Monografia Impresion En 3d

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INDICE INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 4 CAPITULO I HISTORIA DE LA IMPRESIÓN EN 3D .............................................................................. 5 1.1.

El comienzo de todo.................................................................................................. 5

1.2.

El nacimiento real de la impresión en 3D. ................................................................ 6

1.3.

La llegada del aparato de estereolitografía (SLA). ................................................... 6

1.4.

El mundo del sinterizado selectivo por láser (SLS). ................................................. 7

1.5.

Nace el modelado por deposición fundida (FDM). .................................................. 7

1.6.

El nacimiento de la bioprinting 3D médica .............................................................. 8

1.7.

La revolución RERAP .............................................................................................. 8

1.8.

Impresión On Demand. ............................................................................................. 8

1.9.

Prótesis impresa en 3D.............................................................................................. 9

1.10.

Llega Kickstarter. ...................................................................................................... 9

1.11.

La llegada de Makerbot. ........................................................................................... 9

1.12.

Impresión 3D de carros y aviones. .......................................................................... 10

1.13.

La era moderna. ...................................................................................................... 10 CAPITULO II

LA IMPRESIÓN EN 3D........................................................................................................ 11

2.1.

Concepto de Impresión en 3D................................................................................. 11

2.2.

Funcionamiento de la Impresión en 3D. ................................................................. 12

2.3.

Tecnologías de la Impresión en 3D. ....................................................................... 13

2.4.

Materiales utilizados en la Impresión en 3D........................................................... 14

2.4.1. Tipos de materiales: ............................................................................................ 15 2.5.

La Impresora 3D. .................................................................................................... 15

2.6.

Tipos de Impresoras. ............................................................................................... 16

2.6.1. Impresoras 3D de tinta: ....................................................................................... 16 2.6.2. Impresoras 3D láser:............................................................................................ 16 2.7.

Ventajas y desventajas de la impresión en 3d ......................................................... 16 CAPITULO III

APLICACIÓNES DE LA IMPRESIÓN EN 3D ................................................................. 19 3.1.

Casos de la Impresión 3D en el campo del Entretenimiento. ................................. 21

3.1.1. En la Alimentación. ............................................................................................. 21 3.1.2. En la Industria Textil. .......................................................................................... 25 3.2.

Aplicación en la Medicina. ..................................................................................... 27

3.2.1. Impresión 3D en el Dentista ................................................................................ 28 3.2.2. Huesos impresos en 3D ....................................................................................... 29 3.2.3. Prótesis de una cara hasta un brazo impreso. ...................................................... 30 3.2.4. Órganos impresos en 3D. .................................................................................... 31 2

3.2.5. Imprimiendo células madres. .............................................................................. 32 3.2.6. Nueva piel, gracias a la Impresión 3D ................................................................ 34 CAPITULO IV APLICACIÓN DE LAS TECNOLOGIAS DE LA IMPRESIÓN 3D A LA INGENIERIA, LA CONSTRUCCION Y LOS SERVICIOS. ............................................... 36 CONCLUSIONES .................................................................................................................. 46 BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................... 47

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INTRODUCCIÓN Ya hemos visto que la tecnología avanza de manera descontrolada, y cada día nos sorprende con su evolución va cada vez mejorando nuestra necesidades, y porque no hablar una de ellas. Falta que algún día podamos tele transportarnos al lugar que quisiéramos, pero eso sería otro caso. Todos alguna vez escuchamos e imaginamos cuando nos dicen máquina de escribir, así es esos aparatos que debías tener mucho cuidado con los teclados porque era un horror confundirte y comenzar nuevamente en un hoja limpia, esas que a cada rato tenías que soportar el estruendo sonido mecánico de esas diminutas y duras teclas. Esto fue lo que hizo la tecnología por ese aparato: Impresiones 2D, que hasta ahora ya no son textos lo que se imprimía sino imágenes ya sea de una buena resolución. Eso si nos sorprendió, nunca creía que lo llevarían a otro nivel. Pues a mi parecer jamás pensé en imaginarlo pero hoy en día lo tenemos y es una apoyo industrial, sabrán de que hablo una máquina que evolucionó con sus resultados dándonos un objeto 3D. Una máquina que tiene múltiples usos ya que tiene la función de crear cosas, ya sea industrial o doméstico, vendría ser muy útil tenerlo como si fuese un celular, o un laptop, no digo que sea portátil sino que se nos haga rutinario usarlo obviamente para lo que tú puedas imaginártelo. En esta investigación hablaremos de distintos aspectos de como la tecnología influyó a esta impresora, de su historia y evolución, de sus usos, el comercio que demanda este, y los distintos campos de la ciencia en la que ha aportado gran parte a sus respectiva ramas.

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CAPITULO I HISTORIA DE LA IMPRESIÓN EN 3D

La impresión 3D es una de las tecnologías más revolucionarias del siglo XXI. Se afirma que “La impresión 3d tiene muchas ventajas en diversos campos como la salud la industria, la construcción y otros campos los cuales beneficiaran grandemente a la sociedad en general” (Mejia Flores, 2016). Ofrece a empresas la capacidad de transformar ideas virtuales en objetos “físicos”, promete un cambio de vida tal como la conocemos. Se afirma que “Con el rápido desarrollo de la tecnología de la impresión 3D estamos cada vez más cerca de tener un máquina que puede constituir cualquier producto a base de diseños digitales” (Vazhnov , 2018).

1.1.El comienzo de todo. 1800: la impresión 3D aún no se inicia oficialmente hasta finales del siglo XX, pero algunas de las ideas tienen aquí su origen.

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En 1859, un “fotógrafo escultor” francés llamado François Willème muestra la primera tecnología de “escaneo en 3D” del mundo, mediante el uso de 24 cámaras para fotografiar al mismo tiempo a un mismo sujeto desde diversos ángulos. Unos años más tarde, en 1892, el inventor Joseph E. Blanther obtiene una patente para un método de creación de mapas topográficos en 3D utilizando un método de estratificación, similar en concepto a las impresoras 3D actuales. Esto es el comienzo, la impresión 3D está por llegar en algunos años más tarde.

1.2.El nacimiento real de la impresión en 3D. 1980: Los primeros intentos de impresión 3D moderna se llevan a cabo en un momento en que la mayor parte del mundo sólo piensa en fotografías (2D), en Kodak y Polaroid. La primera patente relacionada con la tecnología fue presentada en mayo de 1980 por el Dr. Hideo Kodama del Instituto de Investigación Industrial Municipal de Nagoya, que describe un sistema de “prototipado rápido de fotopolímeros”. La idea de Kodama consiste en utilizar una tina de fotopolímero, expuesto a la luz ultravioleta, para endurecer una pieza. Desafortunadamente, nunca va más allá.

