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ITL saenzhdz1202@gmail.com INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA LAGUNA Ingeniería mecatrónica Cristal aricel Saenz Hernandez 18131059 Ing. Fer alvarez velez Manufactura avanzada IMPRESIÓN 3D A 04-12-2022 Impresión 3D 1 Índice Historia del arte de la impresión 3D 2 Cronología de sucesos relevantes 3 Tipos de impresoras 5 Tipos de filamentos 6 Diseño personalizado 7 Diseño promedio de trabajo 8 Conclusión 8 Impresión 3D 2 Historia del arte de la impresión 3D. Unas palabras sobre la historia de la impresión 3D La historia de la impresión 3D se remonta a 1976, cuando se inventó la impresora de inyección de tinta. En 1984, algunas adaptaciones y avances sobre el concepto de la 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. Antecedentes de la impresión 3D Lo siguiente es una breve historia de los principales hitos que han quedado marcados en el camino: 1980-1981 La primera solicitud de patente para un dispositivo de impresión en 3 dimensiones tiene lugar en Japón, en 1981. Presentada por el Dr. Ideo Kodama del Instituto Municipal de Investigación Industrial, en Nagoya. Su proyecto fue abandonado debido al presupuesto limitado, y al no conseguir los artículos publicados levantar el suficiente interés. Kodama inventó 2 métodos de fabricación aditiva con resina foto-sensible. A su vez, en la década de los 1980s, un equipo francés de ingenieros, Alain Le Méhauté, Olivier de Witte y Jean-Claude André, se interesaron por la tecnología de fabricación mediante solicitación de resinas foto-sensibles curadas con luz UV. El proyecto fue presentado al Centro Nacional de Investigación Científica de Francia (CNRS), pero finalmente no se aprobó, debido, entre otras cosas, a la aparente falta de áreas de aplicación. Pese a que presentaron una solicitud de patente en 1984, la falta de fondos les hizo abandonar el proyecto. 1984 el año en que todo cambió Charles Hull, más tarde, el cofundador de 3D Systems, inventa la estereolitografía, un proceso de impresión que permite que un Objeto en 3D se cree a partir de datos digitales. Se utiliza la tecnología para crear un modelo 3D a partir de una imagen y permite que los usuarios prueben un diseño antes de que se invierta en la fabricación del modelo definitivo. https://en.wikipedia.org/wiki/Chuck_Hull Impresión 3D 3 Hitos en la historia de la impresión 3D Cómo funciona la impresión 3D Las impresoras 3D funcionan como las impresoras de chorro de tinta, pero, en vez de tinta, las impresoras 3D depositan el material deseado en una serie de capas sucesivas para crear un objeto procedente de un formato digital Cronología de algunos avances. 1992 – Fabricación de Prototipos capa por capa La primera máquina de impresión 3D del tipo SLA (estereolitográfico) en el mercado, fue desarrollada por la empresa 3D Systems. El funcionamiento básico de esta máquina consiste en que un láser UV va solidificando un fotopolímero, un líquido con la viscosidad y color parecido al de la miel, el cual va fabricando partes tridimensionales capa por capa. A pesar de la imperfección, de sobra se demuestra que piezas altamente complejas podían ser fabricadas por la noche. 1999 – Órganos de Ingeniería traen nuevos avances en Medicina El primer órgano criado en laboratorio que se implementó en humanos fue un aumento de la vejiga urinaria utilizando recubrimiento sintético con sus propias células. La tecnología utilizada por los científicos del Instituto de Wake Forest de Medicina Regenerativa, abrió las puertas al desarrollo de otras estrategias para los órganos de la ingeniería, el cual pasaba por la impresión de los mismos. Debido a que están fabricadas con células propias del paciente, el riesgo de rechazo es prácticamente nulo. 2002 – Un Riñón 3D en Funcionamiento Los científicos diseñan un riñón en miniatura completamente funcional y con la capacidad de filtrar sangre y producir orina diluida en un animal. El desarrollo llevó a la investigación en el Instituto de Wake Forest de Medicina Regenerativa el objetivo de imprimir los órganos y tejidos con tecnología de impresión 3D. 2005 – Open-Source Colabora con la Impresión 3D EL Dr. Adrián Bowyer funda RepRap, en la Universidad de