TFM-2204 CRUCES LOBO, RUBÃ_N

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Proyecto Fin de Máster 
Máster en Diseño Avanzado en 
Ingeniería Mecánica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estudio crítico de procesos y materiales de 
impresión 3D para la industria de maquetas 
 
Autor: Rubén Cruces Lobo 
Tutor: José María Gallardo 
 
 
Dpto. de Ingeniería y Ciencia 
de los Materiales y del Transporte 
 Universidad de Sevilla 
 
 Sevilla, 2021 
Proyecto Fin de Master 
Diseño Avanzado en Ingeniería 
Mecánica 
 
 
 
Estudio crítico de procesos y materiales de impresión 
3D para la industria de maquetas 
 
 
 
Autor: 
Rubén Cruces Lobo 
 
 
Tutor: 
José María Gallardo Fuentes 
Profesor Titular 
 
 
 
 
 
 
 
Dpto. Ingeniería y Ciencia de los 
Materiales y del Transporte 
Universidad de Sevilla 
Sevilla, 2021 
 
Proyecto Fin de Máster: Estudio crítico de procesos y materiales de impresión 3D para la industria de maquetas 
 
 
Autor: Rubén Cruces Lobo 
Tutor: J. María Gallardo Fuentes 
 
El tribunal nombrado para juzgar el trabajo arriba indicado, compuesto por los siguientes profesores: 
 
 
Presidente: 
 
 
Vocal/es: 
 
 
 
 
 
 
Secretario: 
 
 
 
acuerdan otorgarle la calificación de: 
 
 
 
 
 
 
 
 
El Secretario del Tribunal 
 
 
 
 
 
 
Fecha: 
 
A
 
 
 
 
 
 
 
Agradecimientos 
 
 
 
 
 
gradecimientos de poder presentar dicho trabajo a mi tutor José María Gallardo Fuentes por darme 
la oportunidad de realizar un proyecto sobre la industria 3D, al considerar que dicha industria es el 
futuro y se debe seguir estudiando más a fondo y también agradecer a Jesús Pinto Quintana por ayudar 
en el proyecto durante los ensayos. Además, me gustaría agradecer a mi pareja, mis familiares y amigos 
por apoyarme en el desarrollo del Master y en el Trabajo de fin de Master. 
 
Rubén Cruces Lobo 
Sevilla, 2021 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
I
 
Resumen 
 
 
 
 
ste Trabajo de Fin de Master aborda el desarrollo que se está produciendo actualmente en 
el mercado de maquetas impresas con las tecnologías de fabricacion aditiva. Estas 
tecnologías presentan distintas ventajas e inconvenientes y solo se abordarán las que son más 
viables en el mercado de maquetas; en este caso, la tecnologías que emplean materiales 
poliméricos al ser el más extendido en el ámbito industrial y doméstico por su menor coste con 
respecto al resto de materiales. 
 
En este proyecto se observarán las condiciones de las fabricaciones en las distintas 
tecnologías AM para la fabricación de piezas con gran detalle para piezas a escala reducida y 
hasta poder obtener la más optima analizando las ventajas, limitaciones y oportunidades de 
fabricación con la fabricación aditiva eligiendo que método es el mejor para la fabricación de 
figuras con dicho tamaño. Para esta elección se pretende estudiar: el método de fabricación, 
material empleado, las características mecánicas y la disposición de la pieza fabricada en la 
impresora 3D siguiendo criterios económicos, mecánicos y de resolución. 
 
Cada una de las fabricaciones se describen con detalle en el trabajo con los fallos 
encontrados en cada una de las fabricaciones y el motivo de dichos fallos. Se han empleado en 
este proyecto tres tipos de tecnologías 3D : Material Jetting, Stereolithography y Multi Jet Fusion. 
Los datos obtenidos en las fabricaciones se comparan con los del diseño inicial de la pieza para 
una mayor observación de la precisión durante la impresión. Una vez obtenido los resultados se 
han analizado para determinar el método que aporta mejores resultados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
III
E 
 
Abstract 
 
 
 
 
 
 his Master's Thesis addresses the development that is currently taking place in the 
market for models printed with additive manufacturing technologies. These technologies 
have different advantages and disadvantages and only those that are most viable in the 
model market will be addressed; in this case, the technologies that use polymeric materials as 
they are the most widespread in the industrial and domestic fields due to their lower cost 
compared to other materials. 
 
In this project, the manufacturing conditions in the different AM technologies will be observed 
for the manufacture of parts with great detail for small-scale parts and until the most optimal 
one can be obtained by analyzing the advantages, limitations and manufacturing opportunities 
with additive manufacturing, choosing which method is the best for the manufacture of figures 
with that size. For this choice it is intended to study: the manufacturing method, material used, 
the mechanical characteristics and the arrangement of the part manufactured in the 3D printer 
following economic, mechanical and resolution standard. 
 
Each of the fabrications is described in detail in the work with the faults found in each of the 
fabrications and the reason for said failures. Three types of 3D technologies have been used in 
this project: Material Jetting, Stereolithography and Multi Jet Fusion. The data obtained in the 
fabrications is compared with those of the initial design of the part for a better observation of 
the precision during printing. Once the results have been obtained, they have been analyzed to 
determine the method that provides the best results. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
V
T 
 
 
 
ÍNDICE 
Resumen ................................................................................................................................... III 
Abstract .................................................................................................................................... 11 
1. Introducción ........................................................................................................................ 14 
1.1. Actualidad ................................................................................................................... 15 
2. Additive Manufacturing AM ................................................................................................ 17 
2.1. Introducción ................................................................................................................ 17 
2.2. Diseño de piezas .......................................................................................................... 19 
2.3. Tipos de fabricación aditiva ......................................................................................... 20 
2.4. Powder Bed Fusion ...................................................................................................... 21 
2.5. Material Jetting ........................................................................................................... 26 
2.6. VAT Photopolymerizacion ........................................................................................... 29 
2.7. Comparativa de procesos ............................................................................................ 33 
3. Proyecto .............................................................................................................................. 37 
3.1. Fabricación .................................................................................................................. 41 
3.2. Técnicas AM ................................................................................................................ 43 
3.3. Materiales ................................................................................................................... 44 
3.3.1. Criterio de resolución .......................................................................................... 44 
3.3.2. Criterio de propiedades mecánicas ..................................................................... 45 
3.3.3. Criterio económico .............................................................................................. 49 
3.4. Selección de las fabricaciones .....................................................................................50 
4. Resultados ........................................................................................................................... 52 
4.1. Primera Fabricación Material Jetting .......................................................................... 52 
4.2. Segunda Fabricación Material Jetting ......................................................................... 62 
4.3. Fabricacion con Stereolithography ............................................................................. 72 
4.4. Fabricacion con MJF .................................................................................................... 80 
4.4.1. Probetas MJF ....................................................................................................... 86 
5. Conclusiones ....................................................................................................................... 99 
6. Referencias ........................................................................................................................ 102 
 
 
 
V
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
14 
 
 
1. Introducción 
Desde siempre en la industria se ha empleado la fabricación sustractiva para la fabricación de 
piezas o productos en este sector, donde a partir de un bloque solido se retiraban partes hasta 
obtener la forma del producto final deseado, esto llevaba a residuos constantes y pérdidas 
económicas con materiales que no pueden ser reutilizados o pierden propiedades[1], además 
del coste energético de volver a fundir el material. Este problema llevaba décadas a los 
ingenieros e investigadores llegar a soluciones intentando encontrar un nuevo tipo de 
fabricación más limpia y lucrativa donde se obtuviera directamente la pieza final deseada 
obteniendo piezas que requieren pocos o ningún postprocesos después de su fabricación para 
la reducción de costes, esto ocasiono el desarrollo de la impresión 3D cuando los ordenadores 
empezaron a entrar en la industria pudiendo introducir los diseños asistidos por ordenador 
(CAD), , un ejemplo de la cantidad que se puede ahorrar en material se puede observar en la 
ilustración 1 donde la cantidad de material ahorrado en el proceso en una pieza tradicional es 
de 20:1 y en cambio en la AM de 2:1 en el proceso de fabricación[2]. 
 
 
ILUSTRACIÓN 1 : DIFERENCIA ENTRE LA FABRICACIÓN AM Y LA TRADICIONAL 
 
La primera investigación sobre el empleo de dicho sistema para crear objetos 3D fue en la 
década de 1960 polimerizando resina usando dos rayos láseres con distinta longitud de onda. A 
lo largo de la década de 1970 ubo varios intentos de diseñar un método de fabricación, pero no 
se consolidaron hasta 1980 donde Hideo Kodama presento una patente de una técnica de 
fabricación rápida de prototipos en 3D usando un rayo láser[3], publicando en los siguientes 
años artículos sobre sus experimentos empleando rayos ultravioletas y resinas fotosensibles, 
este método de fabricación 3D se conoce actualmente como el método de estereolitografía 
(SLA). 
Años después en 1986 Clarles Hull patento la SLA seguida de la fundación de la empresa 3D 
Systems por parte de Hull donde vendía maquinaria de SLA conociéndose como el primer 
comercio de impresoras 3D[4]. Casi al mismo tiempo se patento el proceso de sinterización 
selectiva por láser (SLS), un método de solidificación selectiva de polvo utilizando un rayo láser. 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
15 
 
 
Con forme pasaban los años más métodos se iban descubriendo al aumentar los avances 
tecnológicos hasta nuestra actualidad donde existen actualmente 10 tipos, y algunos más en 
desarrollo en i+D, clasificadas según el método por el que se depositan las distintas capas para 
formar la pieza 3D. 
En los últimos años se ha difundido ampliamente debido a la presencia de nuevos materiales 
con nuevas funcionalidades, el vencimiento de las patentes de algunas tecnologías aditivas y las 
aplicaciones que se han descubierto para esta tecnología. Hoy en día se pueden trabajar desde 
productos orgánicos[5] (células, tejidos, alimentos, etc.), metales[6] (aluminio, titanio, acero 
inoxidable, etc.), cerámicos (grafito, zirconio, etc.) y polímeros (ABS, poliamidas, etc.) 
En esta amplia gama de productos que se pueden emplear se ha podido lograr en los últimos 
años un sitio en el mercado de la fabricación de piezas[7], aunque en el mercado de materiales 
metálicos, siguen siendo demasiado caros de momento. Por otro lado, en el mercado de los 
polímeros si hace unos años era difícil poder disponer de una impresora 3D en los hogares por 
su coste en la actualidad cualquier hogar con ingresos medios puede disponer de una, entre 
ellas las de tecnología FDM debido a su relación costo/tiempo son las más demandadas. 
Con relación a solventar el problema de velocidad y costes, en los últimos años la productividad 
de la fabricación aditiva se ha centrado en intentar adoptar la fabricación en masa[8], entre 
estos avances la disminución del tiempo de fabricación sin reducir en calidad de las piezas 
fabricadas. 
En este proyecto se pretende analizar este sector del prototipado de piezas 3D, en este caso 
observar las condiciones óptimas de la fabricación analizando distintas tecnologías AM para la 
fabricación de piezas con gran detalle con piezas a escala reducida y sus propiedades mecánicas 
hasta poder obtener la más optima analizando las ventajas, limitaciones y oportunidades de 
fabricación con la fabricación aditiva eligiendo que método es el mejor para la fabricación de 
figuras con dicho tamaño. Para esta elección se pretende estudiar: el método de fabricación, 
material empleado, las características mecánicas y la disposición de la pieza fabricada en la 
impresora 3D. 
 
