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Cada capa puede estar formada por un único objeto, por objetos independientes o por objetos ligados entre sí. Usando material en filamentos previamente extruidos, el modelado por deposición fundida, una tecnología desarrollada por Stratasys, usa una tobera para depositar material fundido sobre una estructura soporte generalmente en sentido horizontal, capa a capa. Una interfaz estándar de datos entre el software CAD y las máquinas de impresión es el formato de archivo STL (siglas provenientes del inglés "STereo Lithography"). Dependiendo de la máquina que se utiliza, el material o materiales de unión se deposita inicialmente sobre el lecho de construcción o de la plataforma y se va depositando hasta que el material de estratificación se completa y el modelo 3D final ha sido "impreso". Proceso y término inventado en el MIT por el profesor Emanuel Sachs por las mismas fechas. La tecnología utilizada por la mayoría de las impresoras 3D hasta la fecha —especialmente los modelos para aficionados y orientados al consumidor— es el modelado por deposición fundida, una aplicación especial de extrusión de plástico. Hull definió el proceso como un «sistema para generar objetos tridimensionales mediante la creación de un patrón transversal del objeto a formar», pero esto ya había sido inventado por Kodama.
Para obtener este programa se usan diferentes softwares de corte o slicers, en los que se cargan los diseños creados a partir de un software CAD como Solidworks u otros similares. En esta variación el medio no fundido sirve de soporte para los resaltes y paredes delgadas de la pieza a producir, reduciendo así la necesidad de soportes auxiliares temporales. Otro enfoque es fundir de manera selectiva el medio de impresión sobre una base granular. En este sistema es difícil depositar en el aire una capa que no tenga soporte debajo más allá de una cierta dimensión. No es posible una vez que se ha impreso una capa de descender en altura para hacer una capa inferior. Por ejemplo, Janne Kyttanen (nacida en 1974) exploró la naturaleza táctil y diáfana del SLS en productos como Lily, Lotus y Twister (2002), lámparas fabricadas en colaboración con el especialista en impresión 3D Materialise.
Fotopolimerización por luz ultravioleta
De manera inversa, el coste de las mismas se ha reducido. Esta tecnología también encuentra uso en campos tales como joyería, calzado, diseño industrial, arquitectura, ingeniería y construcción, automoción y sector aeroespacial, industrias médicas, educación, sistemas de información geográfica, ingeniería civil y muchos otros. Para mitigar los riesgos de emisión durante la impresión 3D, se recomienda utilizar impresoras en entornos bien ventilados equipados con filtros HEPA para capturar partículas finas, y usar equipo de protección personal (EPP) como máscaras respiratorias y guantes. Lood Studio MX en México, conjuga el diseño industrial y la Impresión 3D, creando servicios enfocados al desarrollo de productos y a la manufactura de baja y mediana escala. Fue hace cerca de dos años que el gigante norteamericano General Electric anunció la compra de Concept Laser, adquiriendo posteriormente Arcam, principales fabricantes europeos de impresoras 3D industriales.
Modelado por deposición fundida (en inglés FDM / FFF)
- En un ambiente de compostaje industrial con las condiciones adecuadas, el PLA se biodegrada en pocos días o meses.
- Esto les permite una mayor penetración en los mercados locales, provee la posibilidad de contar con soporte técnico local y acerca la solución de la mano de especialistas con experiencia en las dinámicas e industrias regionales.
- El primer paso del proceso consiste en desarrollar los protocolos de los bioprocesos para los bloques de la construcción multicelular, y biotinta, la cual se utiliza para construir bloques del tejido.
Contar con equipos de prototipado rápido insituo permite a un estudio de diseño iterar y generar 4 o más versiones de un dispositivo en el mismo día. De esta forma rápidamente los involucrados en el proyecto pueden validar la funcionalidad desde la interacción del producto con otros componentes, su forma de uso, su interacción con el usuario, etc. Para trabajos de más demanda dimensional, algunos fabricantes son capaces de garantizar tolerancias del orden de las decenas de micras. En el caso de que el proceso las use, las partículas son del orden de 50 a 100 micras (0,05-0,1 mm) de diámetro. En cualquier caso, la resolución puede estar dada en espesor de capa en el plano vertical (Z), mientras que en el plano X-Y, puede estarlo por puntos por pulgada (ppp).
Materiales
Actualmente se han desarrollado métodos de impresión 3D de modelos de segmentos corporales utilizando imágenes de tomografía computarizada u otro tipo de escaneo, lo que permite realizar réplicas de secciones corporales. Además, la capacidad de crear modelos precisos y versátiles permite un mejor aprendizaje, ya que simula muy bien los tipos de tejido, por lo que es posible adaptar partes del cuerpo según la patología y las características del paciente. Recientemente también diseñaron Urbis, un dispositivo táctil para representar espacios urbanos, también destinado a estudiantes con discapacidad. Las aplicaciones en educación son enormes, ayudando a los alumnos a visualizar y entender conceptos abstractos. Pionero en esta propuestas, Evocons desarrolla una plataforma robótica multifuncional para construcción asociada a la patente EP B1. Entre estas propuestas, Evocons (España) desarrolla una plataforma robótica multifuncional para construcción asociada a la patente EP B1.