1.3.La llegada del aparato de estereolitografía (SLA). 1986: Chuck Hull invento el aparato de estereolitografía (SLA). Esta técnica de impresión 3D hace referencia a un método de impresión de objetos “capa por capa” mediante un proceso en el que los láser selectivamente provocan que las cadenas de moléculas se unan, formando polímeros.

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Más tarde Hull continúa y funda 3D Systems Corporation, el cual presenta el primer sistema de impresión 3D comercial del mundo, el SLA-1.

1.4.El mundo del sinterizado selectivo por láser (SLS). 1987: Carl Deckard, de la Universidad de Texas, es pionero de un método alternativo de impresión 3D, el cual transforma el polvo suelto en un sólido, en lugar del proceso de resina líquida de Chuck Hall. El enfoque de Deckard requiere de un láser para unir el polvo y solidificarlo. Su primera máquina se llama “Betsy”. En el año 2006 salen las primeras impresoras SLS “comerciales”, lo que abre oportunidades tentadoras en la fabricación.

1.5.Nace el modelado por deposición fundida (FDM). 1989: S. Scott Crump, junto a su esposa Lisa Crump, inventan un nuevo método de fabricación aditiva llamado Fused Deposition Modeling. Esta técnica implica fundir filamentos de polímero y depositarlo en un sustrato, capa por capa, para crear un objeto 3D. Esta nueva idea tecnología llegó a Crump al intentar crear una rana de juguete para su hija usando una pistola de pegamento caliente cargada con una mezcla de polietileno y cera para velas. Luego de luchar para realizarlo manualmente, imaginó una forma de automatizar el proceso a través de la creación de unas de capas delgadas, apiladas una encima de la otra.

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1.6.El nacimiento de la bioprinting 3D médica 1999: El uso de órganos impresos en 3D en la cirugía se transforma en realidad cuando una vejiga urinaria cultivada en laboratorio se trasplanta con éxito en un paciente, utilizando una desarrollada tecnología por el Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa.

1.7.La revolución RERAP 2004: Adrian Bowyer, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Bath - Estados Unidos, funda el proyecto RepRap, se trata de proyecto de código abierto que tiene como misión fabricar una impresora 3D que pueda imprimir sus propios componentes en su mayoría. La idea es democratizar la impresión en 3D, expandiendo la tecnología a las personas de todo el mundo. El diseño de la primera impresora 3D RepRap, llamada “Darwin”, se lanzó años más tarde en marzo de 2007. Seguida de otras versiones, incluyendo “Mendel”, “Prusa Mendel” y “Huxley”. Las impresoras RepRap iniciales llevan el nombre de unos notables biólogos evolutivos, ya que el proyecto se trata de “replicación” y “evolución”.

1.8.Impresión On Demand. 2008: Shapeways, un servicio de impresión 3D, se patenta en Holanda. Similar a RepRap, Shapeways permite la disponibilidad de la impresión 3D esté disponible al público. Pero, en lugar de darles a las personas sus propias impresoras 3D, Shapeways deja a los usuarios que enviar sus propios archivos 3D, que más adelante la compañía imprime en 3D y envía de regreso.

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Shapeways se expande en poco tiempo a una fábrica en Queens, Nueva York, y recauda una sustancial financiación de riesgo. También se convierte en un mercado para objetos impresos en 3D, que después la empresa imprime on-demand. Shapeways hace de la impresión 3D la disponibilidad a un público no-técnico, incluidos arquitectos, artistas además de personas creativas.

1.9.Prótesis impresa en 3D. 2008: Se utiliza e inventa la primera pierna protésica impresa en 3D. Se imprime “tal cual”, sin necesitar un montaje posterior adicional. Hoy en día, se han creado y utilizado muchas prótesis impresas en 3D en diferentes países. 1.10. Llega Kickstarter. 2009: lanzamiento de Kickstarter. Aunque esta indirectamente relacionado con la impresión en 3D, el sitio web de crowdfunding se convirtió en una plataforma de lanzamiento y de recaudación de fondos para numerosas impresoras 3D. Mientras otros continúan y se mantienen en la industria, otros llegan fracasar. Hasta la fecha, el proyecto de impresora 3D en Kickstarter más financiado es Micro de 2014, una impresora 3D para el consumidor que admite materiales PLA o ABS, junto con sus propios carretes de filamento patentados y estándar. Pidiendo $50,000, sus creadores recaudan más de $3, 401,361.

1.11. La llegada de Makerbot. Haciendo uso de la idea de RepRap, Makerbot crea el código abierto D.I.Y. kits para aquellas personas que quieren fabricar sus propias impresoras 3D o impresiones 3D. Desde allí, ha vendido más de 100,000 de esos kits.

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La compañía también crea la biblioteca de archivos online Thingiverse, lo que hace fácil a los usuarios descargar y enviar archivos imprimibles en 3D. Thingiverse llega a convertirse en un almacén amplio de archivos y la comunidad de impresión 3D más grande online. Makerbot es adquirida por la compañía Stratasys en 2013 por cerca de $400 millones de dólares.

1.12. Impresión 3D de carros y aviones. 2011: Cualquiera que piense que la impresión 3D únicamente tiene que ver con la creación de objetos pequeños recibe una bofetada cuando los ingenieros de la Universidad de Southampton en el Reino Unido diseñan e imprimen en 3D la primera aeronave sin tripulación impresa en 3D del mundo. ¿Su costo? Es Menos de $ 7,000. Para no quedarse atrás, Kor Ecologic muestra Urbee, un automóvil con un cuerpo impreso en 3D en TEDxWinnipeg, Canadá.

1.13. La era moderna. 2018: Ya se trate de objetos pequeños o casas, bioimpresión 3D o prótesis, la impresión en 3D está llegando cada vez más y más a todo público, y con más variedad de impresoras disponibles.

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CAPITULO II LA IMPRESIÓN EN 3D

2.1.Concepto de Impresión en 3D. La impresión 3D, o manufactura aditiva, es un conjunto de tecnologías de fabricación que, con un modelo previamente realizado de forma digital, permiten manipular de manera automática y mecánica, distintos materiales y agregarlos capa a capa de forma casi perfecta para construir un prototipo de forma tridimensional.

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2.2.Funcionamiento de la Impresión en 3D. En el proceso que va desde la fase de digitalización del modelo hasta la de fabricación del objeto, bastante largo y complejo, participan muchas partes diferentes que deben interactuar y desarrollar juntas fluidamente:

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Los dos primeros pasos pueden simplificarse simplemente descargando un modelo digital de Internet. Si el modelo no ha sido diseñado cuidadosamente, puede salir con algunos defectos, por lo que hay que tratar de corregirlos con software (corrección de malla).

