Impressão 3D: História e Tecnologias

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SIN SIGLA

Yeson Sombi

27/4/2024

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Equation Chapter 1 Section 1
Sevilla, 2023
Trabajo Fin de Grado
Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales
Dpto. Ingeniería y Ciencia de los Materiales y
del Transporte
Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla

Universidad de Sevilla

Sistemas de impresión 3D: reseña histórica,
tecnologías desarrolladas y creación de piezas
mediante Robocasting empleando partículas
nanométricas de Fe2O3 dopado
Autor: Sergio Bueno Merino
Tutor: Ranier Enrique Sepúlveda Ferrer
Sevilla, 2023

iii

Trabajo Fin de Grado
Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales

Sistemas de impresión 3D: reseña histórica,
tecnologías desarrolladas y creación de piezas
mediante Robocasting empleando partículas
nanométricas de Fe2O3 dopado

Autor:
Sergio Bueno Merino

Tutor:
Ranier Enrique Sepúlveda Ferrer
Profesor titular

Dpto. de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte
Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla
Sevilla, 2023

Proyecto Fin de Carrera: Sistemas de impresión 3D: reseña histórica, tecnologías desarrolladas y creación de
piezas mediante Robocasting empleando partículas nanométricas de Fe2O3 dopado

Autor: Sergio Bueno Merino
Tutor: Ranier Enrique Sepúlveda Ferrer

El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:
Presidente:

Vocales:

Secretario:

Acuerdan otorgarle la calificación de:
Sevilla, 2023

El Secretario del Tribunal

vii

Agradecimientos
Me hace especial ilusión cerrar esta etapa académica, que ha sido una montaña rusa de emociones, y me ha
enseñado muchas lecciones valiosas.
En primer lugar, me gustaría agradecer a mi tutor, Ranier, por haberme aceptado en este proyecto y por hacer
que mi pasión por los materiales sea aún mayor.
A mi familia por su continuo apoyo, en especial a mis padres por haber siempre creído en mis posibilidades y
estar ahí en los momentos difíciles, sin ellos no hubiera podido llegar hasta aquí.
A mi compañero de laboratorio, Miguel, por haberme ayudado con la parte experimental de este proyecto.
A mi pareja, Susana, por creer en mí en todo momento, y hacer que cada pequeño momento sea especial.

Gracias a todos
Sergio Bueno Merino
Sevilla, 2023

viii

Resumen
La impresión 3D ha revolucionado la forma en la que se concibe la fabricación y el diseño de objetos en la
actualidad. Gracias a la capacidad para llevar a cabo complejos diseños con una gran precisión y a su infinita
personalización, la impresión 3D se ha postulado como una industria en continuo y rápido crecimiento. En este
trabajo se hace una compilación de diferentes técnicas de impresión 3D dentro del campo de la fabricación
aditiva (AM), entre las que se destaca la del Direct Ink Writing (DIW) o Robocasting, que es analizada y
discutida. Se recopilan, además, la gran variedad de materiales y aplicaciones de esta técnica.
Se presenta también una breve evaluación experimental en la que se propone la técnica de Robocasting para la
fabricación de una pieza para su uso en la producción de hidrógeno verde. Las impresiones fallidas y exitosas
son analizadas, y se exponen diferentes áreas de mejora e investigación para futuros trabajos.

Abstract
3D printing has revolutionized the way in which the manufacture and design of objects is conceived today.
Thanks to the ability to carry out complex designs with high precision and infinite customization, 3D printing
has been postulated as an industry in continuous and rapid growth. In this paper, a compilation of different 3D
printing techniques within the field of additive manufacturing (AM) is made, among which Direct Ink Writing
(DIW) or Robocasting stands out and is analyzed and discussed. The wide variety of materials and
applications of this technique are also compiled.
A brief experimental evaluation is also presented in which the Robocasting technique is proposed for the
fabrication of a part for use in the production of green hydrogen. The failed and successful prints are analyzed,
and different areas of improvement and research for future work are presented.