Medicina
Han existido diferentes esfuerzos, a veces relacionados entre sí, para desarrollar impresoras 3D adecuadas para su uso de "sobremesa" y conseguir que esta tecnología esté disponible a precios asumibles para el gran público. De esta forma, dado que el grosor de cada una de estas capas es de 80μ, el oxígeno se puede difundir. Con este proceso se busca anatómicamente que el tejido sea capaz de contener las propiedades y las formas necesarias. La técnica de impresión en medicina y otras áreas viene dada por los ingredientes que de momento se pueden utilizar y la velocidad de impresión de las impresoras. La impresión 3D aplicada en medicina puede ser por ejemplo un proceso que consiste en la creación de órganos artificiales a partir de un modelo digital con la ayuda de una impresora 3D, en contraposición a las metodologías de reproducción genéticas.
Fabricantes, representantes y proveedores de servicios
Un fotopolímero es un polímero que cambia sus propiedades al ser expuesto a cierto espectro de luz, estos cambios pueden ser estructurales, por ejemplo, endurecimiento del material como resultado de la reticulación. Del mismo modo, es importante destacar que esta es la técnica más empleada en el sector industrial para crear prototipos, series cortas y piezas funcionales que puedan incorporarse con posterioridad a máquinas más complejas. Existe una amplia gama de materiales plásticos que pueden usarse en función de las propiedades que se deseen lograr en la pieza impresa en 3d, siendo el PLA el más usado por su bajo precio y facilidad de uso.
El ABS es barato y con buena terminación, el material adecuado para prototipado de piezas que requieren una alta resistencia al impacto y golpes fuertes. Recientemente se han desarrollado técnicas que por medio de un enfriamiento controlado de agua tratada, son capaces de producir una auténtica impresión 3D con hielo como material. La tecnología estereolitografía (SLA) utiliza resinas líquidas fotopoliméricas que se solidifican cuando son expuestas a la luz emitida por un láser ultravioleta.
Las posibilidades de la impresión 3D también atrajeron a arquitectos y diseñadores de productos y mobiliario.
Es uno de los parámetros más importantes en la elección del proceso de impresión y del dispositivo, ya que no sólo determinará la propia tolerancia dimensional de la pieza, sino si, en caso de espesores pequeños, dicha pieza es realizable o no. La tolerancia final de las dimensiones de la pieza dependerá profundamente, además de la resolución antes descrita, de la tecnología y del material utilizados. Por ejemplo el uso de acetona en la impresiones con ABS, el uso de lija y posterior aplicaciones de barniz a las impresiones en materiales con suspensión de madera, finalmente el pulido por abrasión en las impresiones con suspensiones de bronce. Con la aparición de materiales de impresión que simulan madera, bronce y otros, y se pueden utilizar distintas técnicas para mejorar los acabados. Otro material es la resina. Ofrece una mayor resolución que el ABS, simula plásticos estándar que están hechos de polipropileno y es adecuado para modelos que necesiten dureza, flexibilidad y resistencia, como juguetes, cajas de batería, piezas de automóvil y contenedores.
El diseño de tejidos humanos dimensionales es utilizado en las investigaciones médicas para acelerar el proceso de descubrimiento de fármacos, permitiendo que los tratamientos puedan desarrollarse más rápido y a un menor costo. No falta tampoco la ropa impresa en 3D en materiales como el Filaflex; una técnica que ha cautivado a diseñadores como Karl Lagerfeld, Iris van Herpen, Melinda Looi y Danit Peleg, entre otros. La manufactura aditiva se utiliza en la reconstrucción de fósiles en paleontología, replicado de antigüedades o piezas de especial valor impresora de resina en arqueología y reconstrucción de huesos y partes del cuerpo en ciencia forense y patología. Las aplicaciones en ciencias sociales, ciencias de la naturaleza, matemáticas, arte, historia y, por supuesto, tecnología, tienen el potencial de revolucionar la actividad pedagógica. De forma adicional se pueden identificar y validar supuestos asociados a la forma de falla o limitaciones y cuestiones críticas a iterar o cuidar en los próximos ciclos de desarrollo.
En aplicaciones no biológicas, el proceso de impresión 3D es relativamente rápido; bastan tres minutos para el escaneo, dos horas para procesar los datos, y entre cuatro y ocho horas para completar la impresión de los materiales deseados. Se ha sugerido el uso de las tecnologías de impresión 3D en este campo solo desde la década de 2010. Artistas han usado impresoras 3D de diferentes maneras. Durante el Festival de Diseño de Londres, un montaje, desarrollado por Murray Moss y dirigido a la impresión 3D tuvo lugar en el Museo de Victoria y Alberto. Foodini y ChefJet son algunas de las impresoras 3D de comida más conocidas. La propia tecnología permite sustituir algunos procesos y personalizar los ingredientes, tanto en forma como en composición. Durante la década de 2010 surgió una primera generación de sistemas especializados en impresión —sin otras funciones de obra— basada en impresoras de gran formato sobre pórticos o brazos robóticos; entre los fabricantes citados en la literatura se incluyen COBOD, ICON, Apis Cor, WASP, CyBe Construction, XtreeE y Constructions-3D. Los usos de estas tecnologías han cambiado fuertemente gracias al desarrollo de nuevas tecnologías y materiales de alto desempeño. El espesor típico de capa es del orden de 100 micras (0,1 mm), aunque algunas máquinas tales como el Objet Connex imprimen capas tan delgadas como 16 micras. La resolución X-Y es comparable a la de las impresoras láser convencionales.