2.3.Tecnologías de la Impresión en 3D. Existe una gran variedad de métodos disponibles para la impresión 3D. Sus principales diferencias se encuentran en la forma en la que se usan las diferentes capas para crear piezas. Algunos métodos como el modelado por deposición fundida (FDM) o el sinterizado selectivo por

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láser (SLS) utilizan fundido o ablandamiento del material para producir las capas, mientras que otros depositan materiales líquidos que son tratados con diferentes tecnologías.

2.4.Materiales utilizados en la Impresión en 3D. Las impresoras 3D tienen que usar material específicos, hay una gran variedad para su impresión, como: transparentes, de colores, opacos, flexibles, rígidos, de alta temperatura y resistencia. Este tipo de materiales buscan cubrir necesidades de manera visual y táctil, además, son muy resistentes y con la fuerza necesaria que los prototipos requieren. El diseño de nuestro producto nos dará paso a escoger el material que debemos utilizar, la impresora y el proceso por el cual se imprimirá. En la revista Metal Actual señalan que: “En el mercado existen más de 60 tipos de materiales para impresión 3D, que gracias a sus características y propiedades físico químicas, posibilitan la creación de prototipos perfectos, de gran precisión, excelente nivel de detalle y aplicables casi a todos los sectores industriales" (Andrea Ruiz, 2011, p.34). Dentro de los materiales que más se usan están los que simulan plásticos de ingeniería, llamados filamentos, como PLA y ABS. El filamento PLA es un ácido poliláctico, biodegradable, derivado del maíz El ABS es barato y con buena terminación, el material adecuado para el prototipo, que requieren una alta resistencia al impacto y golpes demasiado fuertes, este filamento también incluye una amplia variedad de colores. Otro material es la resina. Ofrece una mayor resolución que ABS, simulan plásticos estándar que están hechos de polipropileno y son perfectos para modelos que necesiten de dureza, flexibilidad y resistencia, como: juguetes, cajas de batería, piezas de automóvil y contenedores.

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2.4.1. Tipos de materiales: Los filamentos vienen caracterizados por el diámetro (en milímetros), se venden generalmente en bobinas por peso (kg.) y son principalmente de los siguientes materiales: 

Ácido poliláctico (PLA).



Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS).



Poliestireno de alto impacto (HIPS).



Tereftalato de polietileno (PET).



Elastómero termoplástico (TPE).



Nylon, el más utilizado.

2.5.La Impresora 3D. Una impresora 3D es una máquina capaz de realizar réplicas de diseños en 3D, creando piezas o maquetas volumétricas a partir de un diseño digital; creado por uno mismo, descargado de internet o recogido a partir de un escáner 3D. Surgen con la idea de convertir archivos de 2D en prototipos reales o 3D. Comúnmente se ha utilizado en la prefabricación de piezas o componentes, en sectores como la arquitectura y el diseño industrial. En la actualidad se está extendiendo su uso en la fabricación de todo tipo de objetos, modelos para vaciado, piezas complicadas, alimentos, prótesis médicas (ya que la impresión 3D permite adaptar cada pieza fabricada a las características exactas de cada paciente), etc. La impresión 3D en el sentido original del término se refiere a los procesos en los que secuencialmente se acumula material en una cama o plataforma por diferentes métodos de fabricación, tales como polimerización, inyección de aporte, inyección de aglutinante, extrusión de material, cama de polvo, laminación de metal, depósito metálico. Sobre la calidad del

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producto tridimensional aún no se logra tener menores costos con respecto otros métodos, como se aprecia en el siguiente comentario: “Aunque la mayor parte de las actuales impresoras 3D no pueden producir piezas lo suficientemente resistentes, económicas o incluso útiles hasta el punto de reemplazar los métodos de producción tradicionales, tienen una aplicación muy relevante hoy en día, que es educar a toda una generación en el uso de esta tecnología.” (Betodi, 2014)

2.6.Tipos de Impresoras. Los tipos de impresión disponibles actualmente son de compactación, con una masa de polvo que se compacta por estratos, y de adición, o de inyección de polímeros, en las que el propio material se añade por capas; dependiendo del método de compactación utilizado se puede clasificar en: 2.6.1. Impresoras 3D de tinta: Utilizan una tinta aglomerante para compactar el polvo. El uso de una tinta permite la impresión en diferentes colores. 2.6.2. Impresoras 3D láser: Un láser transfiere energía al polvo haciendo que se polimerice. Después se sumerge en un líquido que hace que las zonas polimerizadas se solidifiquen.

2.7.Ventajas y desventajas de la impresión en 3d Las ventajas y desventajas de la impresión en 3d dependen bastante de lo que se esté imprimiendo y el uso que se le dará, condiciones las cuales a su vez dependen de otros factores 16

como el material que se utilizara o el método de impresión, por lo que las siguientes ventajas y desventajas pueden tener excepciones o soluciones. Uno de las más grandes desventajas de la impresión es el costo, tanto de la impresora como del filamento en sí, los precios de los filamentos suelen oscilar entre 80 y 300 soles por kilo dependiendo de qué tan constantemente lo usemos puede durar o no, en el caso de un uso constante sí que se convertiría en un problema la duración de estos filamentos. Por otro lado las impresoras en 3d suelen demorar de varios minutos a horas para hacer impresiones, en el caso de querer imprimir cosas pequeñas como piezas de ajedrez esta demoraría entre 45 y 60 minutos, pero para imprimir estructuras más complejas y de mayor tamaño como una escultura relativamente pequeña en cuanto a esculturas reales puede llegar a demorar hasta 10 horas dependiendo de la calidad que se desee. Otro de los impactos más grandes a considerar es la posibilidad de que la impresión en 3d pueda reemplazar a distintas personas en sus puestos de trabajo, ya sean de ensamblaje o manufactura. Muchas compañías se van a ver beneficiadas, muchas se van a ver perjudicadas ya que sus negocios se pueden llegar a perder. Por ejemplo, las empresas que diseñan y producen juguetes, o artículos para la decoración del hogar. Por otro lado una de las ventajas de la impresión en 3d es que esta creará nuevos puestos de trabajo, y nuevas formas de negocio (que una de las desventajas es que la impresión en 3d valla a dejar a personas sin trabajo no queda descartada por esta ventaja, ya que los puestos de trabajo serán diferentes). Por ahora se puede realizar objetos con plástico, cera y goma, aunque también se están desarrollando distintos tipos de filamentos como el filamento que deja una textura de madera o el

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que brilla en la oscuridad. Probablemente en un tiempo otros materiales estarán involucrados y el abanico de productos que se podrán hacer cambiará bastante nuestra forma de vivir. Probablemente las empresas en vez de tener un sistema de automatización de procesos para llevar a cabo un producto comercial, pondrán en juego las impresoras en 3D para reducir los costos en cuanto a maquinarias, y para que los productos no tengan errores en cuanto a diseño ya que los podrán corregir con la computadora. Aun así, las impresoras en 3d son una gran opción debido a que prácticamente se puede imprimir lo que sea, desde piezas pequeñas hasta otras impresoras (excepto partes que necesiten ser resistentes al calor).