Bath, una iniciativa de código abierto para construir una impresora 3D que puede imprimir la mayoría de sus propios componentes. La visión de este proyecto es el de democratizar la fabricación de unidades de distribución de bajo coste RepRap a las personas de todo el mundo, lo que les permite crear productos a diario por su cuenta, imprimiendo con filamento pla, abs, etc. 2006 – El SLS y la Personalización en la Fabricación en Masa http://www.reprap.org/wiki/Main_Page https://www.impresoras3d.com/filamento/pla/ Impresión 3D 1 Este año se construye la primera máquina del tipo SLS (Sinterización de Láser Selectivo) viable. Básicamente, este tipo de máquina utiliza un láser para fundir materiales en el proceso de impresión 3D. Este descubrimiento abre las puertas a la personalización masiva y a la demanda de fabricación de piezas industriales, y más tarde, prótesis. Ese mismo año, Objeto, un proveedor de materiales e impresoras 3D, crea una máquina con la capacidad de imprimir en múltiples materiales, incluyendo polímeros y elastómeros. La máquina permite que una parte sea fabricada con una gran variedad de densidades y propiedades de material. 2008 – La Primera Impresora con Capacidad de Auto Replica Tras su lanzamiento en 2005, el proyecto RepRap saca a la luz Darwin, la primera impresora 3D con capacidad de imprimir la mayoría de sus propios componentes, permitiendo a los usuarios que ya tienen una, hacer más impresoras para sus amigos o incluso reparar componentes de la suya. 2008 – Lanzan Servicios de Co-Creación Shapeways lanza una página web beta privada para ofrecer un nuevo servicio de co-creación entre la comunidad permitiendo que artistas, arquitectos y diseñadores presenten sus diseños en 3D como objetos físicos baratos. 2008 – Gran Avance en las Prótesis La primera persona que camina sobre una pierna de prótesis impresa en 3D, con todas las partes, rodilla, pie, etc., impresa en una misma compleja estructura sin ningún tipo de montaje. Este tipo de avances permiten que los fabricantes de prótesis realicen desarrollos a medida en el sector de las prótesis. 2009 – Kits de Impresoras 3D DIY Entran en el Mercado Industrias MakerBot, una compañía de hardware de código abierto para las impresoras 3D, comienza la venta de kits de montaje que permiten a los compradores fabricar sus propias impresoras 3D y productos. 2009 – De Células a Vasos Sanguíneos Impresión 3D 2 Llega la bio-impresión, con la tecnología del Dr. Gabor Forgacs, que utiliza una bio-impresora 3D para imprimir el primer vaso sanguíneo. 2011 – Primer Avión Impreso en 3D Los ingenierosde la Universidad de Southampton diseñaron y planearon el primer avión impreso en 3D. Este avión no tripulado se construye en siete días, con un presupuesto de 7.000€. La impresión 3D permite que sus alas tengan forma elíptica, una característica normalmente cara que ayuda a mejorar la eficiencia aerodinámica y reduce al mínimo la resistencia inducida. 2011 – Primer Coche Impreso en 3D Kor Ecologic nos presenta Urbee, un prototipo de coche que trata de ser lo más eficiente posible con el medio ambiente, siendo toda su carrocería diseñada e impresa en 3D. Trata de ser un coche eficiente en cuanto a consumo de gasolina y en cuento a su coste de producción. Su precio oscilará entre los 12.000€ y 60.000€ siempre y cuando sea comercialmente rentable. 2011 – Impresión 3D en Oro y Plata La empresa materialice ha sido la primera empresa en ofrecer un servicio de impresión 3D de oro de 14 Kilates y plata de ley. Esta opción va a permitir abrir un nuevo mercado a los joyeros con diseños más económicos utilizando este material. 2012 – Primer Implante de Prótesis de Mandíbula Impresa en 3D Un grupo conjunto de investigadores belgas y neerlandeses implantó con éxito a una paciente de 83 años una prótesis de su mandíbula inferior, diseñada por ordenador y fabricada con una impresora 3D. Tipos de impresoras 3D Aunque todas utilizan el proceso aditivo, existen diferentes tipos de impresora 3D, en función de la tecnología que usan para imprimir. http://www.urbee.net/home/ http://materialise.com/ Impresión 3D 1 1. Por láser Estereolitografía (SLA): Fue la primera técnica en utilizarse. Se aplica luz ultravioleta a una resina líquida sensible a la luz, contenida en un cubo, y esta luz va solidificando cada capa de la resina. Con este método se consiguen piezas de altísima calidad, aunque se desperdicia cierta cantidad de material en función del soporte que sea necesario fabricar. 