Historia de la impresión 3D.
La revolucionaria tecnología de impresión 3D se está extendiendo rápidamente por todo el mundo y se está adoptando en todos los sectores. Pero, ¿de dónde vino esta tecnología y cómo llegó a ser?
Cuando hablemos de la historia de la impresión 3D, tendremos que comenzar desde finales de la década de 1970, incluso antes de que se inventara la primera tecnología, la estereolitografía. La tecnología es más antigua de lo que piensas. Puede parecer una tecnología bastante nueva pero no lo es. El nacimiento de la impresión 3D se remonta a finales de la década de 1970, cuando se fabricó la primera impresora de inyección de tinta. La tecnología generó bastante revuelo, pero no se pudo lograr nada sustancial en la siguiente media década.
La estereolitografía
Es el primer proceso de impresión 3D que se comercializó. El proceso consta de cuatro componentes:
1. Un rayo láser: fuente de láser para solidificar las resinas
2. Elevador: para el movimiento de la cuba
3. Cuba: contiene el material para crear el producto 3D
4. Resinas de fotopolímero en estado líquido: material utilizado en estereolitografía
La fuente de láser emite un rayo láser para solidificar las resinas fotopolímeras semilíquidas. El rayo láser se mueve en el eje XY a través de la superficie de la resina. Se mueve según el diseño 3D del modelo del software. Una vez que se solidifica una capa de la resina, el elevador se mueve hacia abajo bajando la cuba en la dirección Z y ahora el láser traza la siguiente capa. Este proceso continúa hasta que el producto está completamente trazado. El elevador ahora se mueve hacia arriba para sacar el producto de la cuba.
En lenguaje sencillo, podemos decir que el proceso se utiliza básicamente para cortar un producto en numerosas capas y colocar esas rebanadas finas una sobre otra para formar el producto final.
El producto 3D se crea a medida que las capas se forman una encima de la otra. Debido a la naturaleza compleja del proceso, los productos a veces necesitan estructuras de soporte. Se requieren principalmente para productos con muescas o voladizos. Como todo proceso, este también requiere un postprocesamiento para retirar las estructuras de soporte y alisar las paredes. Pero comparativamente, el procesamiento es mucho menor en estereolitografía.
Los primeros días
Las primeras conversaciones sobre la producción de objetos tridimensionales a través de capas aditivas se remontan a la década de 1970, si no antes. Pero no fue hasta 1981 que se otorgó la primera patente de impresión 3D a Hideo Kodama de Japón en 1981. Kodama había inventado un dispositivo que usaba luz ultravioleta para endurecer polímeros fotorreactivos. Al igual que otras formas tempranas de fabricación aditiva, la idea era que la tecnología sería útil para crear modelos y prototipos. Desde entonces, las tecnologías de fabricación aditiva se han utilizado para la creación rápida de prototipos , donde ha mejorado significativamente la velocidad del proceso de desarrollo del producto.
Solo tres años después, en 1984, un equipo de inventores franceses dirigido por Alain Le Mehaute solicitó las primeras patentes del método de estereolitografía, que todavía se usa ampliamente en la actualidad. La estereolitografía es muy parecida a la invención de Kodama, y se basa en la luz ultravioleta para endurecer los fotopolímeros. Sorprendentemente, General Electric abandonó su solicitud de patente. ¿La razón? No previeron perspectivas comerciales significativas en la idea.
Esta falta de previsión fue desafortunada para Le Mehaute y sus colegas, pero benefició al hombre ahora ampliamente reconocido como el padre de la impresión 3D: Chuck Hull. Hull presentaría su patente para una máquina de estereolitografía apenas tres semanas después de que el equipo francés presentara su solicitud de patente. Sin embargo, la solicitud de Hull no debía abandonarse. En 1986, Hull nombró al proceso estereolitografía, que sigue siendo una de las técnicas de impresión 3D más comunes en la actualidad.