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CAPITULO III APLICACIÓNES DE LA IMPRESIÓN EN 3D Como antes se mencionaba las impresoras 3d pueden imprimir una amplia variedad de cosas, y por ende estas tienen una gran variedad de aplicaciones. En el campo de la medicina pueden ser útiles en la impresión de estructuras óseas tanto para su uso en reconstrucciones como para su estudio. También se está desarrollando la impresión de tejido que sea compatible con cualquier paciente y apuntando a ser capaz de imprimir cualquier tipo de tejido. Como ya se ha mencionado las impresiones en 3d se pueden utilizar para la educación de forma que esta sea más didáctica/grafica, en el caso de la formación de los cirujanos esta podría ser una alternativa a los ejercicios de ensayo y error en pacientes reales. También se podría aplicar en el campo de la medicina forense para los momentos en los cuales se necesite recrear una herida o lesión, evitando así manipular la evidencia es decir el cuerpo de la víctima. Se pueden emplear la impresión en 3d en la electrónica para imprimir celdas electroquímicas funcionales.

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Se pueden usar también en la arquitectura, para construir casas o módulos para personas con escasos recursos, incluso hay casos en los cuales se ha utilizado impresoras para imprimir una casa de material noble. Así también se puede implementar la impresión en 3d para el diseño y elaboración de maquetas de construcción. Cómo es de esperarse también es aplicable al campo de la robótica para la creación, reparación de robots Se puede utilizar también para el desarrollo y creación de artefactos o materiales, por ejemplo, equipos para laboratorio personalizados debido a que no siempre existen herramientas para ciertos casos. En el caso del arte se ha implementado para replicar obras de arte antiguo así como también para el patrimonio cultural de ciertos lugares, siendo estas esculturas y otros objetos de culturas antiguas. Igualmente, esto abre más posibilidades a los artistas del modelado en 3d para dar forma a sus creaciones. En cuanto a la música, es posible imprimir instrumentos de viento, pero no solo eso, sino que también gracias a esto es posible la combinación de instrumentos, así como la creación de nuevos. En china se ha utilizado impresoras en 3d para la creación de calzado e incluso ropa. Por otro lado la marina de estados unidos desea implementar también esta tecnología de forma que uno podría hacer herramientas en cuanto las necesite como por ejemplo drones. La industria petrolera es uno de los campos en los que más ha influido esta herramienta. Las impresoras 3d y otros aparatos relacionados ofrecen la posibilidad de reducir el número de pasos que se necesitan para pasar de un modelo informático de componentes para una infraestructura de petróleo y gas activo hasta tan sólo un paso.

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Concluyendo, la impresión en 3d es capaz de miles, quizás millones de cosas, pero algo a lo que la gran mayoría de proyectos apunta es a la modernización de maquinaria así como la mejora de los procesos ya existentes mediante la fomentación de la creación de nuevas herramientas, así también la impresión en 3d nos facilita la refacción de maquinaria que requiere piezas pequeñas y difíciles de conseguir.

3.1.Casos de la Impresión 3D en el campo del Entretenimiento. 3.1.1. En la Alimentación. HERRAMIENTAS DE CALIBRACIÓN PARA LA INDUSTRIA ALIMENTARIA La industria alimentaria como ya dije es un sector en el que la impresión 3D puede ayudar al proceso de desarrollo. Con el fin de llevar productos de un lado de la fábrica a otro, la mayoría de las fábricas de procesamiento de alimentos utilizan cintas transportadoras. A través de nuestros diversos materiales como plástico, resina y nuestro material multicolor, puede imprimir en 3D herramientas de calibración (artículos impresos en 3D que tienen el mismo peso y tamaño que una manzana o patata promedio), esto le permitirá mover los falsos productos a lo largo de la cinta transportadora Para calibrar la velocidad u otros criterios. Esto le impedirá dañar su inventario en el proceso de prueba. Gracias a la resistencia del plástico y la resina, puede utilizar sus herramientas de calibración para diversas pruebas. La impresión 3D es un activo valioso para calibrar su maquinaria de procesamiento de alimentos. Puede imprimir en 3D frutas de plástico y / o verduras varias veces para probar su equipo sin tener que producir daños en sus verdaderas frutas y verduras.

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EQUIPO PARA LA INDUSTRIA ALIMENTICIA Ahora puede imprimir en 3D diseños complejos que son esenciales para la maquinaria de la industria alimentaria. Gracias a la impresión 3D, puede crear instrumentos complejos que son esenciales para el correcto funcionamiento de la maquinaria en la industria alimentaria. La impresión 3D en la industria alimentaria le permitirá crear complejas piezas mecánicas que deben ser resistentes y duraderas. Puede crear equipos para la industria alimentaria y obtener productos con geometría compleja a bajo coste. Se deduce que al crear un elemento que use la tecnología de impresión 3D sería más rentable, porque no importa que tan complejo es el diseño, el costo se basa en la cantidad de material que se utiliza. Crear un elemento utilizando la tecnología de impresión 3D es más rentable porque no importa cuán complejo es el diseño, el coste se basa en la cantidad de material que se utiliza. Puede crear impresiones 3D altamente detalladas que puede utilizar para hacer los moldes para los diversos tipos de alimento como chocolates, caramelo duro o pasteles. PROTOTIPADO PARA HERRAMIENTAS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA Con la impresión en 3D en la industria alimentaria, puede crear un número infinito de piezas de tamaño real para encontrar el más adecuado por un precio bajo. Gracias a la impresión en 3D puede crear prototipos ornamentales, así como piezas mecánicas, y puede hacer todo esto para saber qué mejoras se pueden lograr y recibir rápidamente su producto final. Con la impresión 3D le permite crear muchas piezas en la fase de investigación y desarrollo para validar los conceptos alimenticios. Con solo unos pocos clics, puede crear una impresión de tu comida favorita o cual la apetece.