1.1. Actualidad 
 
El sector mundial de la fabricación aditiva(AM) se estimó según la multinacional Hewlett-
Packard(HP) en 2017 en 12.000 millones, teniendo los países su ojo puesto en dicha tecnología 
haciendo por ejemplo que los Estados Unidos han creado el National Additive Manufacturing 
Innovation Institute(NAMII) para aumentar el uso de dicha tecnología en el país invirtiendo 70 
millones de dólares, otro ejemplo es el Reino Unido(UK) al formar un Special Interest Group in 
Additive Manufacturing (SIGAM) para dar soporte a dicha tecnología. Este auge de los países 
europeos y Estados Unidos de entrar en dicha tecnología pone en situación el mercado[9] que 
aborda en el mundo dicha tecnología. Este análisis se hizo más exhaustivo en el Market Research 
Report donde se observa un aumento anual de un 14% desde 2020 hasta 2027, aumentando el 
número de impresoras 3D de 1’42 millones a 8 millones de unidades en 2027 como se puede 
observar en la ilustración 3 siguiente: 
 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
16 
 
 
 
ILUSTRACIÓN 2 ESTIMACIÓN DEL VOLUMEN DE MERCADO EN USD ENTRE 2016-2027 DE LAS TECNOLOGÍAS 
AM 
 
Se puede observar que el mercado que más aumentará según dicho pronostico será el mercado 
de los polímeros con las impresoras FDM y la estereolitografía (SLA). Esto tiene sentido al ser el 
mercado del hogar un potencial sector al reducirse los costes conforme pasa los años en 
hardware y software pudiendo en la actualidad un hogar de clase media permitirse una 
impresora 3D. 
Durante el año 2019 y 2020 debido al COVID-19 la demanda de material médico y piezas que se 
requerían pedir fuera del país presentaban largos tiempos de espera al reducir el número de 
empleados y el confinamiento de muchos otros países, esto provoco que se viera la necesidad 
de una industria que pudiera fabricar dichas piezas localmente viendo con buen ojo la industria 
AM que podía fabricar respiradores, mascarillas, etc. ,por tanto, muchos conglomerados de las 
impresoras 3D ayudaron a producir partes de los materiales para los que no se había considera 
antes la AM demostrando al gobierno de muchos países las ventajas frente a la fabricación 
clásica que presentaban un bloqueo o reducción en suproducción. Esto está provocando en la 
actualidad una mayor competitividad en el mercado para hacerse un hueco en esta industria en 
auge, pudiendo obtener una gran variedad de tecnologías, materiales y precios según lo que 
desee el comprador. 
 
 
 
 
 
 
 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
17 
 
 
2. Additive Manufacturing AM 
 
2.1. Introducción 
 
Additive manufacturing (AM) o fabricación aditiva es un proceso de manufacturación que, a 
diferencia de los procesos tradicionales de eliminación de partes para obtener la geometría 
deseada, sino que se obtienen piezas con la geometría final deseada. La creación de prototipos 
fue uno de los primeros usos de la AM; permitió a los fabricantes crear prototipos mucho más 
rápido, facilitando la evaluación y prueba de diseños antes de producir el producto final. En esta 
fabricación rápida, los modelos 3D del producto se crean primero utilizando un software de 
diseño asistido por computadora (CAD) donde las máquinas de impresión 3D fabricación objetos 
basados en esos modelos. Este tipo de fabricación abarca un conjunto de tecnologías que tienen 
como finalidad de fabricar piezas fabricadas en 3D a partir de la superposición sucesiva de capas 
hasta formar el modelo deseado. 
En la actualidad, muchas tecnologías AM pueden competir con la tecnología tradicional de por 
ejemplo el empleo de fresadoras, que se desperdician materiales cada vez que se fabrica una 
pieza, a diferencia de la tecnología AM que tiene la ventaja de obtener piezas con la forma final 
deseada. Donde se pudo ver un gran aumento del mercado fue cuando la patente de la 
tecnología de modelado por deposición fundida (FDM) caducó provocando una disminución de 
precios de las máquinas de este tipo de tecnología, esta disminución fue seguida de un aumento 
de la mejora de técnicas de impresión y abaratamiento de los materiales. Además, en este 
momento su uso para realizar prototipos en los sectores de la medicina, automoción y 
aeronáutica es conocido en el sector debido a una mayor rapidez que los métodos tradicionales 
además de un reducido tratamiento de postprocesado de las piezas al tener ya la geometría final 
deseada. 
Los materiales que se pueden emplear son amplios: metales, cerámicas, polímeros o materiales 
compuestos, donde la más ampliamente empleada por costes es el sector de los materiales 
poliméricos. Además de este sector, los otros también están en auge pudiendo aumentar el 
mercado en los siguientes años. El sector mundial de la fabricación aditiva (AM) se estimó en 
1.200 millones de euros en 2011 pudiendo llegar a los 240.000 millones de euros en 2025 según 
el gobierno francés. Dentro de las tecnologías AM podemos encontrar las tecnologías SLS, SLA, 
MJF, DLP, Polyjet, DMLS, Blinder Jetting, DLS como se puede observar en la ilustración 2 donde 
la que presenta en la actualidad[10] el mayor mercado por su precio y uso personal es la FDM 
seguida de la SLS y MJF, por tanto, las más demandadas son las que presentan las tecnologías 
Power Bed Fusion como se puede observar en la ilustración 3: 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
18 
 
 
 
ILUSTRACIÓN 3 COMPARATIVA SEGÚN EL SECTOR QUE DEMANDA CADA UNA DE LAS TECNOLOGÍAS AM 
 
Este aumento es debido a las ventajas para producciones de poco volumen, permitiendo hacer 
un solo bloque de piezas que antes se tenían que producir por separado seguidas de un montaje 
con soldaduras, adhesivos o remaches haciendo que aumente el tiempo empleado durante la 
fabricación. Los efectos que tiene la AM, por lo tanto, sobre la industria se pueden resumir en: 
− Aceleración del desarrollo de productos 
− Aumento de la fabricación de piezas acabadas 
− fabricación totalmente personalizada y flexible 
− Sostenible con el medio ambiente 
− Desaparición de costes marginales por tirar material no empleado 
 
El mercado actual engloba en su mayor parte el prototipado de piezas poliméricas y en el caso 
metálico está en ascenso al reducir costes con respecto la tecnología tradicional como se puede 
observar en la ilustración 4 este sector engloba el 82% del sector profesional de la tecnología 
AM seguido por la fabricación de pequeñas series de piezas. 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
19 
 
 
 
ILUSTRACIÓN 4 APLICACIONES MÁS EMPLEADAS PARA LA TECNOLOGÍA AM 
 
2.2. Diseño de piezas 
 
En la fabricación AM se siguen una serie de pasos para la fabricación de la pieza 3D que difiere 
con el método tradicional, en el caso de las piezas fabricadas por aditiva no consideran los 
ángulos y las direcciones de desmoldeo ya que se crea capa a capa evitando la limitación de 
espacio en cualquier eje de la pieza. 
Según el tipo de fabricación empleado se deberán emplear soportes o aumentando el tiempo 
de fabricación. Por otra parte, esta tecnología requiere que se respete el grosor mínimo de 
superficie que ofrecen las maquinas empleadas estando limitado al modelo, material y 
tecnología empleada. 
EL diseño de las piezas debe seguir una serie de pasos para poder fabricar las piezas en 
impresoras 3D: 
1. Partimos de un boceto o croquis de la pieza a fabricar, pudiendo emplear escáneres 
para la obtención de los datos de una pieza ya fabricada. 
2. Creación del diseño del modelo 3D asistido por softwares de diseño DAO/CAD 
(SolidWorks, Magics, Catia, etc.) 
3. Exportamos el modelo con el archivo. STL, es el formato estándar para las tecnologías 
de fabricación aditiva 
4. Transferencia del archivo STL a la impresora 3D y se introduce el material de 
impresión. 
5. fabricación de la pieza capa a capa hasta obtener la pieza 3D 
6. Cooling de las piezas fabricadas. 
7. Postprocesado o no de la pieza si así lo requiere. 
 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
20 
 
 
El flujo de información de la tecnología aditiva queda resumido en la ilustración siguiente: 
 
ILUSTRACIÓN 5 FLUJO DE TRABAJO PARA LA OBTENCIÓN DE LAS PIEZAS 3D 
 
2.3. Tipos de fabricación aditiva 
En la actualidad se pueden reducir las tecnologías de impresión 3D en 7 tipos según las 
tecnologías empleadas reguladas por el comité F42 de la ASTM[11], y dentro de ellas en diez 
tipos como se muestra en la tabla 1, además de otros que se encuentran en desarrollo que no 
se incluirán en este informe desarrollando el marco teórico de las tecnologías que emplean 
polímeros ya que nuestras fabricaciones serán de dicho material. 
Tecnologías Impresión 3D Materiales 
-Material Extrusion Fused Deposition Modeling (FDM) Termoplásticos 
-Powder Bed Fusion 
Selective laser melting 
(SLM) Metales 
Direct metal laser sintering 
(DMLS) Casi cualquier aleación 
Electron beam melting 
(EBM) Aleaciones de titanio 
Multi Jet Fusion 
(MJF) Polímeros 
Selective Laser Sintering 
(SLS) 
Termoplásticos, polvos 
metálicos, polvos cerámicos 
-Material Jetting Material Jetting Polímeros 
-Binder Jetting Binder Jetting Metales, cerámicas y polvo 
-VAT Photopolymerization 
Stereolithography (SLA) Fotopolímeros 
Digital Light Processing (DLP) Fotopolímeros 
Sheet lamination 
Ultrasonic Additive 
Manufacturing (UAM) Metales 
Laminated Object 
Manufacturing (LOM) Polímeros y metales 
Directed Energy Deposition Directed Energy Deposition (DED) Metales 
TABLA 1 TECNOLOGÍAS DE FABRICACIÓN AM SEGÚN LA ASTM 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
21 
 