xii

Índice
Agradecimientos vivii
Resumen ix
Abstract xi
Índice xii
Índice de Tablas xiv
Índice de Figuras xvi
Notación xix
1 Introducción 1
1.1. Ventajas y desventajas de la impresión 3D 4
2 Sistemas de impresión 5
2.1. Base pastosa o en suspensión 5
2.1.1 Estereolitografía 5
2.1.2 Procesamiento de luz digital 6
2.1.3 Polimerización a través de dos fotones 7
2.1.4 Impresión por inyección de tinta 7
2.1.5 Ceramic on-demand extrusion 8
2.2. Base polvo 9
2.2.1 Powder Bed Fusion 9
2.2.2 Impresión en 3 dimensiones 10
2.2.3 Sinterizado selectivo por láser 11
2.2.4 Fusión selectiva por láser 12
2.3. Base sólida 13
2.3.1 Fabricación de objetos laminados 13
2.3.2 Modelización por deposición fundida 14
2.3.3 Deposición directa de energía 15
2.3.4 Binder Jetting 16
3 La técnica del Robocasting 19
3.1. Descripción general 19
3.1.1 Ventajas y desventajas del Robocasting 20
3.2. Parámetros de impresión 21
4 Reología de una tinta 23
5 Materiales imprimibles mediante Robocasting 25
5.1. Materiales poliméricos 25
5.1.1 Resinas poliméricas 25
5.1.2 Materiales compuestos poliméricos 27
5.1.3 Hidrogeles 27
5.2. Cerámicas 29
5.2.1 Óxidos cerámicos 29
5.2.2 Cerámicas no oxidadas 31
xiii

5.2.3 Biocerámicas 32
5.2.4 Materiales compuestos cerámicos 32
5.2.5 Cerámicas funcionales avanzadas 34
5.2.6 Arcilla 35
5.3. MXenos 36
5.4. Vidrio 36
5.5. Cemento 38
5.6. Grafeno 40
5.7. Metales 44
5.7.1 Impresiones con metales elementales y aleaciones metálicas 44
6 Aplicaciones del Robocasting 48
6.1. Electrónica 48
6.2. Biología y biomedicina 49
6.3. Aplicaciones estructurales 50
6.4. Robótica blanda o suave 50
6.5. Gastronomía 52
7 Evaluación experimental 54
8 Conclusión 63
Referencias 64
Glosario 69

xiv

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Porcentajes en peso y volumen de BaTiO3, PVDF y DMF en las tintas preparadas. 34
Tabla 2. Composición de la tinta de vidrio fabricada por Derevianko et al. (2022). 38
Tabla 3. Composiciones de las tintas ensayadas por Vergara y Colorado (2020). 39
Tabla 4. Composiciones de las tres tintas fabricadas por Moyano et al. (2019). 43