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Ya hemos visto que imprimir alimentos no es cosa del futuro pero, ¿cocinar? Una empresa española, Natural Machines, está dispuesta a revolucionar el mundo de la gastronomía mediante una impresora en 3D que será capaz tanto de cocinar como de imprimir. El invento en cuestión ha sido bautizado como “Foodini” y espera ser comercializado a partir de 2016. La innovadora impresora tendrá conectividad a internet para poder seleccionar nuestras recetas preferidas y compartirlas por las redes sociales o para gestionar el dispositivo desde nuestro smartphone o tableta con Android para que cuando lleguemos a casa el plato esté caliente y listo para ser degustado. La primera versión no completa de “Foodini” -que solo imprimirá, no cocinará- saldrá a la venta en 2015 y será capaz de crear todo tipo de menús con una gran variedad de productos: carne, masas, frutas, verduras... con formas y alturas insólitas, imposibles en la vida real. Esta particular impresora, cuya versión 2.0 pretende convertirse en nuestro silencioso, obediente y eficaz cocinero particular, podrá elaborar tanto galletas, pizzas, pastas, hamburguesas... el límite estará en nuestra imaginación. 3D FOODINI Hay muchos medios que califican a la irrupción de las impresoras 3d como “la nueva revolución industrial”, suena quizás exagerado, pero visto la cantidad de sectores donde empiezan a implementarse quizás haya que empezar a tenerlas muy presentes en nuestras vidas. Una impresora 3D es una máquina capaz de realizar “impresiones” de diseños en 3D, creando piezas o maquetas volumétricas a partir de un diseño hecho por ordenador. Surgen con la idea de convertir archivos de 2D en prototipos reales o 3D. Comúnmente se ha utilizado en la matricería o la prefabricación de piezas o componentes, en sectores como la arquitectura y el diseño industrial.

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Pronto llegarán al sector doméstico, y aunque su uso fundamental es la replicación de piezas, hay una compañía española que ha decidido usar esta tecnología para “imprimir comida”. Natural Machines es una Start-up española con sede en Barcelona que pretende combinar alimentos con tecnología y arte en una impresora 3D, la cual usando ingredientes frescos en forma de puré, produce comida casera de una forma original y saludable. De momento Foodini, que así se llama la impresora 3d, está en fase de desarrollo, y aunque la intención de usar Kickstarter para su financiación no llegó a su objetivo, el proyecto sigue en marcha. ¿En qué consiste Foodini? La idea es usar cinco cápsulas o contenedores de alimentos, que mediante su superposición en capas, generen atractivos platos. El espesor mínimo de dichas capas es de 1,5mm. Los alimentos por supuesto, deben de poderse triturar: Masas, purés de patatas o de verduras, carne picada, etc…. eso forma parte de la imaginación de cada cual. Aunque Natural Machines está en conversaciones con fabricantes minoristas para que proporcionen las capsulas ya elaboradas, la idea es que nosotros en nuestra casa, podamos incorporar nuestros propios ingredientes a Foodini. Eso sí, no olvidemos que licuados o en forma de puré. Algunos ejemplos de alimentos que se han impreso ya son: 

Pastas (ravioles, ñoquis, espaguetis,…).



Hamburguesas (verduras y carne).



Nuggets de pollo (o nuggets de garbanzo como una alternativa vegetariana).



Quiche.



Pizza.

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Patatas fritas.



Galletas.



Bizcochos, chocolate, etc.

3.1.2. En la Industria Textil. La impresión 3D en la industria textil le permite liberar su imaginación para crear rápidamente nuevas estructuras gracias nuevos materiales innovadores. Gracias a la gran variedad de materiales que ofrecemos, como el plástico o nuestro nuevo material plástico flexible (TPU), es posible imprimir en 3D sus proyectos más ambiciosos en menos tiempo y asociarlos con ropa de cualquier tipo para reinterpretar los más Estilos clásicos. Combinando diferentes tipos de tejidos y la impresión 3D permite explorar nuevas facetas de la moda y por lo tanto proponer una nueva visión del sector textil. En un sector de vanguardia como la moda, la mezcla de las últimas tendencias con la última tecnología de impresión 3D le permitirá diferenciarse de sus competidores. A MEDIDA CON LA IMPRESIÓN 3D En la industria textil a menudo estamos obligados como consumidores a elegir entre diferentes tamaños que, dependiendo de la marca, no se ajustará perfectamente a las dimensiones de nuestro cuerpo. Con la impresión en 3D puede crear ropa a medida. Varios software de modelado 3D le permiten crear ropa que se adapte a usted en función de su tipo de cuerpo. Tendrá que transcribir sus medidas en el software de modelado 3D y luego modelizar lo que tiene en mente. Las estructuras serán hechas a medida por lo que puede imprimir en plástico rígido o plástico flexible. Uno de estos dos materiales asociados con el textil convencional le permitirá crear ropa innovadora y perfectamente adaptada a su tipo de cuerpo.

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EL PLÁSTICO FLEXIBLE: NUEVO MATERIAL PARA LA INDUSTRIA TEXTIL Gracias a nuestros ingenieros de materiales conseguimos imprimir en 3D un nuevo material, el plástico flexible, uno de los más flexibles del mundo. Este material está diseñado con tecnología de poliuretano termoplástico, diseñada específicamente por sinterizado selectivo láser (SLS) con un nivel de Shore 65A que lo hace muy flexible. Con este nuevo tipo de material, va a reinventar la industria textil mediante la invención de ropa totalmente impresa en 3D. La flexibilidad del plástico flexible le permite crear prendas con las formas más inusuales, manteniendo la flexibilidad de la tela. Hemos trabajado con muchos socios, especialmente con una joven diseñadora que quería mostrar, a través de su colección, ropa impresa en 3D. Por ello, sustituyó el tejido, imprimiéndolo en 3D como un nuevo material con el fin de combinar los conocimientos tradicionales y la tecnología.

KNITERATE Y LA MÁQUINA 3D ESPAÑOLA QUE CREA PRENDAS DE ROPA Kniterate es una startup española que fue creada por Gerard Rubio y Triambak Saxena, la propuesta es sencilla: la primera máquina que te ayuda tejer prendas con tan solo presionar un botón. La idea se basa en las actuales impresoras 3D y sigue fielmente el concepto de lo que consideramos fabricación aditiva. Este joven proyecto ha comenzado hace unos días una campaña en la plataforma Kickstarter, en su primera semana superó la meta fijada, actualmente han alcanzado casi cuatro veces más que su propuesta inicial de $100.000 ¡Un éxito rotundo! Esta semana hemos hablado con Gerard de Kniterate para que nos cuenten más fondo sobre su proyecto, su visión y sus planes a futuro. ¿Nos puedes explicar cómo es el proceso que utiliza la máquina para crear?