 
2.4. Powder Bed Fusion 
 
La fusión en lecho de polvo (PBF) es un tipo de tecnología dentro de las tecnologías de 
fabricación aditiva (AM) según la clasificación ISO/ASTM como tecnologías que se utilizan 
energía térmica concentrada para fusionar materiales a medida que se depositan, por lo tanto, 
mediante una fuente de calor se consolida el material en forma de polvo para fabricar piezas en 
3D. 
Desde el inicio de dicha tecnología, su desarrollo se centró en la optimización del rendimiento 
del sistema en potencia térmica, volumen de fabricación y automatizar los procesos. Este 
desarrollo ha permitido una amplia aceptación de aplicacionescomerciales de la tecnología PBF 
para la producción de productos que no se pueden fabricar en la manera tradicional, entre ellas 
la fabricación de geometrías complejas con un volumen de producción reducido como 
prototipos en el sector de la medicina o la aeronáutica como ejemplos más típicos. 
Se puede observar en la clasificación que se han desarrollado una mayor cantidad de tecnologías 
Powder Bed Fusion (PBF) debido a que es una tecnología con cuatro variedades: SLS, SLM, EBM, 
MJF. Entre ellas difieren en el tipo de material empleado y la cantidad de energía transmitida a 
la powder bed, pero en todos los casos las piezas fabricadas son construidas capa a capa usando 
energía térmica presentando beneficios a la hora de fabricar piezas con estructuras complejas 
sin la necesidad de materiales de soporte al actuar el polvo no fundido como soporte[12], 
manteniendo con ello la integridad de la estructura de la pieza a lo largo de todo el proceso de 
fabricación. 
Las técnicas de PBF presentan la ventaja con respecto a otras tecnologías de AM: 
 -No requieren estructuras de soporte, esto es debido a que se apoyan en el lecho de polvo no 
fundido las partes voladizas. Esta falta de estructuras permite que se apilen libremente en el 
lecho de polvo aumentando la cantidad de piezas que se pueden producir en cada fabricación 
aumentando con ello la productividad. 
-Bajo coste en comparación con los métodos tradicionales, además se han reducido en los 
últimos años el precio de los costes mecánicos de dicha tecnología. 
- Gran variedad de materiales potencialmente que se pueden procesar, ya que sirve cualquier 
material que se pueda someter en estado de polvo y fundirlo. Pudiendo emplear cerámicas, 
polímeros y metales entre otros muchos materiales. 
-Poder de reciclaje del material empleado, el polvo no fundido se puede emplear en las 
siguientes fabricaciones con varios ciclos sin que cambien en gran medida sus propiedades 
mecánicas. 
Contando con dichas ventajas presentan limitaciones en el diseño, esto es debido a la 
eliminación de polvo no fundido en zonas estrechas y poros cerrados ya que el polvo no fundido 
que sostiene la estructura durante la fabricación puede ser difícil de eliminar. 
 
 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
22 
 
 
Las tecnologías de PBF que existen actualmente dependen del tipo de fuente de energía según 
si se realiza fusión o sinterización por láser, se pueden dividir en: 
− -Multi Jet Fusion (MJF) 
− Selective Laser Sintering (SLS) 
− Direct Metal Laser Sintering (DMLS) 
− Selective Laser Melting (SLM) 
− Electron Beam Melting (EBM) 
Las técnicas presentan resultados comercialmente significativos y se han beneficiado del 
desarrollo tecnológico al solo presentar una fusión parcial en las primeras tecnologías a 
diferencia de en la actualidad. Estos sistemas presentan las siguientes fases secuenciales: 
1. Carga del polvo, configurar el sistema térmico y del entorno operativo requerido. 
2. Distribución de polvo sobre la plataforma de fabricación empleando rodillo o wiper. 
3. Fusión selectiva del polvo, se fusiona el material selectivamente el parámetro de la 
pieza deseada. 
4. Descenso de la plataforma de fabricación, se vuelve aplicar los pasos 2 y 3 seguido de 
un nuevo descenso de la plataforma hasta finalizar la pieza 3D. 
5. Se retira la pieza 3D finalizada de la plataforma de fabricación, y si es necesario, se 
elimina el polvo no unido a la pieza restante. 
 
Selective Laser Sintering (SLS) 
Selective Laser Sintering (SLS) es una tecnología de fabricación 3D de prototipado rápido, 
introducida por Carl Deckard en 1984 [13] usando un láser para aplicar calor sobre el material 
en estado de polvo controlando con precisión para realizar geometrías complejas para la 
fabricación de prototipos con canales internos y voladizos sin material de soporte como se 
puede observar en la ilustración 6. 
 
ILUSTRACIÓN 6 PIEZA DE MOTOR DE COCHE FABRICADO CON LA TECNOLOGÍA SLS 
Como se puede observar en la ilustración se basa en la producción de piezas altamente 
complejas capa a capa sin el uso de moldes o herramientas como en la industria tradicional 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
23 
 
 
Produce las piezas usando laser selectivo sinterizando capas individuales a partir de materiales 
en estado de polvo (polímeros, metales, cerámicas) fundiéndolas superficialmente capa a capa 
con un láser que solo requiere un pequeño incremento en el caso de los polímeros para que los 
gránulos de polvo se fusionen. En la actualidad la mayoría de las printers SLS comerciales 
emplean dióxido de carbono (CO2), láseres que proveen de alta potencia a bajo coste pudiendo 
usar termoplásticos. 
Este sistema SLS funciona a partir de un modelo CAD que se debe crear previamente y luego 
procesarlo, este proceso corta el modelo CAD en capas 2D de un espesor comprendido entre 
0.1 a 0.15 mm [14] pudiendo englobar todo el equipo de la tecnología en seis partes: plataforma 
de fabricación, laser, espejos (galvano mirrors) para dirigir el láser, plataforma que dispensa el 
polvo en la plataforma de fabricación y un rodillo mecánico que expanda el polvo fresco. Dichas 
partes se pueden observar en la siguiente ilustración 7: 
 
ILUSTRACIÓN 7 SISTEMA DE FABRICACIÓN SLS 
 
Los pasos que se desarrollan a lo largo del proceso, como se muestran en la ilustración 7, son: 
1. Introducir los datos del modelo CAD dividido en capas de 0.1-0.15 mm, estos datos 
contienen la información geométrica que emplea el láser. 
2. Se expone una capa de polvo con un rodillo o wiper, seguido de una retracción del 
lecho de la pieza con el espesor establecido. 
3. Se calienta la superficie del lecho de la pieza cercana al punto de fusión y pasa el láser 
con el patrón de la siguiente capa. 
4. Los pasos 2 y 3 se repiten hasta formar con capas la pieza 3D. Para finalizar la 
fabricación se enfría lentamente las piezas para permitir que solidifiquen antes de poder 
retirar el polvo alrededor de ellas. 
En la fabricación de la pieza 3D solo se sinteriza el 10-20% del polvo y se puede reutilizar, 
mientras el resto se queda en el tanque de polvo alrededor de la capa fabricada, por ello para la 
reutilización de dicho polvo sin sinterizar se mantiene a una temperatura elevada durante la 
fabricación y se enfría lentamente, esta combinación de temperatura elevada provoca una 
degradación del material durante largos periodos de tiempo. Los defectos al material son 
provocados por la reticulación de la cadena polimérica que genera una disminución de su límite 
elástico y elongación a la tortura. Dicho problema se puede resolver al mezclar dicho polvo con 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
24 
 
 
material virgen según lo que se degrada el material, por ejemplo, los productores industriales 
de piezas SLS utilizan un 50% de material fresco[15] para reducir la variabilidad en la calidad de 
las piezas producidas. 
 
Los materiales que funcionan mejor en el proceso SLS son aquellos con estructuras 
semicristianas que tienen un distinto punto de fusión, por ello los materiales empleados en SLS 
cabe destacar los polímeros semicristalinos más empleados son el PA12 [16] , se pueden 
sinterizan con propiedades mecánicas superiores a polímeros amorfos, pero debido a la 
contracción durante la cristalización dificulta la producción de piezas precisas. Por este motivo, 
los materiales procesados por el método SLS deben tener la temperatura de fusión más alta que 
la temperatura de cristalización para que se reduzca la cristalización y la microestructura sea 
más homogénea. Además, durante la sinterización con el láser en el proceso de fabricación se 
requiere una viscosidad de fusión baja para lograr el nivel necesario de fluidez. Algunas de las 
aplicaciones de dicha tecnología en la industria son: aeroespacial, automóvil, militar, medicina, 
ingeniería e industria electrónica. 
 