Si bien Kodama había inventado este sistema antes de que Hull ideara su máquina y acuñara el término, hizo otra contribución importante y única a la historia de la impresión 3D. Este fue el desarrollo del formato de archivo STL: los archivos digitales que pueden leer las impresoras 3D que todavía se usan ampliamente en la actualidad. El desarrollo del formato de archivo STL permitió que la fabricación aditiva se convirtiera en lo que es hoy. Con esta combinación de hardware y software, fue posible diseñar un modelo 3D en una computadora y reproducirlo automáticamente con una impresora 3D.
Las primeras impresoras 3D
La primera impresora 3D se originó en 1981, cuando el Dr. Hideo Kodama inventó una de las primeras máquinas de creación rápida de prototipos que creaba piezas capa por capa, utilizando una resina que podía polimerizarse con luz ultravioleta. En 1986, Chuck Hull presentó la primera patente de estereolitografía (SLA), considerado “el inventor de la impresión 3D” por crear y comercializar tanto SLA como el formato .stl, el tipo de archivo más común utilizado para la impresión 3D.
En 1988, Carl Deckard, un estudiante de la Universidad de Texas, obtuvo la licencia de la tecnología de sinterización selectiva por láser (SLS), otro tipo de impresión 3D que utiliza un láser para sinterizar material en polvo en estructuras sólidas. Poco después, en 1989, Scott Crump patentó el modelado por deposición fundida (FDM), también conocido como fabricación de filamentos fundidos (FFF), y fundó Stratasys, uno de los principales actores en la industria de la impresión 3D hasta el día de hoy. Ese mismo año, la empresa de Hull, 3D Systems Corporation, lanzó la impresora 3D SLA-1.
Popularidad
La impresión 3D se hizo popular por primera vez a fines de la década de 1980, pero no en el sentido público. Su popularidad temprana fue entre varias industrias. Les gustó porque ofrecía prototipos rápidos de productos y diseños industriales. Resultó ser rápido y preciso, pero también rentable. Para muchas industrias, la tecnología de creación rápida de prototipos marcaba muchas casillas y continúa haciéndolo.
Como ocurre con todas las grandes innovaciones, la impresión 3D tuvo que pasar por un ciclo de vida antes de alcanzar la madurez. La mayoría de las buenas ideas nunca despegan, por todo tipo de razones, pero algunas lo hacen. La buena noticia es que la tecnología de fabricación aditiva (AM) lo ha logrado. Si llevamos la impresión 3D desde su origen hasta la actualidad, se verá así:
- La Etapa de la Infancia: 1981 a 1999
- La Etapa de la Adolescencia: 1999 a 2010
- La etapa adulta: 2011 hasta la actualidad
Algunos dirán que las impresoras 3D y la tecnología de impresión 3D están ahora en su mejor momento. Otros argumentarán que todavía nos queda un camino largo y emocionante por delante. Lo más probable es que el último grupo sea correcto, ya que el potencial futuro parece increíble. Piense en alimentos en 3D y partes del cuerpo humano: todo está sobre la mesa.
La tecnología despega y vuelve a casa
Estas tres tecnologías, SLA, LS y FDM, siguen siendo las tres técnicas dominantes de fabricación aditiva y cada una tiene sus puntos fuertes respectivos. Si bien LS se usa más ampliamente en la fabricación, FDM se ha convertido en el método más conocido para el público en general, ya que es la tecnología utilizada en las impresoras 3D de consumo, las llamadas “impresoras 3D de escritorio”.
El proyecto de llevar la fabricación aditiva al hogar realmente echó raíces con el proyecto RepRap . Lanzada en 2005, la iniciativa RepRap se propuso crear una impresora 3D asequible que pudiera replicarse a sí misma, de ahí el nombre del proyecto. RepRap significa Prototipo rápido replicado. En otras palabras, una impresora RepRap puede imprimir otras impresoras RepRap.
El proyecto RepRap es una iniciativa de código abierto, con participantes de todo el mundo que contribuyen al objetivo de producir impresoras 3D económicas y efectivas, llevando así la impresión 3D fuera de la fábrica al hogar. El proyecto RepRap adoptó la tecnología FDM y ha inspirado a muchas impresoras 3D de escritorio que también han empleado la extrusión.