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El proceso es muy similar al de una impresora 3D FDM. La máquina Kniterate funciona con bobinas de hilo de la misma manera que una impresora 3D funciona con bobinas de filamento, seleccionas el color y material deseado, introduces el hilo a través de los tensores y el guiahilos y la máquina está lista para empezar. Para generar tu diseño puedes hacerlo a través de tus herramientas habituales de diseño 2D (Photoshop, Illustrator, etc) o mediante la app que estamos desarrollando, donde podrás aparte de diseñar tus prendas a través de plantillas que te proporcionarán una buena base para crear un patrón correcto y con facilidad, compartir tu ropa con toda la comunidad a través de una especie de armario digital. ¿Cómo ves la relación entre la impresió n 3D y la industria textil? Son dos mundos que pueden compartir mucho o muy poco en función del método de producción textil que se elija. La mayoría de la ropa que llevamos se confecciona uniendo distintas partes de tejido que se han cortado previamente de un gran lienzo. Este método genera mucho residuo ya que gran parte del tejido creado es descartado, mezclando de una forma bastante ineficiente la fabricación aditiva (tejer el gran lienzo) con la sustractiva (cortar las piezas de éste). Por lo contrario, si trabajamos directamente con fabricación aditiva como lo hace la tecnología de Kniterate, podemos crear piezas con la forma final para que tal cual salen de la máquina puedan ser ensambladas, ahorrando en material y postprocesado, tal y como lo haría una impresora 3D.

3.2.Aplicación en la Medicina. A nivel mundial, el aumento de los gastos médicos crecen a un ritmo más acelerado que la inflación, y los pacientes están asumiendo una mayor participación en los costos y la toma de

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decisiones médicas. Al adaptarse en forma ágil y acelerar el ritmo de la innovación, usted puede mejorar la atención de los pacientes y, a la vez, sostener o mejorar la rentabilidad. Nuestras soluciones de impresión 3D, que incluyen tecnología, materiales, servicios y pericia en la industria médica, pueden ayudarlo a mejorar los resultados clínicos y el valor económico en cada eslabón de la cadena de valor de la prestación de la atención de la salud. 3.2.1. Impresión 3D en el Dentista La contribución de la impresión 3D a la industria dental ha cambiado las reglas del juego, según el científico Andrew Daewood, ya que antes de que esta tecnología se convirtiera en noticia, se llevaba usando ya 10 años, para hacer cosas que no podrían realizarse de otro modo. La impresión 3D aumenta la calidad de las piezas y acelera la producción. Esta tecnología permite tanto obtener un alineador dental transparente impreso en 3D para el uso diario, como implantes, fundas dentales, puentes, y una gran variedad de aplicaciones dentales. No sólo eso, sino que el escaneado y modelado en 3D de los problemas dentales de los pacientes permitiría incluso el enviar los archivos CAD creados a otros especialistas, lo cual podría aplicarse a la obtención de segundas opiniones médicas, tal y como se ve en el siguiente vídeo de Stratasys.

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3.2.2. Huesos impresos en 3D En primavera de este mismo año, un paciente en EEUU se sometió a una cirugía radical, en la cual el 75% de su cráneo fue sustituido por un implante impreso en 3D realizado en un material no solo biocompatible, sino también semejante al hueso. Por otro lado, una mujer de 83 años recibió el año pasado el primer implante de mandíbula de titanio fabricado con una impresora 3D. La impresión 3D puede ser también la esperanza de muchos bebés que nacen con traqueobronquiomalacia, una anomalía congénita que se produce en uno de cada 2100 recién nacidos y que consiste en una debilidad de las paredes de la tráquea, produciendo colapsos durante la respiración o cuando tosen, y que frecuentemente se diagnostica erróneamente como asma. Recientemente, salió a la luz una esperanzadora noticia en un portal de medicina: el caso de un bebé que, a pesar de vivir con un ventilador mecánico, debía ser resucitado cada día debido a esta enfermedad. El Instituto de Biología Genómica (IGB por sus siglas en inglés) de la 29

Universidad de Michigan desarrolló una férula impresa en 3D, que fue cosida alrededor del tubo de traqueotomía de la niña para expandir sus vías respiratorias y ofrecer un soporte al crecimiento del tejido. Este soporte está fabricado en un material que permitirá su completa absorción por el sistema respiratorio del bebé en dos o tres años.

3.2.3. Prótesis de una cara hasta un brazo impreso. Todos los días ocurren accidentes, y nadie está a salvo, puede sucederle a cualquiera. Y cuando algo así ocurre, no solo debemos pensar en el daño para la salud, sino también en la cantidad de dinero y tiempo necesario para la recuperación, cuando esta es posible. Muchas personas necesitan urgentemente distintos tipos de prótesis, pero por desgracia no todos ellos pueden costeárselas. Gracias a la impresión 3D, la ortopedia avanza hacia una mayor velocidad

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en los procesos productivos, y la disminución de los costes. Esto es especialmente importante cuando hablamos de ortopedia infantil, pues las piezas han de ser sustituidas a medida que los niños crecen, pues se facilita el proceso de creación de estas piezas, a la misma vez que disminuye el esfuerzo económico para reemplazarlas cuando se necesitan.

3.2.4. Órganos impresos en 3D. Tal como se lee algo más arriba, la impresión de células de hígado es algo que ya se está llevando a cabo e investigando para la experimentación con fármacos. Aunque decíamos también que este objetivo sería planteable a largo plazo, ya van viéndose avances en esa dirección. El cirujano Anthony Atala mostró en una charla TED de 2011, un experimento en el cual se imprimía un prototipo de riñón humano, capaz de producir una sustancia semejante a la orina. El Instituto Wake Forest trabaja de hecho específicamente en la medicina regenerativa, con diferentes tipos de tejidos: vejiga, cartílago, tráquea, corazón, etc.

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En la línea de la impresión de un hígado que mencionábamos, la compañía Organovo situada en San Diego, ya intenta crear estos órganos en versión miniatura, con un espesor de solo medio milímetro y 4 milímetros de anchura. Dado que la funcionalidad de las células hepáticas depende de su disposición, este experimento es importante para, en el futuro, crear estructuras de tamaños similares al hígado humano, incluidas las redes de vasos necesarias para nutrirlas.