Multi Jet Fusion (MJF) 
El método Multi Jet Fusion (MJF) es unatecnología que emplea fusión selectiva de regiones en 
un lecho de polvo con energía térmica capaz de producir piezas funcionales, de ahí su 
popularidad. Esta energía cambia el estado de fase del solido del polvo que emplea las partículas 
semicristalinas del polímero como material estructural que se calienta pasando lámparas 
infrarrojas planas por encima del lecho de polvo [17] . Presenta tres componentes dicho proceso 
de fabricación: 
-Material empleado (PA12, PA11, TPU, TPA, PP, etc.) 
-Fusing Agent: es una tinta negra que contiene colorantes que absorben los infrarrojos 
de las lámparas que funden el polvo 
-Detailing Agent: agente que compagina el fusing agent rodeando los contornos de la 
pieza para promover la resolución. Este agente es necesario para garantizar la impresión 
de bordes afilados realizando una diferencia de temperatura entre las áreas de 
construcción y el polvo no utilizado que lo rodea. 
El proceso de fabricación de piezas MJF, como se observa en la ilustración 8, sigue los siguientes 
pasos: 
1. Deposición de una capa delgada de polvo sobre la plataforma de fabricación 
2. Se calienta el material empleando la plataforma hasta alcanzar una temperatura 
cercana a la de fusión 
3. Un cabezal para por encima de la superficie dispersando un agente de fusión sobre el 
polvo seguido de un agente de detalle que forman las dimensiones de la pieza. 
4. Una fuente infrarroja pasa sobre la superficie y fusiona únicamente las zonas 
marcadas por el agente de fusión solidificando la capa. 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
25 
 
 
5. La plataforma desciende y mediante un rollo(waiper) que gira sobre la superficie 
deposita la nueva capa de polvo fresco. Se repiten los pasos 3,4 y 5 hasta formar la pieza 
6. Se realiza un cooling dentro de la maquina y a continuación otro fuera hasta que se le 
realiza un postprocesado a las piezas para retirar el polvo sobrante. 
 
 
ILUSTRACIÓN 8 PROCESO DE FABRICACIÓN EMPLEANDO EL FUSING Y EL AGENT DURANTE LA FUSIÓN DEL 
MATERIAL 
 
Durante este proceso, la fabricación se basa en el empleo de dos agentes químicos llamados 
fusing agent (FA)y detailing agent (DA). En primer lugar, las lámparas IR funden la capa superior 
del polvo del material seleccionado con un proceso a posteriori de inyección de agente FA de 
fusión que mejora la absorción de calor por radiación y el contorno por el DA que evita que el 
calor se transmita fuera del área de fundición y solo tenga la forma de la pieza deseada obtenida 
gracias a que ambas tintas presentan codisolventes y tensioactivos para obtener dicho 
comportamiento térmico [18] . 
Durante la fusión del lecho en polvo la energía infrarroja de las lámparas se absorbe por las áreas 
cubiertas por el agente de fusión que pueden absorber suficiente energía emitida por las 
lámparas infrarrojas para alcanzar el punto de fusión y fusionar esa parte, mientras que el resto 
del lecho de polvo permanece por debajo del punto de fusión de los materiales empleando un 
líquido inhibidor de la fusión (Detailing Agent) a lo largo del borde exterior de la pieza para 
inhibir la fusión del polvo en contacto con el material de fusión [19] . La deposición de los 
agentes de fusión (Fusing Agent) y detallado llevada a cabo por chorros de tinta tradicionales, 
junto con la exposición de cada capa a la luz infrarroja pudiendo realizar capas de manera 
constante en todas las fabricaciones. 
Este proceso de fundición e inyección de FA y DA se repite capa a capa hasta formar la pieza 3D, 
irradiando inicialmente una nueva capa depositada donde el tiempo de solidificación y fusión 
dependerá de la densidad del material empleado y con ello el efecto capilar al final de la etapa 
de enfriamiento. 
Debido a su tecnología de fabricación el método MJF es una de las tecnologías más rápidas 
disponible comercialmente para fabricar piezas poliméricas a diferencias de otras tecnologías 
de impresión 3D, y no necesita soporte estructural[19] para elementos que sobresalgan durante 
la fabricación capa a capa de la pieza 3D. La estructura de producción de MJF se basa en el 
empleo de 3 componentes: la printer (HP 4200 / HP 5200); la build unit, donde se encuentra 
almacenado el polvo para la impresión, y la processing station, donde se retiran las piezas de la 
build unit. Se puede observar los tres componentes en la ilustración 8. 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
26 
 
 
 
 
ILUSTRACIÓN 9 COMPONENTES DE LA TECNOLOGÍA MJF: PRINTER, BUILD UNIT Y PROCESSING STATION 
Las fabricaciones obtenidas con MJF requieren un enfriamiento determinado según el método 
de fabricación (Balance o Fast) que afectaran a las propiedades mecánicas de las piezas 3D [20], 
teniendo una fuerte dependencia de la orientación de la pieza y el tiempo de cooling 
(enfriamiento) debido a que un enfriamiento rápido aumenta las distorsiones de las piezas por 
la contracción diferencial de las capas a lo largo de la dirección Z. Por tanto, una elección 
adecuada para la velocidad de enfriamiento puede disminuir drásticamente el tiempo de 
producción sin comprometer la funcionalidad de la pieza. Para ello se debe seguir una precisión 
geométrica seleccionando la orientación y el tiempo adecuados de cooling. 
 
2.5. Material Jetting 
 
La tecnología Material Jetting emplea la inyección de material utilizan gotas de fotopolímero 
líquido, que luego se curan capa por capa con luz ultravioleta. La inyección de material es un 
proceso de fabricación aditiva industrial que normalmente requiere una gran impresora 3D y se 
puede utilizar para la creación de prototipos y piezas de uso final. Algunos sistemas de inyección 
de material permiten la impresión 3D en color [19] , además, esta tecnología se basa en el 
principio de la fotopolimerización. 
En este proceso se comienza con la modelación del objeto deseado utilizando un software CAD. 
Posteriormente, el archivo 3D asociado es enviado a la impresora y al software de laminado 3D 
de la impresora que divide el modelo 3D en una multitud de imágenes numéricas, cada una 
corresponderá a una capa del objeto. 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
27 
 
 
 
ILUSTRACIÓN 10 MÉTODO DE FABRICACIÓN MATERIAL JETTING 
Los pasos que se emplean en la formación de las piezas 3D son: 
1. La resina líquida se calienta a 30-60 °C, obteniendo así la viscosidad adecuada para la 
impresión. El cabezal de impresión, que es muy similar al de una impresora de inyección 
de tinta, emite cientos de pequeñas gotas de resina del fotopolímero, el material se 
«lanza en chorro» en la plataforma. 
2. La resina se cura posteriormente con luz UV integrada en el cabezal de impresión para 
formar la primera capa. 
Los materiales empleados son fotopolímeros de viscosidad baja que se deben precalentar antes 
de emplearlos en la fabricación y el empleo de dos tipos de resinas: para la pieza y para los 
soportes. También es posible el empleo de la impresión de piezas a color con multimaterial, esto 
es posible porque el soporte del cabezal de impresión tiene muchos cabezales pequeños que 
pueden expulsar los diversos materiales como se ve en la ilustración 10, así como el material de 
soporte, todo se obtiene a la vez. 
Las desventajas de la tecnología son el limitado volumen de construcción como se puede 
observar en la ilustración 11 son de pequeño tamaño las fabricaciones, las piezas de gran 
formato no se pueden producir todavía [20] las impresiones requieren estructuras de soporte, 
el precio de los materiales es costosos (250-900 €/kg) y se ha de considerar que las piezas de 
inyección de material son sensibles a la luz, lo que puede cambiar sus propiedades con el tiempo. 
 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
28 
 
 
 
ILUSTRACIÓN 11 FUNDAS DE MÓVIL FABRICADAS CON VARIOS MATERIALES A COLOR 
 
Se pueden controlar diversos factores según la disposición de las piezas en la fabricación, entre 
ellos la orientación y el tipo de acabado son los principales factoresque afectan a la rugosidad 
[21] superficial además del tipo de acabado [22] en las piezas fabricadas con material Jetting. 
Otros factores para tener en cuenta son: 
-El sobrecurado de la tinta reduce la precisión dimensional, por tanto, piezas grandes 
presentaran menor precisión dimensional debido a la contracción de los fotopolímeros 
durante la curación. 
-La calidad dependerá del diámetro de la boquilla, la altura de la capa. el material y la 
tinta empleada en la fabricación. 
-Las propiedades mecánicas se ven afectadas según la orientación de la pieza [23] en 
material Jetting y se considera una tecnología de impresión de las más precisas ya que 
no hay calor en el proceso de impresión al solo existir calor durante el precalentado del 
fotopolímero con piezas pequeñas. 
Una gran ventaja de la tecnología Material Jetting es su capacidad para imprimir con múltiples 
materiales [22] es ideal para la construcción de prototipos, con componentes que están muy 
cerca del objeto original futuro. Por lo tanto, se pueden crear prototipos detallados con alta 
resolución de forma relativamente económica y con poco gasto de tiempo. 
 
 
 
 
 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
29 
 
 
2.6. VAT Photopolymerizacion 
 
La tecnología VAT Photopolymerizacion emplea luz ultravioleta con fines de curado depositando 
material muy viscoso en la cama de impresión 3D. Luego, el material debe curarse para 
desarrollar una textura dura y, por lo tanto, formar el objeto deseado. Algunos de los procesos 
de polimerización de IVA más comunes incluyen los siguientes: Stereolithography (SLA) y Digital 
Light Processing (DLP). 
Entre ambos procesos la principal diferencia es la fuente de luz utilizada por la impresora 3D 
durante el curado de las resinas. EN una impresora DLP se proyecta una imagen de luz completa 
por capa y en la impresora SLA se utiliza un punto laser. Además, la velocidad de fabricación de 
DLP es más rápida que la SLA debido a que la capa entera es proyectada completamente de una 
sola vez al ser un proyector digital. 
 
Stereolithography (SLA) 
La tecnología Stereolithography (SLA) utiliza el principio de fotopolimerización para producir 
modelos 3D utilizando resina sensible a los rayos UV. El término fue acuñado por Charles W. Hull 
que patento esta tecnología en 1986 y fundó la compañía 3D Systems[24] , para su 
comercialización. 
La tecnología emplea una resina que se solidifica mediante el paso de una capa de láser tras 
otra, para ello el rayo láser barre la superficie de la resina líquida de acuerdo con el modelo 
digital 3D suministrado a la impresora, una vez solidificada una capa, la plataforma desciende 
un nivel, luego se solidifica la siguiente sección. Hay tantos ciclos de impresión como capas sean 
necesarias para obtener el volumen completo de la pieza, como se puede observar en la 
ilustración 12. La tecnología de estereolitografía ofrece un acabado superficial ligeramente 
vítreo, no es raro que las diferentes capas de impresión sean apenas visibles. 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
30 
 
 
 
ILUSTRACIÓN 12 COMPONENTES DE LA TECNOLOGÍA SLA 
 
Una vez terminada la impresión, es necesario un paso de limpieza para eliminar el exceso de 
resina no solidificada. Además, generalmente se requiere un postratamiento UV para finalizar 
el proceso de fotopolimerización y maximizar la resistencia del material [25] . Este tratamiento 
una vez finalizado se puede retirar la pieza, un ejemplo de SLA se puede observar en la 
ilustración 13. 
 