En la década de los noventa, surgieron dos tendencias importantes en la industria de fabricación aditiva que se han mantenido hasta el presente. El primero es la calidad cada vez mayor de las máquinas de gama alta. El segundo es el costo cada vez menor de las máquinas de consumo para el público doméstico.
Para la década de 2000, el costo de las impresoras 3D disminuyó sustancialmente. Las unidades comerciales estuvieron disponibles por menos de $ 10,000 y las unidades RepRap eran prácticamente gratuitas para los aficionados al bricolaje y los aficionados en casa. También surgieron otras empresas para satisfacer la creciente demanda de impresoras de escritorio. Las impresoras 3D eran cada vez mejores y más baratas, lo que han seguido haciendo. Si bien alguna vez pareció ciencia ficción, la fabricación aditiva se está convirtiendo en algo casi común.
Si bien la impresión 3D sigue siendo una tecnología relativamente nueva, ya ha impactado en el sector manufacturero. La reducción en los costos de herramientas y el mayor ritmo de desarrollo de productos ya han cambiado el juego de manera significativa. Pero los mayores cambios aún están por llegar. Con la tecnología de fabricación aditiva y digital en general, estamos comenzando a ver un cambio de fabricación de regreso a los Estados Unidos.
La automatización de la fabricación significa menos costos de mano de obra y más énfasis en el diseño y la informática que en el trabajo de fábrica no calificado. Esto podría ser una bendición para las economías locales, ya que socava la necesidad de que las empresas subcontraten la fabricación. También significa que, en un futuro cercano, es posible que no enviemos productos alrededor del mundo tanto como lo hacemos ahora. Esto podría ser importante para reducir las emisiones globales de gases de efecto invernadero y alejarse de los combustibles fósiles.
Del presente al futuro
Hoy en día, las impresoras 3D de escritorio son más baratas y mejores que nunca y continúan mejorando. Lo que nos dice la historia de la impresora 3D es que la tecnología seguirá avanzando muy rápidamente. Pronto, cada hogar tendrá una impresora 3D.
Si bien hay un grupo central dedicado de entusiastas que se benefician de tener una máquina en sus hogares, la mayoría de las unidades de escritorio se usan en escuelas y empresas. La asequibilidad ha mejorado drásticamente, pero aún necesita tener habilidades de diseño CAD para generar los archivos STL que hacen que las impresoras 3D funcionen.
Además, la calidad alcanzable por las unidades comerciales todavía está muy por encima de lo que pueden producir las impresoras de consumo más modestas. Para la mayoría de las personas, los servicios de impresión 3D son la mejor manera de aprovechar el potencial cada vez mayor de la fabricación aditiva. Los compradores pueden obtener acceso a impresoras y materiales de primera línea para los proyectos que necesitan sin tener que invertir en comprar una máquina ellos mismos.
El futuro de la impresión 3D
Exactamente lo que depara el futuro para la impresión 3D es bastante especulativo, pero es probable que la adopción de impresoras 3D de consumo continúe acelerándose. Esto cambiará la forma en que la persona promedio adquiere bienes, poniendo en sus manos los medios de fabricación, ya sean prototipos impresos, herramientas o piezas de uso final. La aceleración de la tecnología también servirá para descentralizar la fabricación en su conjunto, evitando problemas en la cadena de suministro, disminuyendo los costos de transporte y envío, y reduciendo drásticamente el tiempo y el dinero gastados en la adquisición de bienes.
Los materiales utilizados en la impresión 3D también continuarán expandiéndose y evolucionando. El auge de la impresión de metal, por ejemplo, ya está desbloqueando aplicaciones y casos de uso que antes se creían imposibles de lograr de otras formas que no sean los métodos de fabricación tradicionales. El uso de metal en la impresión 3D hará que las organizaciones utilicen potencialmente impresoras 3D para la producción en serie de piezas de metal, produciéndolas de forma más rápida y económica que nunca.
Te gusto?
Nuestra web se mantiene gracias a la colaboración de personas como tú. Si encuentras nuestro contenido útil y quieres ayudarnos a seguir ofreciéndolo, invitamos un Tecito. Al hacerlo, estarás contribuyendo al mantenimiento y mejora de nuestro sitio. ¡Gracias por tu colaboración!
