs_upl=&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.,cf.osb&ion
=1&biw=1280&bih=467&wrapid=tlif132404566504610&um=1&ie=UTF-
8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi&ei=aVXrTuf7PMmAgwet-
sWNCQ#um=1&hl=es&qscrl=1&nord=1&rlz=1T4ADSA_esPE422PE422&tbm=i
sch&sa=1&q=impresoras+3d&oq=impresoras+3d&aq=f&aqi=g4g-S5g-
sS1&aql=&gs_sm=e&gs_upl=7031l7031l4l7250l1l1l0l0l0l0l188l188l0.1l1l0&bav
=on.2,or.r_gc.r_pw.,cf.osb&fp=431c766bc37d4b48&biw=1280&bih=467
VIII. Videos
http://www.youtube.com/watch?v=TWq3XIsEhA8
http://www.youtube.com/watch?v=d6uE-5sdB5s
http://www.youtube.com/watch?v=FuKquN9xxyg
http://www.youtube.com/watch?v=AugRwxBVPAM
http://www.youtube.com/watch?v=_acNXF9h_5U
http://www.youtube.com/watch?v=K1SkGHCy6ew