 
ILUSTRACIÓN 13 PIEZA FABRICADA CON LA TECNOLOGÍA SLA 
 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
31 
 
 
El procedimiento que seguir en una fabricación con la tecnología SLA sigue los siguientes pasos 
[26] : 
1. Se coloca la plataforma de fabricación dentro del tanque con la resina, a una distancia 
de una capa de altura sobre la superficie del líquido. 
2. El láser UV crea la capa según el modelo de la pieza curándola y solidificando la resina 
3. Al finalizar una capa se desplaza la plataforma hacia arriba repitiendo el proceso de 
solidificación y desplazamiento hasta formar toda la capa 
4. Tras finalizar la impresión la pieza requiere un posprocesamiento de curación bajo luz 
UV. 
Al igual que con la tecnología de deposición fundida, SLA utiliza soportes al imprimir formas 
complejas que permiten soportar las partes que se precipitan al vacío. Se eliminan durante el 
posprocesamiento. 
Las resinas empleadas presentan una amplia gama de materiales que se basan en la reacción de 
curado, un proceso de polimerización exotérmico que presenta reacciones químicas de 
reticulación, uniéndose con ella las cadenas poliméricas [27] . Dicha reacción comienza 
suministrando la energía de luz ultravioleta realizando dos etapas: gelificación, se produce una 
transición del líquido aumentando su viscosidad, y vitrificación, proceso gradual de transición 
de líquido a estado sólido. 
Las ventajas de dicho procedimiento [28] con respecto a otros es la posibilidad de realizar formas 
complejas, su precisión dimensional, sin embargo, presenta limitaciones de fragilidad, tiempo 
de impresión y entre ellas una gran limitación que presenta es su reducido volumen de 
fabricación, limitando con ello el tamaño de las piezas que se pueden realizar como por ejemplo 
se muestra en la ilustración 14 una pieza con volumen pequeño. 
 
 
ILUSTRACIÓN 14 PIEZA FABRICADA CON SLA 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
32 
 
 
Dicha tecnología observamos presenta buenas capacidades para realizar capas más pequeñas si 
se consiguiera mejorar el láser al reducir su diámetro que solidifica la resina, pudiendo llegar a 
espesores de 1-10 micras [29] pudiendo emplearse en aplicaciones que requieren pequeñas 
dimensiones como la biomedicina. 
 
Digital Light Processing (DLP) 
 
La tecnología Digital Light Processing (DLP) es un proceso de polimerización ligera en la que se 
utiliza resina líquida como materiales base. Esta tecnología de impresión 3D utiliza un dispositivo 
digital donde la imagen de cada capa está compuesta por píxeles cuadrados con lo que todos los 
puntos se curan al mismo tiempo pudiendo llegar a resoluciones del orden de 25 micras [30] . 
Los pasos de fabricación son los mismo que el SLA, igualmente se requiere un postratamiento 
UV para finalizar el proceso de fotopolimerización y maximizar la resistencia del material [31] . 
Como se puede observar en la ilustración 15 presenta los mismos componentes cambiando el 
proyector que solidifica la resina. 
 
 
ILUSTRACIÓN 15 COMPONENTES DE LA TECNOLOGÍA DLP 
La diferencia del laser del SLA toda la seccion se ilimina a la vez con una pantalla de proyección 
digital de microespejos para emitir rápidamente una imagen de una capa por toda la plataforma 
con distinta inclinacion cada uno [32]. Las imágenes vibrantes y coloridas se adaptan a la realidad 
cuando se imprimen con tecnología DLP tridimensional, como se muestra en la ilustración 16 
también se requiere la eliminación de los soportes que ayudan durante la fabricación de las 
piezas que se retiran con un disolvente tras finalizar la impresión. 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
33 
 
 
 
 
ILUSTRACIÓN 16 PIEZA FABRICADA CON DLP 
 
2.7. Comparativa de procesos 
 
Existe una amplia gama de procesos, materiales y tecnologías AM que se deben comparar para 
poder seleccionar el más optimo según las piezas que se quieren fabricar, en este caso se 
pretende seleccionar la tecnología que presente un mejor mercado para la fabricación de piezas 
a pequeña escala y que resulte más económica para poder vender dichos productos a menor 
precio y con ello ser competitivos en el mercado. 
La velocidad de fabricación dependerá de diversos factores [33] , entre ellos: 
-La temperatura de la boquilla durante la impresión 
-El grosor de la capa y el material 
-El tamaño de la gota, la potencia del láser y si requiere soportes 
 
El rendimientode todos los procesos se ha realizado con datos recogidos por el MIT [34] sobre 
las impresoras 3D más vendidas en cada una de las tecnologías como premisa comparando el 
costo de la máquina, el volumen de fabricación y la resolución den dicha fabricación: 
 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
34 
 
 
 
GRAFICA 1 COMPARATIVA VOLUMEN DE FABRICACIÓN FRENTE AL COSTE DE LA TECNOLOGÍA DE FABRICACIÓN 
AM 
 
 
En la gráfica 1 anterior se puede observar que existe una relación lineal en la cantidad del 
volumen de fabricación con el costo de las impresoras 3D empleadas, requiriendo una alta 
inversión inicial si se requiere una alta producción de piezas. Se puede observar que los métodos 
más económicos son los procesos SLA y FDM al requerir un menor costo en materiales. 
 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
35 
 
 
 
GRAFICA 2 COMPARATIVA ENTRE LA VELOCIDAD DE FABRICACIÓN FRENTE AL COSTE DE LAS MAQUINAS 3D 
 
Se puede observar en la gráfica 2 que las tecnologías FDM y SLA ser más económicas son las que 
más se encuentran en los hogares para fabricación propia porque requieren menores 
condiciones de fabricación menos exigentes y además los costos de material son menores, sin 
embargo en fabricaciones de grandes volúmenes no consiguen competir con las tecnologías SLS, 
MJF y Blinder Jetting que presentan un volumen mucho mayor aumentando a la vez la inversión 
que se le debe realizar en las impresoras 3D empleadas. 
 
Estas tecnologías más costosas (SLA, MJF) tienen además mejores prestaciones como se puede 
observar en la gráfica 3, presentan un tamaño de capa mucho menor que las tecnologías más 
económicas (FDM, SLA), pudiendo realizar diseños de piezas a escala mucho más detallados 
empleando MJF o SLS, por tanto, se pretenderá estudiar ambas tecnologías en el diseño debido 
a temas de producción y detalle de las piezas deseadas. 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
36 
 
 
 
GRAFICA 3 COMPARATIVA ENTRE VELOCIDAD DE FABRICACIÓN FRENTE A LA RESOLUCIÓN QUE SE PUEDE 
OBTENER 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
37 
 
 
3. Proyecto 
 
La industria manufacturera en la actualidad se enfrenta a desafíos de diseño, desarrollo y lanar 
nuevos productos en tiempos cuanto más reducidos mejor, además de un mercado que es muy 
impredecible debido a cambios en los métodos y nuevas tecnologías de fabricación teniendo 
que variar constantemente los requisitos del producto, ocasionando la generación constante de 
nuevos cambios y con ella muchas fabricaciones de prueba. Pero gracias a la capacidad de 
producción de las impresoras 3D puede proporcionar un cambio en el proceso de fabricación 
estando actualmente en una necesidad en producciones de figuras que están ganando mucha 
atención [35] pudiendo ser más económicos que las industrias tradicionales. 
Este tipo de mercado de figuras 3D es fundamental para muchas organizaciones para que 
puedan traer clientes a sus empresas haciendo que el lanzamiento de un producto para 
comercializarse debe hacerse lo más rápido posible, pudiendo solventarse con la creación rápida 
de prototipos con impresoras 3D, y más concretamente de incluso de pequeña escala, que 
reducen significativamente los costes y tiempo desarrollo del producto. Mediante el uso te la 
tecnología de fabricación 3D permite fabricar componentes complejos que se requieren antes 
de la fabricación final del producto para mejorar su diseño en las etapas de desarrollo más 
rápidamente teniendo como gran ventaja la verificación del producto con respecto a los 
métodos tradicionales durante el desarrollo del producto, como se puede ver en la ilustración 
17 existen ferias con gran peso en la economía donde Asia es el principal continente de 
producción y consumo de impresoras 3D personales. 
 
 
ILUSTRACIÓN 17 PUESTO DE VENTA DE IMPRESORAS FDM TAIWANESA EN UNA FERIA 3D 
 
El mercado en maquetas o prototipos a pequeña escala y reducido coste ha hecho que el campo 
de creación rápida de prototipos se esté desarrollando muy rápidamente y es aplicable a 
cualquier producto que se pueda modelar teniendo como desventaja que las pruebas 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
38 
 
 
funcionales de las piezas fabricadas con impresoras 3D debe estar dentro de los límites de las 
propiedades físicas del material empleado y del tipo tecnología de impresión 3D. 
Este tipo de productos hace que se busque con su reducido tamaño un acaba superficial cuando 
más definido mejor sin reducir en gran medida las propiedades mecánicas, buscando materiales 
o métodos de fabricación 3D que puedan dar solución a dichos problemas de mecanizado. 
Entre los distintos procesos de fabricación 3D de maquetas a reducida escala se ha optado por 
la comparación de procesos de fabricación con materiales poliméricos, debido a que son los 
materiales más empleados como se observó en la ilustración 2 siguiendo como criterios en la 
selección: 
-Criterio 1 las propiedades mecánicas: se pretende fabricar piezas a pequeña escala pero 
que presenten las mejores propiedades mercancías calidad/precio que se pueden 
obtener. 
-Criterio 2 la resolución de las piezas: cuando menor el tamaño la resolución juega un 
papel clave en las piezas 3D requiriendo emplear la tecnología y material optimo según 
las piezas a fabricar. 
-Criterio 3 económico: al intentar realizar piezas a escala industrial para rivalizar con las 
tecnologías tradicionales deben poder ser competitivas a nivel económico o no elegirán 
la aditiva como método alternativo al actual. 
La pieza que se empleara para la comparativa en este proyecto es una pieza de dimensiones 
91.6 x 45.4 x 45.4 mm y presenta la siguiente estructura observada en las ilustraciones 17, 18, 
19 y 20: 
 