3.2.5. Imprimiendo células madres. Las células madre embrionarias son aquellas capaces de mantener su pluripotencial, es decir, de generar posteriormente las características que las diferenciarán en cualquier otro tipo de célula (óseas, cerebrales, musculares…). La impresión 3D ha permitido que un grupo de la Universidad escocesa Heriot Watt produzca racimos de células madre. El método usado es el de la impresión basada en válvulas, para mantener estas células en un alto nivel de viabilidad, y producir esferoides de un tamaño

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uniforme con una precisión adecuada, tal como han publicado en la revista especializada Biofabrication. Estos científicos se han interesado particularmente en las células hepáticas, debido a su importancia en el metabolismo de medicamentos y drogas en el organismo. Actualmente, la experimentación en el campo farmacéutico se realiza usando células, o directamente animales, por lo que la capacidad de imprimir y generar tejido tridimensional humano permitirá modelizar los test farmacéuticos, e incluso, eliminar la experimentación sobre animales. Por otro lado, también podría ser el futuro de la “medicina personalizada”, aunque los costes de esto todavía son extremadamente altos, pero se espera que algún día, uno pueda probar su medicamento de esta forma, antes de tomarlo. Y finalmente, abre la puerta a la “implantación” in situ de estas células, dentro del propio cuerpo, para evitar los rechazos asociados al trasplante de órganos, lo cual podría ahorrar numerosos costes en el futuro. Pero hablamos de un futuro muy lejano, de momento, ya que para conseguir (generar un órgano completo) se necesita introducir delicadas estructuras vasculares dentro del órgano, para transportar los nutrientes y eliminar los desechos, para poder garantizar la supervivencia del mismo. Por supuesto, a la hora de trabajar con células madre embrionarias, se ha de tener en cuenta el factor ético, y es que para generarlas se han de destruir embriones; por otro lado, una vez tenemos las células madre, estas pueden ser replicadas en el laboratorio de forma indefinida, lo cual también genera cuestiones éticas. Hay otras formas de aproximarse a esta biotecnología, por ejemplo las células llamadas iPS (induced Pluripotent Stem Cells), que pueden ser generadas sin destruir embriones humanos; se obtienen desde cualquier célula, como por ejemplo la piel, y se llevan a su estado embrionario, en el cual no se pueden distinguir de las células madre embrionarias. Pero esa tecnología no está

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tan madura y por ello se siguen usando las embrionarias, aunque por supuesto, se sigue investigando en ello para obtener resultados a largo plazo, que no impliquen la destrucción de embriones. Otra aplicación de esta tecnología sería introducir, mediante técnicas poco invasivas, como la laparoscopia, un microextrusor dentro del órgano dañado, de forma que se pudiera regenerar directamente, incluso dentro del cuerpo.

3.2.6. Nueva piel, gracias a la Impresión 3D Los injertos de piel llevan ya tiempo formando parte de los tratamientos médicos, siendo a la vez extremadamente dolorosos, ya que se cogen fragmentos de piel sana para cubrir una zona dañada del cuerpo. Cuatro estudiantes de la Universidad de Leiden (Holanda) han desarrollado un proceso, combinando una impresora 3D y la tecnología que mencionábamos antes, de células madre inducidas (iPS) que permiten crear células madre a partir de células ya diferenciadas. Dado que las células madres inducidas se desarrollan a partir de las propias células del paciente,

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se reducirían las respuestas inmunes al nuevo tejido. La importancia de este descubrimiento radica sobre todo en el tratamiento de heridas de gran extensión, dada la dificultad de encontrar injertos de piel de ciertos tamaños.

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CAPITULO IV APLICACIÓN DE LAS TECNOLOGIAS DE LA IMPRESIÓN 3D A LA INGENIERIA, LA CONSTRUCCION Y LOS SERVICIOS.

Desde el pasado año, la Cátedra Sacyr-Tecfutura, de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas y Energía de la Universidad Politécnica de Madrid, y el Grupo Sacyr están trabajando conjuntamente en la aplicación de las técnicas de impresión 3D a nuevos sectores con el objetivo de incorporar esta tecnología a sus áreas de actividad. Dicha investigación, basada en la estrecha colaboración existente entre Sacyr y la UPM, se ha traducido en la realización, por parte de Sacyr, de varios proyectos de investigación actualmente en marcha que tienen como base la aplicación directa de las técnicas de prototipo rápido, además del apoyo por parte de la Cátedra Tecfutura al proyecto fin de Carrera ‘Construcción de una máquina de control numérico CNC para prototipado rápido de piezas 3D en diferentes polímeros impresora 3D’. En la actualidad, cada vez son más numerosas las tecnologías de impresión 3D basadas en principios tan diferentes como la compactación de polvo en estratos, la inyección de tinta aglomerante en polvo, la inyección de polímeros o la polimerización de materiales en impresoras

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láseres en las que, mediante la aplicación de energía, se provoca la solidificación de un compuesto al entrar en contacto con otro en estado líquido.

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Imágenes 1, 2, 3. Montaje de la primera impresora.

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Sin embargo es en las impresoras de extrusión en caliente, que usan la tecnología ‘Fused Deposition Modeling’ (FDM) consistente en un potente método de fabricación aditiva, donde encontramos una mayor versatilidad respecto a su uso y las mayores posibilidades de adaptación. Si bien es cierto que la tecnología FDM cuenta con algunas limitaciones de tipo geométrico y con una menor precisión a la hora de elaborar piezas muy complejas (precisión que puede aumentarse, aunque no indefinidamente, por medio de una minuciosa calibración); se pretende, mediante la utilización de una impresora de doble extrusor, poder multiplicar sus usos. Por otro lado, esta impresora permite un gran número de opciones en el ámbito de la utilización de materiales. Aunque el primer prototipo de impresora empleado cuente con las limitaciones impuestas por el extrusor y el tamaño de la superficie de impresión (cama caliente o HotBed), se abren las puertas a la potenciación del prototipo realizando el montaje a mayor escala, y a la investigación con diferentes materiales sin tener que cambiar de tecnología, lo que es la antesala de numerosas oportunidades. Así, hemos encontrado que una vez conocida la tecnología e incorporada al know-how de una organización, resulta muy sencillo realizar otros modelos de impresora a distinta escala y empleando extrusores diferentes, pero basados en el mismo planteamiento; todo ello conducido a poder aplicarla a áreas tan diversas como la prevención de riesgos laborales, la minería, o la restauración. Más en detalle, el interés principal que ha supuesto para el Grupo Sacyr trabajar en esta tecnología ha sido investigar la aplicación de varias ideas innovadoras a las distintas áreas de actividad del Grupo. A continuación se contemplan tres líneas claves de actuación.

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En primer lugar su aplicación a la Prevención de Riesgos Laborales, con el diseño de prototipos de algunos Equipos de Protección Individual (EPI) especialmente sensibles a la ergonomía del usuario y adaptados a cada trabajador. La seguridad y salud en el trabajo es un aspecto fundamental en cualquier actividad que se desempeñe, no obstante, con el empleo de equipos fabricados con modelos y tallas estándar, el intento de que un aumento en la seguridad redunde también en la realización de las actividades en situaciones de mayor comodidad no siempre es un objetivo fácil de lograr. Tras los primeros prototipos se ha comprobado cómo pueden imprimirse pequeñas piezas (dedales, punteras) que mejoran significativamente su adaptación al operario, mejorando además su percepción psicológica sobre el beneficio de los EPI y aumentando la concienciación sobre su utilización. En segundo lugar, la aplicación de esta novedosa tecnología a sectores como la minería permite realizar modelos a escala de una explotación minera, incluyendo cortes, secciones, y levantamientos a diferentes niveles.