2. Por láser de Sinterización Selectiva (SLS): Tiene similitudes con la SLA, pero esta además permite utilizar un gran número de materiales en polvo (cerámica, cristal, nylon, poliestireno, etc.). El láser impacta en el polvo, funde el material y se solidifica. El material que no se utiliza se almacena en el mismo lugar donde inició la impresión, por lo que no se desperdicia nada. 3. Por Inyección: Este es el sistema más parecido a una impresora habitual (de tinta en folio), pero en vez de inyectar gotas de tinta en el papel, inyectan capas de fotopolímero líquido que se pueden curar en la bandeja de construcción. 4. Por Deposición de Material Fundido (FDM): Este es el tipo de impresora 3D más utilizado. Usa un método de adición de polímeros (plásticos) que permite conseguir piezas utilizando plástico ABS (como el de los juguetes Lego) o bien PLA (un polímero biodegradable que se produce desde un material orgánico). Lo que hace es ir fundiendo un filamento (hilo) de polímero y depositando capa sobre capa el material fundido hasta crear el objeto sólido. Las impresoras que emplean esta técnica tienen un coste menor y son las más utilizadas en el ámbito educativo. Modelos impresoras 3d A continuación, enumeramos algunos de los tipos de impresoras 3d que existen: • Impresoras 3D FMD (Por Extrusión de material) • Impresoras 3d SLA y DLP (técnica de polimerización) • Impresoras 3d SLS (Por fusión de polvo) • Impresoras 3d SLM (Fusión por láser) • Impresoras 3d EMB (Objetos generados por haces de electrones) • Impresoras 3d BJ (Creación por inyección de aglutinantes) • Impresoras 3D DOD (Por tinta de gota variable) • Impresoras 3d MJ (Por inyección de material) Tipos filamento impresora 3d Otro elemento importante de los tipos de impresoras 3d son los filamentos. Para poder crear los diferentes objetos, las impresoras 3d utilizan los siguientes tipos de filamento impresora 3d o tipos de hilo para impresora 3d: • ABS • PET-g • PC • HIPS • Sedoso • Fibra de carbono • PLA • Flexible • Twinkling • Z-Marble Impresión 3D 2 Las mejores impresoras 3d En la tienda online de impresoras 3d de Sistemas Catalunya tienes a tu disposición la impresora 3d RICOH AM S5500P, una impresora de alta gama que te garantiza la máxima calidad en todos los trabajos mediante la técnica de sinterización selectiva de plástico por láser. Esperamos que esta información te haya sido de utilidad y haya resuelto posibles dudas. En Sistemas Catalunya contamos con una amplia gama y todas las novedades del sector de la impresión. Contacta con nosotros y obtén toda la información que necesites. Diseño personalizado Se a requerido diseñar y extraer una pieza en 3d solicitada por esta materia, la cual es un diseño personalizado, el tiempo de proceso de impresión es de 1 hora con 30 minuto y se utilizó polímero como filamento. Primero se creo el diseño en SolidWorks: https://www.sistemas-catalunya.com/producto/am-s5500p/ https://www.sistemas-catalunya.com/producto/am-s5500p/ https://www.sistemas-catalunya.com/contacto-localizacion/ https://www.sistemas-catalunya.com/contacto-localizacion/ Impresión 3D 3 Diseño el cual se convierte a archivo Scon extensión STL, que es el formato que la impresora lee. Se modifican los parámetros en la impresora, como el porcentaje de filamento a usar, el eje en el que iniciara el proceso de impresión, etc. La pieza resultante es: Impresión 3D 4 Diseño general. Se realiza el mismo proceso para cualquier otra pieza, la única diferencia es el tiempo de impresión, el cual en este caso fue de 34 minutos. Los diseños son los siguientes. Conclusión Es muy interesante conocer el mundo de la impresión 3D, iniciar lo básico de saber diseñar y llevar un archivo a la impresora es solo un paso para crear e innovar proyectos que pueden ser grandes aportaciones para el conocimiento, la medicina, la arquitectura, la ciencia o cualquier rama que te puedas imaginar. Impresión 3D 5
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