ILUSTRACIÓN 18 PIEZA FABRICADA VISTA HORIZONTAL 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
39 
 
 
 
ILUSTRACIÓN 19 PIEZA FABRICADA VISTA FRONTAL 
 
ILUSTRACIÓN 20 PIEZA FABRICADA VISTA PARTE TRASERA 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
40 
 
 
 
ILUSTRACIÓN 21 PIEZA FABRICADA VISTA DIAGONAL 
 
Las dimensiones de fabricación son las recogidas en la tabla 2: 
 
Dimensiones Valores (cm3) 
Volumen 8.46 
Espacio en impresora 100.55 
Soportes 42.91 
Volumen Limite 188.87 
TABLA 2 DIMENSIONES DE LA PIEZA 3D FABRICADA 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
41 
 
 
3.1. Fabricación 
En la fabricación de las piezas se hizo un estudio económico y de tiempo de las piezas a fabricar 
para la selección del fabricante óptimo para este proyecto, se puede observar en la tabla 3 una 
comparativa de precios con los procesos de fabricación MJF y SLS por ejemplo para observar la 
variación de precios según la tecnología empleada y el tiempo de fabricación: 
Empresas MJF 
(€/ud) 
 SLS 
(€/ud) 
Fabricación 
(días) 
Imes3D 105 105 10 
Shapweys 32.68 47.45 15 
Sculpeo 23.8 21.56 7 
Materialise 17.8 25.93 6 
TABLA 3 COMPARATIVA DE PRECIOS Y TIEMPO DE FABRICACIÓN DE DISTINTAS EMPRESAS 
 
Se puede observar que la empresa Sculpeo, Materialise y Shapways son las tres empresas más 
competitivas, entre ellas Materialise exige un gasto mínimo de 100€ quedando las otras dos 
empresas. Aunque Sculpeo sería la elegida por precio y tiempo de fabricación Shapways 
presenta una mayor variedad de tecnologías de fabricación polimérica como se puede observar 
en la tabla 4 se muestran la cantidad de tecnologías que pueden emplearse para el proyecto de 
fabricación en cada empresa: 
Empresas Tecnologías AM 
Sculpeo SLS, FDM, MJF 
Shapways SLS, SLA, MJF, DLS, Material Jetting, 
 Blinder Jetting, Polyjet 
TABLA 4 TECNOLOGÍAS AM DE LAS EMPRESAS 
Empresa Shapways 
Materiales Tecnologías 
Accura 60 
SLA Accura Xtreme 
Accura Xtreme 
2000 
PA11 
SLS TPU 
PA12 
PA12 
MJF 
PA12GB 
EPU 40 
DLS 
RPU 70 
Fine Detail Plastic MJP 
Gypsum Binder Jetting 
Multi- Color Polyjet Polyjet 
TABLA 5 MATERIALES EMPLEADOS EN LAEMPRESA SHAPWAYS 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
42 
 
 
 
Empresa Sculpeo 
Materiales Tecnologías 
PA12 
SLS 
Nylon 
3200 
Alumide 
TPU 
PA6 FR 
PA6 MF 
PP 
PA11 
PA11 ESD 
PA11 CE 
PA12 
MJF 
PP 
TPU 
PA11 
PLA FDM 
TABLA 6 MATERIALES EMPLEADOS EN LA EMPRESA SCULPEO 
 
Dentro de cada empresa las tecnologías AM de Powder Bed Fusion según las tablas 4, 5 y 6 son 
las que más se emplean con respecto a otro tipo de tecnologías, esto reafirma el anterior 
comparativa de tecnologías AM que se realizó anteriormente. 
La empresa Shapeways es una compañía de Nueva york que permite la fabricación de piezas en 
3D a la carta, siendo el mismo consumidor quien elige el modelo, material y precio de su objeto 
a imprimir reduciéndose el tiempo que se emplearía en diseño y elección de material al ser el 
propio usuario el que elije según el nivel de resolución que se busque [36]. En su página web 
(www.shapeways.com) directamente se puede seguir los pasos para obtener el producto: 
 
1. Subir el diseño en formato SSP si es posible he introducir las dimensiones deseadas en los 
ejes X, Y, Z pudiendo rectificar en cualquier momento sus dimensiones. 
 
2. Elegir el material deseado entre su selección de materiales donde se puede observar el 
precio de cada material para el modelo, como se puede ver en la ilustración 21. 
 
3. Elegir opciones de fabricación y postprocesado de las piezas para el acabado superficial. 
 
 
http://www.shapeways.com/
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
43 
 
 
 
ILUSTRACIÓN 22 DIMENSIONES, MATERIALES Y PRECIOS EN SHAPWAYS 
3.2. Técnicas AM 
 
Según los datos mostrados por precio, tecnologías y materiales se elegirá la empresa Shapways 
para la fabricación de las piezas 3D en este proyecto. Considerando además según la relación de 
energía consumida, velocidad de fabricación y resolución [37] observados en la gráfica 4 los 
procesos Binder jetting (BJ), Directed Energy Deposition (DED), Material Extrusion (ME), material 
jetting (MJ), Powder Bed Fusion (PBF); Sheet Lamination (SL) y Vat Photopolymerization (VP): 
 
GRAFICA 4 COMPARATIVA DE TECNOLOGÍAS AM DE VELOCIDAD, RESOLUCIÓN Y GASTO ENERGÉTICO 
Se puede observar según el criterio de resolución y económico de piezas que el método Material 
Jetting presenta la mayor resolución seguido por Blinder Jetting y en tercer lugar se consideraría 
Powder Bed Fusion que aun siendo una menor resolución y costes energéticos presenta la mejor 
relación velocidad y resolución a diferencia de Directed Energy Deposition (DED) que es la que 
mayor consumo realiza presentando un menor detalle de piezas 3D. Por tanto, en cuanto al 
criterio de detalle de piezas considerado se estudiará emplear en comparativa las tecnologías 
Material Jetting y Powder Bed Fusion (PBF). Ya en primera instancia por una de las más 
empleadas en el mercado se considere el método PBF y con los datos mostrados en la gráfica 
anterior se confirma que es una tecnología para tener en cuenta. 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
44 
 
 
3.3. Materiales 
3.3.1. Criterio de resolución 
El material elegido para mi proyecto con mejor nivel de detalle se basa en el pretexto de un 
material que tenga la mayor tolerancia de paredes, por lo tanto, el que pueda aportar los 
mejores acabados con el tamaño reducido de las piezas, además como segunda condición es un 
material que pueda fabricarse en las tecnologías Material Jetting y Powder Bed Fusion (SLA, SLS, 
MJF) considerando la empresa Shapways nos presenta los materiales mostrados en la tabla 7: 
Tecnología AM Materiales 
SLA Accura 60 
SLA Accura Xtreme 
SLA Accura Xtreme White 200 
SLS PA12 
SLS PA11 
SLS TPU 
MJF PA12 
MJF PA12GB 
Material Jetting Fine Detail Plastic 
Material Jetting Multi-Color Polyjet 
Material Jetting High Definition Full Color 
TABLA 7 MATERIALES EMPLEADOS EN SLA, SLS, MJF Y MJ 
Según la tecnología empleada y el material se podrá obtener una resolución mayor o menor en 
las piezas 3D que se pretenden fabricar, según los datos recopilados por Shapways [36] se 
muestran en la tabla 8 siguiente: 
Tecnología 
AM Materiales 
Min 
Supported 
Walls 
(mm) 
Min 
Unsupported 
Walls 
(mm) 
Min 
Supported 
Wires 
(mm) 
Min 
Unsupported 
Wires 
(mm) 
Detalles 
Min 
(mm) 
SLA Accura 60 0.4 0.5 0.5 0.6 0.4 
SLA Accura Xtreme White 200 0.4 0.5 0.5 0.6 0.4 
SLA Accura Xtreme 0.4 0.5 0.5 0.6 0.4 
SLS PA12 0.7 0.7 0.8 1 0.2 
SLS PA11 0.4 0.5 0.7 1 0.4 
SLS TPU 0.7 0.7 1 2 1 
MJF PA12 0.4 0.5 0.8 0.9 0.2 
MJF PA12GB 0.75 1 1 1 0.5 
Material 
Jetting Fine Detail Plastic 0.3 0.6 0.6 0.8 0.1 
Material 
Jetting Multi-Color Polyjet 1 1 1 1 0.5 
Material 
Jetting High Definition Full Color 1 1 0.8 1 0.8 
TABLA 8 RANGO DE RESOLUCIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS AM 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
45 
 
 
Se puede observar que los materiales con mejor precisión de detalle van de mayor a menor nivel 
de detalle la tecnología SLA con 0.4 mm en los tres materiales Accura y tanto para SLS como 
para MJF el PA12 con 0.2 mm y finalmente en la tecnología Material Jetting el material Fine 
Detail Plastic con 0.1 mm presenta la menor medida, y, por tanto, el mayor nivel de detalle. 
 
