IMPRESORAS 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 hecho por ordenador, 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.
Chuck Hall
A Chuck Hall (Clinton, Colorado, 1939) la fama le ha llegado 30 años tarde. Una noche de marzo de 1983, este ingeniero sacó de la cama a su esposa en pijama para enseñarle lo que había conseguido: había imprimido una pequeña copa de plástico negro con un nuevo método creado por él, al que llamó estereolitografía. Hull llevaba meses ocupando sus noches y fines de semana en desarrollar un nuevo aparato con el que pudiera crear pequeños objetos de plástico. No lo sabía todavía, pero se había convertido en el padre de la impresora 3D.
Funcionamiento y evolución
El inicio de la impresora 3D se remonta a 1976, cuando se inventó la impresora de inyección de tinta. En 1984, algunas adaptaciones y avances sobre el concepto de inyección de tinta transformaron la tecnología de impresión con tinta a impresión con materiales. A lo largo de las últimas décadas, ha habido una gran variedad de aplicaciones de la tecnología de impresión 3D que se han desarrollado a través de varias industrias.
Hay dos tipos de impresoras: la impresora 3D de tinta y la impresora 3D láser.
- En el caso de la impresora 3D de tinta, el polvo compositivo utilizado puede ser a base de escayola o celulosa. El resultado es bastante frágil, por lo que conviene someter la pieza a una infiltración a base de cianocrilato o epoxi para darle la dureza necesaria. Las piezas hechas con polvo de celulosa pueden infiltrarse con un elastómero para conseguir piezas flexibles.
- En el caso de la impresora 3D láser, al acabar el proceso de impresión, debe esperarse un tiempo para que el material acabe de polimerizarse. Después ya se puede manipular la pieza. Determinadas impresoras usan filamentos de PLA o ABS (hilo de plástico), estas funden el plástico construyendo con él capas muy finas superpuestas para crear el objeto. Estos materiales admiten el pulido posterior de la pieza, al contrario que las impresoras 3D de tinta.
Los principales materiales utilizados para la impresión 3D son: el plástico y los metales tales como el titanio y el acero. También es posible imprimir cerámica, cera, arena o vidrio. Finalmente, la madera es uno de los últimos materiales para impresión 3D que ha surgido. El coste de los materiales para la impresión depende de la tecnología utilizada y de la resolución que se quiere lograr.
Aplicaciones
Hay diversas aplicaciones de la impresora 3D en la vida real, sin embargo, de todas ellas, sin duda, son las aplicaciones médicas las que más sorprenden.
- Implantes óseos
Si hasta ahora se ha destacado lo que ya ha hecho por la medicina la impresión 3D, mucho más sorprendente son las posibilidades que se abren de cara al futuro y que ya se están comenzando a llevar a cabo. Una de ellas es la posibilidad de crear implantes de hueso más compatibles y personalizados a un bajo coste. Recientemente, una niña de tres años con hidrocefalia salvó su vida en China al serle trasplantado un cráneo de titanio obtenido con esta técnica.- Trasplantes cardíacos
Hace un año, el Hospital de La Paz anunció que su área de Cardiología Pediátrica estaba trabajando junto a socios tecnológicos como Siemens para desarrollar mediante impresión 3D prótesis cardíacas personalizadas y adaptadas a cada paciente.
- Impresión de tejidos
La llamada bioimpresión es un procedimiento enfocado al desarrollo de piel y tejidos impresos en 3D. En relación con la piel, la Universidad de Leiden (Holanda) está desarrollando un proceso, combinando esta tecnología y las llamadas células madre inducidas (iPS) para crear este tejido. Otra vía es la que está estudiando la Facultad de Medicina de la Universidad Wake Forest, donde están desarrollando una impresora 3D para fines militares, que puede imprimir piel directamente en pacientes quemados. La “tinta” está fabricada con diferentes tipos de células epiteliales. - Impresión de órganos
De momento es la aplicación más alejada de las posibilidades actuales y que parece más ciencia ficción. Sin embargo, la impresión de células de hígado es algo que ya se está llevando a cabo e investigando para la experimentación con fármacos. La compañía estadounidense Organovo trabaja para intentar crear estos órganos, pero en miniatura, con un espesor de solo medio milímetro y 4 milímetros de ancho. Este experimento es importante para, en un futuro, crear estructuras de mayor tamaño, incluidas las redes de vasos necesarias para nutrirlas.
La impresora 3D también está presente en la educación, el espacio, la automoción, la alimentación y la industria.
- Utilizar una impresora 3D no será un trabajo manual – como sí puede serlo la pintura o la escultura – pero sí mejorará otras aptitudes de los chavales. Como siempre, cuanta más libertad les demos, mayor será la creatividad que promoveremos en ellos, y de paso mejorarán su uso de un ordenador y de las herramientas que planteemos.