Imagen 4. Representación de una mina.

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Imagen 5. Mano ergonómica. Permite además representar la situación previa y posterior de un determinado entorno, los taludes formados, las pendientes en cada una de las direcciones, y la evolución de la propia excavación. También cuenta con un alcance muy amplio, desde el ámbito comercial (pudiendo mostrar a un posible inversor el avance de una explotación a 2, 5, ó 10 años), como en el ámbito técnico (visualizando mejor las posibles situaciones críticas que en un modelo tridimensional). En tercer lugar, otra línea de trabajo que se ha abierto es la reproducción de la impresora modificando el extrusor y el software de control, en un tercer proyecto en cooperación con la empresa de restauración del Grupo, Cafestore. Este proyecto está enfocado hacia el estudio de las múltiples aplicaciones de esta tecnología a la alimentación y, en concreto, a la elaboración de determinados productos con la forma previa que los clientes hayan podido diseñar. Para llevar a cabo todos estos proyectos se ha partido de la búsqueda de una impresora de montaje propio, garantizando así que su funcionamiento pueda ser controlado en todos sus aspectos desde el comienzo de la investigación. Se valoró la posibilidad de que contase con un

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gran número de componentes auto-imprimibles que permitiesen el rediseño de la propia máquina a través de software CAD, que conduzca a la construcción de otras versiones de mayor tamaño o con diferentes tipos de extrusor. Esta impresora alcanza temperaturas hasta 300 grados centígrados, suficientes para poder incorporar materiales muy diversos, tanto los tradicionales ABS o PLA, además de otros más novedosos, como son el nylon, el filaflex (que permite la ejecución de modelos flexibles) o incluso materiales que consiguen acabados similares a los de la roca arenisca (empleando filamentos que tienen componentes áridos en su composición), o la madera (cuya tonalidad varía con la temperatura de impresión, lo que permite conseguir varios efectos cromáticos en una misma pieza impresa). Es preciso hacer especial mención al necesario proceso de calibración de la impresora. Tras la construcción de la máquina se planteó su uso para algunos dispositivos del proyecto ‘Tecnologías del Hotel del Futuro’ Proyecto Cenit, en el que Sacyr había participado entre 20102013 y que requería de algunos componentes de alto grado de precisión. Dichos elementos fueron empleados como punto de partida para definir los objetivos del proceso de calibración y el margen de tolerancia máximo permitido. Una vez impresas las primeras pruebas se detectaron discrepancias entre modelo y objeto que paulatinamente se corrigieron hasta llegar a resultados óptimos, lo que hizo necesario establecer unos parámetros propios para el funcionamiento en función del objeto a imprimir.

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Imágenes 6,7. Algunos modelos mecánicos realizados para la calibración y la definición de tolerancias.

Las últimas novedades, como la incorporación de un sensor palpador que recorre la plataforma antes de comenzar el prototipado, se han enfocado a mejorar en este campo. Se logra así corregir de forma automática pequeñas inclinaciones que pudiera haber en la superficie de impresión. Todo ello está encaminado a lograr una precisión micrométrica, y la amortiguación de posibles vibraciones durante la impresión. El software empleado parte de desarrollos Open Source que se han adaptado al proyecto, permitiendo obtener los resultados óptimos para cada una de las áreas de actuación. En primer lugar se cuenta con un firmware que permite la impresión de archivos Gcode sobre la base Arduino de la placa controladora. En este caso, se ha empleado un firmware basado en Marlin y optimizado para impresoras con ésta tecnología. A la hora de programar el firmware se ha definido la velocidad con la que nos comunicaremos con la impresora a través del ordenador, así como los parámetros relativos al termistor, los fines de carrera, y los ejes. En segundo lugar, es necesaria la instalación de software de control en el PC desde el que se controlará la impresora con el objetivo de incorporar una primera configuración y realizar las modificaciones necesarias a partir del mismo. De nuevo, se ha decidido partir de un código libre 43

sobre el que introducir mejoras. Dentro de los existentes hemos encontrado en el software libre denominado Repetier los mejores resultados. Este software permite configurar el programa de creación de archivos Gcode y calibrar las impresiones, manipular la referencia de colocación de los ejes de la impresora, calentar la base o el extrusor, cambiar la velocidad de la impresión, etc. Por último, un tercer software es el encargado de la generación del archivo Gcode. El objetivo es obtener la división de la pieza en diferentes capas superpuestas a partir de un modelo tridimensional en CAD, para que éste pueda ser impreso. Dentro de las diferentes opciones existentes, en el proyecto se ha empleado el software libre denominado Cura (procedente de la combinación de Skeinforge con el complemento Pypy); cuya operativa incluye parámetros para el calibrado de impresión como son la velocidad, la temperatura de extrusión del material, el grosor de las capas, la cantidad de material de aporte, etc. Con este software se puede indicar para cada impresión el grosor de la primera capa, considerando que ésta debe adherirse a la base que se encontrará a más de 80°C, siendo por tanto mayor que las siguientes para evitar la existencia de levantamientos en la base. También deben determinarse otros valores como la retracción de material en la punta antes de desplazarse el extrusor (Extruder Retraction), la geometría y densidad de relleno en los elementos sólidos (Fill), estableciendo una mayor o menor resistencia en la pieza con el aporte de una mayor o menor cantidad de material (Infill Solidity), o realizando la calibración de los ejes.

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También permite realizar configuraciones referentes al proceso de impresión, como combinar varias piezas simultáneamente en una sola impresión, realizar una visualización provisional que permita evitar desprendimiento de bordes, definir la velocidad de impresión para que sea acorde a la complejidad de la pieza y al grado de definición que necesitemos en la misma, así como establecer una temperatura del extrusor y de la base de impresión que serán acordes al material empleado.

Imagen 8. Montaje de la reconstrucción de una mina, desde la topografía hasta la maqueta final.

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CONCLUSIONES En conclusión, el uso de la impresión en 3D en las ingenierías, se enfoca más al sector de construcción y maquinarias, ya que en otras ramas como la ingeniería de software o de sistemas requieren productos abstractos. Estamos seguros que la aplicación de esta técnica en la construcción puede llegar a ser casi ilimitada y en la modernización de la maquinaria, así como la mejora de los procesos ya existentes mediante la fomentación de la creación de nuevas herramientas ya que también, la impresión en 3D nos facilita la refacción de maquinaria que requiere piezas pequeñas y difíciles de conseguir, gracias a la versatilidad ofrecida por estas impresoras.

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