3.3.2. Criterio de propiedades mecánicas 
 
Las propiedades mecánicas influyen en el desempeño final de cada pieza, por tanto, si el material 
elegido presenta las mejores propiedades mecánicas influirá en su resistencia para perdurar más 
a agentes externos después de su fabricación. 
Los valores obtenidos en cada material siguen las normativas de ensayo en SLS la ISO 527 MJF 
la ASTM D380 y la ASTM D380. Los datos para una comparativa de las propiedades se recogen 
en la tabla 9,10,11 y 12: 
Tecnología AM SLA 
Material Accura 60 
Accura Xtreme 
White 200 
Accura 
Xtreme 
Módulo de Young (MPa) 2700 2300 1790 
Resistencia a la tracción (Mpa) 58 45 38 
Alargamiento antes de rotura (%) 5 7 14 
Módulo de flexión (MPa) 2700 2350 1520 
TABLA 9 PROPIEDADES MECÁNICAS DE MATERIALES DE LA TECNOLOGÍA SLS 
 
Tecnología AM SLS 
Material PA12 PA11 TPU 
Módulo de Young (MPa) 1700 1600 60 
Resistencia a la tracción (Mpa) 48 48 7 
Alargamiento antes de rotura (%) 24 45 250 
Módulo de flexión (MPa) 1500 1700 20 
TABLA 10 PROPIEDADES MECÁNICAS DE MATERIALES DE LA TECNOLOGÍA SLS 
 
Tecnología AM MJF 
Material PA12 PA12GB 
Módulo de Young (MPa) 1800 2500 
Resistencia a la tracción (MPa) 48 30 
Alargamiento antes de rotura (%) 20 10 
Módulo de flexión (MPa) 1730 2400 
TABLA 11PROPIEDADES MECÁNICAS DE MATERIALES DE LA TECNOLOGÍA MJF 
 
 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
46 
 
 
 
 
Tecnología AM Material Jetting 
Material Fine Detail Plastic 
Multi-Color 
Polyjet 
Módulo de Young (MPa) 1463 2000 
Resistencia a la tracción (Mpa) 42,4 50 
Alargamiento antes de rotura (%) 6,83 10 
Módulo de flexión (MPa) 49 75 
TABLA 12 PROPIEDADES MECÁNICAS DE MATERIALES DE LA TECNOLOGÍA MATERIAL JETTING 
 
Para una mejor interpretación y comparativa entre los diversos materiales se introducen las 
distintas propiedades mecánicas en las gráficas siguientes: 
 
 
GRAFICA 5 COMPARATIVA DEL MÓDULO DE YOUNG DE LAS TECNOLOGÍAS AM 
 
2700
2300
1790
1700
1600
60
1800
2500
1463
2000
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
M
od
ul
o 
de
 T
ra
cc
ió
n 
(M
Pa
)
Materiales
Comparativa Modulo de Tracción
SLA Accura 60
SLA Acura X. White
SLA Accura Xtreme
SLS PA12
SLS PA11
SLS TPU
MJF PA12
MJF PA12GB
MJ F. D. Plastic
MJ Multi-Color Polyjet
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
47 
 
 
 
GRAFICA 6 COMPARATIVA DE LA RESISTENCIA A TRACCIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS AM 
 
 
GRAFICA 7 COMPARATIVA DEL ALARGAMIENTO MÁXIMO DE LAS TECNOLOGÍAS AM 
 
58
45
38
48 48
7
48
30
42
50
0
10
20
30
40
50
60
70
Re
sis
te
nc
ia
 a
 la
 tr
ac
ci
ón
 (M
pa
)
Materiales
Comparativa Resistencia a la tracción 
SLA Accura 60
SLA Acura X. White
SLA Accura Xtreme
SLS PA12
SLS PA11
SLS TPU
MJF PA12
MJFPA12GB
MJ F. D. Plastic
MJ Multi-Color Polyjet
5 7
14
24
45
250
20
10 7 10
0
50
100
150
200
250
300
Al
ar
ga
m
ie
nt
o 
M
ax
.(%
) 
Materiales
Comparativa Alargamiento Max.
SLA Accura 60
SLA Acura X. White
SLA Accura Xtreme
SLS PA12
SLS PA11
SLS TPU
MJF PA12
MJF PA12GB
MJ F. D. Plastic
MJ Multi-Color Polyjet
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
48 
 
 
 
GRAFICA 8 COMPARATIVA DEL MÓDULO DE FLEXIÓN DE LAS TECNOLOGÍAS AM 
 
En las gráficas se puede observar que el material con mejores propiedades de flexión es el 
material Accura 60 empleado en la tecnología SLA con los mejores valores a excepción de los 
valores de alargamiento que es el material TPU empleado en la tecnología SLS debido al 
presentar una estructura gomosa pudiendo alargarse una mayor proporción que los demás 
materiales. 
En la tecnología SLS el PA12 y PA11 presentan propiedades mucho mejores que el TPU, aunque 
esté presente un alargamiento antes de la rotura mucho mayor. En comparativa con la 
tecnología MJF el PA12 es similar al SLS, pero debido a su diferencia en el proceso de fabricación 
[38] tiene propiedades isotrópicas más consistentes en toda la pieza haciendo que SLS tendrá 
una resistencia ligeramente comprometida en el eje z de impresión (entre capas de impresión) 
y en MJF tiene la misma fuerza en el eje z que el x-y (dentro de las capas). 
Estas propiedades isotrópicas permiten una elasticidad mejorada y con ello lo hace más 
resistente a las roturas y producir elementos de pared más delgados. Esta ligera diferencia es 
debido a que la tecnología SLS no alcanza el punto de fusión durante su fabricación con polvo 
haciendo una sinterización a 189ºC y el proceso MJF realiza una fusión a 191ºC. Al sinterizar se 
tienen las partículas más cercanas habiendo porosidad y en fusión no se tiene porosidad al 
fusionarse y pasar de estado sólido a liquido sellando la distancia entre las partículas 
ocasionando que tenga mejores propiedades [38]. 
 
 
 
2700
2350
1520 1500
1700
20
1730
2400
49 75
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
M
ód
ul
o 
de
 fl
ex
ió
n 
(M
Pa
)
Materiales
Comparativa Módulo de flexión
SLA Accura 60
SLA Acura X. White
SLA Accura Xtreme
SLS PA12
SLS PA11
SLS TPU
MJF PA12
MJF PA12GB
MJ F. D. Plastic
MJ Multi-Color Polyjet
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
49 
 
 
MJF PA12GB tiene junto a PA12 un 40% de partículas de vidrio y, como resultado, es un material 
mucho más rígido que el PA12. La mayor rigidez hace que sea adecuado para piezas 
estructurales y carcasas que permanecerán rígidas y fuertes con el tiempo. Resistirá mejor con 
el tiempo, específicamente para aplicaciones que pueden estar expuestas a fricción y desgaste, 
como herramientas y moldes. 
En cuanto al PA11 es el material de nailon más flexible debido a su alargamiento mucho mayor 
a la rotura. También tiene una resistencia ligeramente mayor que los otros materiales 
presentando una combinación de alta resistencia y buen alargamiento a la rotura lo convierte 
en el material más resistente al impacto de las cinco opciones además de tener una mayor 
resistencia a la temperatura y se basa en recursos renovables, por lo que es más respetuoso con 
el medio ambiente. Sin embargo, es más costoso como se observará en el siguiente criterio. 
Con respecto a los materiales empleados en la tecnología Material Jetting presentan 
propiedades similares a las demás tecnologías a excepción de su módulo de flexión, esto es 
debido a que emplea materiales que no tienen nylon en su composición limitando su flexibilidad 
en comparativa a las otras tecnologías además de ser materiales fotosensibles y pueden 
degradarse aún más sus propiedades mecánicas. Por tanto, dicha tecnología presenta muy 
buenas propiedades de resolución y acabados, pero no por sus propiedades mecánicas. 
 
3.3.3. Criterio económico 
 
Los precios obtenidos para la fabricación de cada pieza varían según la tecnología AM empleada 
y el material además de la urgencia de la fabricación, sin embargo, se considerará una velocidad 
normal de fabricación para optimizar costes. El precio obtenido para las piezas dependerá de: 
• Cantidad de material: la masa de material necesario para imprimir la pieza 3D. 
• Tamaño de la pieza: el volumen que ocupa la pieza 3D dentro de la impresora. 
• Tipo de tecnología AM: según que tecnología se emplee el coste la pieza 3D puede 
encarecerse. 
 
Para la fabricación de piezas plásticas, los materiales más comunes son las poliamidas, PA11, 
PA12 y PA12GB, se diferencian como se observó anteriormente en algunas propiedades 
mecánicas: Piezas fabricadas con PA11 alta resistencia al impacto, PA12GB destacan por su 
resistencia frente a altas temperaturas y el PA12 es la versión económica del PA 12 GB, con una 
menor resistente al impacto y a la temperatura. 
Shapways permite la obtención directa del precio por cada pieza, siendo el coste para cada 
uno de los materiales y procesos considerados recogidos en la tabla 13 con las dimensiones 
91.6 x 45.4 x 45.4 mm: 
 
 
 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
50 
 
 
Materiales Tecnología AM Precio ($/Ud.) Precio (€/Ud.) 
Accura 60 SLA 55.39 46.89 
Accura Xtreme 200 SLA 55.39 46.89 
Accura Xtreme White SLA 55.39 46.89 
PA12 SLS 28.68 23.52 
PA11 SLS 54.15 44.40 
TPU SLS 68.91 56.51 
Accura Xtreme 200 SLA 55.39 45.42 
PA12GB MJF 29.59 24.26 
PA12 MJF 27.87 22.85 
Multi Colour Polyjet Material Jetting 231.07 189.48 
Fine Detail Plastic Material Jetting 66.1 54.20 
High Definition Full Color Material Jetting 115.5 94.71 
TABLA 13 COMPARATIVA PRECIOS SEGÚN EL MATERIAL Y LA TECNOLOGÍA AM EN SHAPWAYS 
 
La comparativa de precios puede reflejarse la gran diferencia entre los procesos de fabricación 
siendo el Material Jetting el proceso más caro, coincidiendo con ser la tecnología con una mejor 
resolución a pequeña escala. Las tecnologías SLA, SLS y MJF en cambio son más económicas y 
según el material elegido en las SLS y MJF coinciden el material PA12 para su empleo, en ambos 
casos la diferencia de precios es pequeña teniendo que realizar una comparativa entre ambas 
tecnologías con dicho material para su selección. Por otra parte, los precios en SLA se mantienen 
en los tres materiales. 
 
3.4. Selección de las fabricaciones 
 
Según los criterios seguidos para el desarrollo se considerará las siguientes fabricaciones: 
 
1. Fabricación con Material Jetting con Fine Detail Plastic y la impresora ProJet 
MJP 3600, presenta la mayor resolución de las tecnologías AM comparadas 
pudiendo tener mi pieza 3D con la mayor numero de detalles, se puede observar 
una comparativa en la ilustración 23. 
 
2. Fabricación con MJF con PA12GB y PA12 en la impresora HP Jet Fusion 4200. 
Con PA12GB se imprimirán probetas de tracción en los 3 distintos ejes para 
observar si influye en sus propiedades y con PA12 la pieza 3D al ser la más 
económica. 
 