- La agencia espacial estadounidense NASA y la compañía californiana Made In Space enviaron por primera vez una impresora 3D a la Estación Espacial Internacional ISS en 2014 para llevar a cabo una serie de experimentos en ingravidez, y es así como surgió la impresora 3D Zero-G (a gravedad cero). La principal meta del desarrollo de esta máquina se debió determinar si los astronautas y cosmonautas podrían producir las piezas de repuesto necesarias en el futuro a fin de ahorrar costos.
- Sería importante aclarar que el concepto de impresora de alimentos es probablemente un término desafortunado que lleva a confusión. Realmente de lo que se está hablando es de robótica y esto implica que las opciones válidas para automatizar los procesos de elaboración de alimentos son numerosísimas, tanto si estamos considerando la alternativa de elaborar dichos alimentos en nuestros hogares, como si de lo que se trata es de automatizar y desarrollar fábricas inteligentes de alimentos.
Problemas
Algunos de los problemas, inconvenientes y peligros que podrían generar las impresoras en 3D son los siguientes:
1. Alto consumo de energía: Según un estudio de la Universidad de Loughborough, para fabricar un objeto del mismo peso y tamaño las impresoras 3D consumen entre 50 y 100 veces más energía eléctrica que los sistemas de moldeado por inyección.
2. Alto nivel contaminante: Los materiales más utilizados para la impresión 3D son el PLA y el ABS. Son plásticos estables adaptados a los extrusores. El PLA se vende como más ecológico porque entre sus componentes básicos hay plantas como el maíz. Según un estudio del Instituto de Tecnología de Illinois, cuando la impresora 3D trabaja con este material emite 20 mil millones de micro-partículas por minuto, que se depositan en los pulmones o el torrente sanguíneo y plantean riesgos para la salud, especialmente, para los enfermos de asma.
Los filamentos ABS son los más utilizados y son más contaminantes, por un lado, emiten hasta 200 mil millones de micro-partículas por minuto, y por otro, desprenden gases que en concentraciones altas pueden ser nocivos. Se pueden utilizar sin problemas en casa o en la oficina, pero para evitar las concentraciones altas no se recomienda tener varias impresoras funcionando en un espacio pequeño y sin ventilar.
3. Bioimpresión 3D y bioética: la bioimpresión es el proceso de crear o reconstruir tejidos humanos a través de las impresoras 3D, es un área muy controvertida de la innovación tecnológica porque permite producir prótesis o órganos humanos altamente personalizados. El debate sobre las cuestiones morales, éticas y legales sobre biotecnología, particularmente en lo relacionado con la manipulación del ADN y la clonación humana ya lleva varios años, ahora se añade el tema de la impresión de partes del cuerpo. Por otra parte, el “Bioderecho” ya se pondrá a trabajar para regular esta materia.
4. Impresión 3D de drogas: el químico Lee Cronin investigador de la Universidad de Glasgow contaba que habían desarrollado un prototipo de impresora 3D capaz de integrar componentes químicos a nivel molecular. Decía que de la misma forma que Apple hizo con la distribución de música, él quería implementar un sistema de distribución de drogas de prescripción médica. El peligro al que se enfrenta la comunidad es que este sistema sea utilizado por el narcotráfico para distribuir sustancias como cocaína, éxtasis, ketamina, LSD y otras drogas de diseño.
5. Seguridad de los objetos que toman contacto con comestibles: Los materiales en contacto con alimentos son materiales que o bien están pensados para que entren en contacto con los alimentos (envases, platos, vasos, tenedores, cuchillos, etc..) o podrían hacerlo (cintas transportadoras en fábrica, filtros, membranas, etc.). Cuando estos materiales entran en contacto con los alimentos existe la posibilidad de que sustancias químicas traspasen al alimento desde el material de contacto, lo que podría tener consecuencias dañinas para la salud de los humanos.
Se puede imprimir un tenedor o una cuchara en 3D, y si se utiliza plástico ABS (acrilonitrilo butadieno estireno), este material no está libre de BPA (bisfenol-A), una sustancia prohibida en varios países, por sus peligrosas consecuencias para la salud.
Bibliografía
https://es.wikipedia.org/wiki/Impresora_3D
https://www.bbvaopenmind.com/la-impresora-3d-un-invento-de-los-80-que-triunfa-30-anos-despues/
https://prezi.com/q1vbdd6y_9uu/la-evolucion-de-la-impresora-en-3d/
https://www.redaccionmedica.com/secciones/avances/las-8-aplicaciones-medicas-de-la-impresion-3d-5151
https://www.educaciontrespuntocero.com/novedades2/hardware/por-que-las-impresoras-3d-son-interesantes-en-el-aula-2/31714.html
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