 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
51 
 
 
3. Fabricación con SLA con el material Accura®Xtreme™200 y empleando la 
impresora 3DSystems ProX 800. Esta tecnología presenta un nivel de detalle 
inferior a Material Jetting, pero mejores que MJF, pero buenas propiedades 
mecánicas. Al emplear resinas liquidas como materiales pueden mejorar su 
resolución no aumentando mucho su precio con respecto a las otras tecnologías 
AM. Entre ellos se elige el material 
 
 
ILUSTRACIÓN 23 PIEZA MATERIAL JETTING COMPARÁNDOLA CON UNA MONEDA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
52 
 
 
4. Resultados 
En este apartado se van a analizar las fabricaciones realizadas eligiendo el proceso de fabricacion 
teniendo en cuenta criterios considerados realizando una posterior comparación de los 
resultados obtenidos. 
 
4.1. Primera Fabricación Material Jetting 
 
La primera fabricacion considera el criterio de resolución realizando mi pieza 3D con la 
tecnología Material Jetting al presentar la mayor calidada escala reducida. Se realizará una 
primera fabricacion fabricando la pieza con una orientación horizontal donde XY coincide con 
XZ o YZ y otra de manera vertical, mostrados en la ilustración (24), para observar los resultados 
obtenidos en qué medida le afecta la orientación de la pieza: 
La fabricación se realiza en la empresa Shapways empleando la impresora ProJet MJP 3600 que 
se puede observar en la ilustración (25): 
 
ILUSTRACIÓN 25: IMPRESORA PROJET MJP 3600 
ILUSTRACIÓN 24 MODELO DE LA PIEZA 3D 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
53 
 
 
En dicha impresión se empleará el material VisiJet M3 Crystal, una resina empleada para detalles 
finos[38] que es un material acrílico capaz de obtener detalles extremadamente altos y es una 
opción popular para los aficionados a la creación de modelos a escala, juegos en miniatura y 
otros productos decorativos. Aunque la superficie puede tener un color desigual debido a la 
naturaleza del proceso de impresión, la mayoría de las personas optan por pintar sus modelos. 
Este material no se recomienda para piezas funcionales debido a su fragilidad[39]. 
La pieza una vez fabricada requiere un posprocesamiento donde se elimina el material de 
soporte con una solución de hidróxido de sodio o con un chorro de agua. Debido a la alta 
precisión de la tecnología de proceso, el nivel de posprocesamiento requerido para mejorar las 
propiedades es limitado y las cualidades funcionales y estéticas de una pieza se determinan en 
gran medida durante la etapa de impresión[39] 
Se puede observar la fabricacion obtenida recogida en la siguiente ilustración 26 y 27: 
 
 
ILUSTRACIÓN 26: PIEZA DE MATERIAL JETTING DE PERFIL 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
54 
 
 
 
ILUSTRACIÓN 27: PIEZA DE MATERIAL JETTING DE LA PARTE POSTERIOR 
En la fabricacion observada en las ilustraciones 28 y 29 se puede observar defectos en las aletas 
que se han deformado y no se han fabricado con un ángulo recto como se presentaba en el 
modelo 3D de la pieza, esta deformación es debido a que dichas partes estaban en el límite de 
fabricación que es lo que se buscaba para obtener los límites de resolución de mi pieza. 
Los apoyos iniciales, los apoyos entre misiles, la barra central y los tubos de escape posteriores 
de la pieza se encuentran bien fabricados no encontrando problemas en su fabricacion, aunque 
no se encuentran completamente bien fabricados los aros de maniobra y discos de gobierno, 
podría considerarse que están bien definidos debido al nivel de detalle considerado, aunque en 
menor medida que las otras partes mencionadas. 
 
 
ILUSTRACIÓN 28 ALA DEL MISIL DE LA PIEZA MATERIAL JETTING DE PERFIL 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
55 
 
 
 
ILUSTRACIÓN 29 ALA DEL MISIL DE LA PIEZA MATERIAL JETTING DE PERFIL 
Cabe agregar que no se encuentran defectos en los conos de ataque y las uniones entre los 
misiles, aunque se muestran superficialmente las marcas de crecimientos de las capas de la 
deposición de estas en la fabricacion. 
Los huecos posteriores de las aletas (los rudders) mostrados en la ilustración 30 no se 
encuentran bien definidos en ninguna de las 16 aletas de los misiles y sus espesores son muy 
pequeños fundiéndose parcialmente la parte posterior del misil junto a las aletas. 
 
ILUSTRACIÓN 30 : RUDDERS CON LAS GUIAS DE DIRECCION DEL DISEÑO 3D 
 
Dicho detalle no se ha podido realizar con dicha impresión alcanzando el límite de detalle de la 
tecnología de Material Jetting al presentar un nivel de detalle mayor de lo que podía fabricarse 
dicha parte ocasionando que la cantidad de material en dichas partes aumente en vez de 
mantenerse ocasionando el aumento de espesor. 
En la imagen de perfil de las aletas, se puede comprobar si las dimensiones finales se acercan a 
los planos de nuestra pieza como, para dicha comprobación se medirá el borde de ataque de la 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
56 
 
 
aleta tomando 3 medidas como se muestra un ejemplo en la ilustración 31 formando la figura 
de un triángulo con ellas, y son recogidos dichos datos en la tabla 14 de las dos aletas mostradas 
anteriormente. 
 
ILUSTRACIÓN 31 : PARTES QUE SE EMPLEARAN COMO COMPARATIVA DEL DISEÑO CON LA FABRICACIÓN 
 
Aleta Zona Diseño(mm) MJ 0ºC (mm) 
Aleta 1 
1 9.09 8.47 
2 18.05 17.40 
3 25.1 24.74 
Aleta 2 
1 9.09 6.28 
2 18.05 16.84 
3 25.1 23.07 
Media 
1 9.09 7.67 
2 18.05 16.21 
3 25.1 23.91 
TABLA 14 DATOS COMPARATIVOS EN MM DEL DISEÑO Y LA PIEZA DE MJ 
Para una mayor comparativa se trasladan los valores a porcentaje y se obtienen la siguiente 
tabla 15 de datos: 
Zona MJ 0ºC (%) 
1 -15.62 
2 -10.19 
3 -4.75 
Media -10.19 
TABLA 15 DATOS COMPARATIVOS MEDIOS ENTRE EL DISEÑO Y LA PIEZA DE MJ 
Se puede observar según dichas tablas que la pieza fabricada con dicha tecnología presenta una 
diferencia de un 10% menos de las dimensiones de la aleta de misil diseñada, esto es debido a 
1 
2 
3 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
57 
 
 
que no existe diferenciación de los rudders estando unida dicha parte y por ello menor la 
dimensión de las aletas. 
Mirando la pieza por la parte posterior que son las zonas con menor grosor se puede ver los 
defectos de grosor y desviación en el misil 3 y 4. Además de que las aletas interiores de la parte 
inferior se han fundido y no se encuentran separadas como se observan en las aletas superiores. 
En las tablas 16 y 17 se recogen las variaciones dimensionales: 
 
Posición Espesor (µm) Espesor (mm) 
Horizontal Superior 44815.95 44.82 
Horizontal Inferior 45040.59 45.04 
Variación 224.64 0.24 
TABLA 16 VARIACION DIMENSIONAL DE MI PIEZA 
Medidas Modelo (mm) Pieza(mm) Variación (mm) Variación (%) 
Largo 91.60 91.03 0.57 0.63 
Ancho 45.40 45.03 0.37 0.81 
Espesor superior 45.40 44.82 0.58 1.29 
Espesor inferior 45.40 45.04 0.36 0.79 
TABLA 17 COMPARATIVA DE LAS DIMENSIONES DE LAS ALETAS CON EL MODELO 3D 
Se puede observar en las ilustraciones 28 y 29 de perfil que no presentan buenos acabados 
superficiales en los limites superiores de las aletas, esto es debido como se ha comentado por 
la tolerancia de 100 micras que presenta dicha tecnología. 
Con dichas variaciones de espesor se realiza un estudio de los espesores de las 16 aletas para 
observar su variación entre ellas dando para el misil 1 los números 1-4, el misil 2 los números 5-
8, el misil 3 los números 9-12 y el misil 4 los valores 13-16 tomando dichas medidas entre 0-450 
micras con variación de 45 micras empezando desde la base de la aleta hasta el final de ella: 
 
L 
(µm) 
A1 
 (µm) 
A2 
(µm) 
A3 
 (µm) 
A4 
 (µm) 
A5 
 (µm) 
A6 
(µm) 
A7 
 (µm) 
A8 
(µm) 
0 611.7 648.6 626.5 692.8 582.2 670.7 574.9 648.6 
45 567.5 641.2 619.1 670.7 574.9 611.7 523.3 655.9 
90 560.1 633.8 582.2 655.9 545.4 641.2 501.2 655.9 
135 486.4 641.2 560.1 619.1 523.3 619.1 486.4 641.2 
225 493.8 619.1 456.9 633.8 508.5 597.0 515.9 685.4 
270 611.7 619.1 427.5 663.3 464.3 604.3 501.2 641.2 
315 700.2 604.3 420.1 626.5 434.8 552.8 530.6 619.1 
360 707.5 633.8 737.0 678.0 692.8 552.8 545.4 633.8 
405 545.4 803.3 796.0 840.2 803.3 854.9 803.3 759.1 
450 353.8 434.8 412.7 678.0 523.3 412.7 501.2 523.3 
Media 563.805 627.924 563.805 675.829 565.279 611.71 548.328 646.349 
TABLA 18 DATOS DE ESPESOR DE ALAS DE LOS MISILES 1-8 
 
Fabricación de Piezas 3D a Escala Reducida 
 
58 
 
 
L 
 (µm) 
A9 
(µm) 
A10 
(µm) 
A11 
(µm) 
A12 
(µm) 
A13 
(µm) 
A14 
 (µm) 
A15 
(µm) 
A16 
(µm) 
0 560.1 722.3 589.6 796.0 1378.2 1702.5 626.5 810.7 
45 567.5 692.8 574.9 796.0 1326.6 1628.8 582.2 832.8 
90 567.5 597.0 589.6 796.0 1223.4 1569.8 589.6 891.8 
135 530.6 582.2 545.4 854.9 1135.0 1334.0 567.5 965.5 
225 486.4 552.8 545.4 825.4 1017.1 950.7 515.9 1031.8 
270 515.9 597.0 552.8 796.0 936.0 862.3 471.7 972.8 
315 501.2 700.2 552.8 906.5 825.4 847.6 471.7 943.4 
360 626.5 773.9 538.0 707.5 847.6 877.0 442.2 869.7 
405 751.7 891.8 847.6 611.7 1282.4 597.0 869.7 582.2