xvi

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1.1. Primera impresora 3D, creada por Chuck Hull, la SLA-1. Fuente: 3DPrint.com. 1
Figura 1.2. Corazón impreso en 3D. Fuente: medicaldevice-network.com. 2
Figura 1.3. Maqueta deedificio impreso en 3D. Fuente: entresd.es. 3
Figura 2.1. Esquematización de la técnica SL. 6
Figura 2.2. Esquematización de la técnica DLP. 6
Figura 2.3. Esquematización de la técnica TPP. 7
Figura 2.4. Esquematización de la técnica IJP. 8
Figura 2.5. Esquematización de la técnica CODE. 9
Figura 2.6. Esquematización de la técnica Powder Bed Fusion. 10
Figura 2.7. Esquematización de la técnica 3DP. 11
Figura 2.8. Esquematización de la técnica SLM. 13
Figura 2.9. Esquematización de la técnica LOM. 14
Figura 2.10. Esquematización de la técnica FDM. 15
Figura 2.11. Esquematización de la técnica DED. 16
Figura 2.12. Esquematización de la técnica BJ. 17
Figura 3.1. Ilustración esquemática de la técnica de Robocasting. 20
Figura 3.2. Microestructura cercana a la superficie de una pieza tras la eliminación de aglutinantes
calentados a 200ºC. 21
Figura 4.1. Modelo de Herschel-Bulkley para diferentes valores de n. Fuente: hec.usace.army.mil. 23
Figura 5.1. Mecanismo de impresión 3D UV-DIW de poliimidas con curado en dos etapas. a)
Preparación de PAA-xHEMA, b) Esquematización de la impresión 3D UV-DIW de poliimidas en dos
etapas: extrusión e imidazión. 26
Figura 5.2. Filamentos extruidos. a) PLA puro, b-d) lignina de pino y PLA impresos a diferentes
velocidades de impresión. 27
Figura 5.3. Diferentes patrones impresos para la fabricación de scaffolds de vidrio con tinta basada en
el hidrogel Pluronic F-127. 28
Figura 5.4. Scaffold de alúmina sobre moneda de un euro. 29
Figura 5.5. Ejemplo de pieza impresa a partir de partículas de SiC, Al2O3 e Y2O3 (izquierda), y la
misma tras el sinterizado (derecha). 30
Figura 5.6. Superficie de una corona dental impresa. 31
Figura 5.7. a) Pieza final sinterizada. b) Vista transversal. c) Vista de perfil que muestra una buena
adhesión entre capa. 31
Figura 5.8. Scaffolds de a) HT-CS-1 b) HT-CS-3. 32
Figura 5.9. a) Imagen del proceso de impresión, b) Pieza tras su ceramización a 1000ºC, c) Ejemplo de
pieza final impresa. 33
Figura 5.10. Grietas perpendiculares a las fibras en el Al2O3-Cf. 33
Figura 5.11. a) Estructura de Bouligand que muestra un giro del plano de fractura, b) Deflexión de una
xvii

grieta en una estructura de Bouligand. 34
Figura 5.12. Gárgola, elemento decorativo común en la arquitectura medieval. 35
Figura 5.13. Ejemplos de piezas impresas con MXenos. 36
Figura 5.14. Scaffolds impresas a partir de vidrio dopado con a) , c) Cu5 y con b) , d) La5. 37
Figura 5.15. a) Pieza de vidrio sinterizada, b) Micrografía de la pieza que muestra un alto grado de
porosidad. 38
Figura 5.16. Impresiones realizadas a partir de las diferentes formulaciones de tintas de cemento. 39
Figura 5.17. a) Modelo 3D de la impresión, b) Piezas impresas, c) Fracturas realizadas para la
observación de la orientación perpendicular, d) Fibras de carbono, e) Fibras de vidrio, f) Fibras de basalto,
y longitudinal de las fibras, g) Fibras de carbono, h) Fibras de vidrio, i) Fibras de basalto. 40
Figura 5.18. Imágenes de la pieza impresa (a,b) y sinterizada fabricada a partir de la tinta GO-Al2O3 con
un 5% de GO. 41
Figura 5.19. Imágenes a diferentes aumentos de la sección transversal de la pieza fabricada a partir de la
tinta GO-Al2O3 con un 5% de GO en la que se pueden observar las láminas de rGO. 42
Figura 5.20. a) Resultado después de la impresión a partir de GO, b) la misma pieza después de su
sinterizado y c) Comparación de las tres tintas impresas después de ser tratadas a 1200ºC. 43
Figura 5.21. Piezas de HSS con geometría compleja fabricadas mediante curado con rayos UVA. 44
Figura 5.22. Scaffolds de magnesio impresos a partir de diferentes formulaciones y tamaños de boquilla. 45
Figura 5.23. Impresiones de diferentes metales elementales, aleaciones y compuestos antes de ser
sometidos a un tratamiento termoquímico. 46
Figura 5.24. Scaffolds porosos de titanio antes (izquierda) y después (derecha) de un tratamiento térmico
a 1450ºC. 47
Figura 6.1. Representación esquemática de la fabricación de un supercondensador. 48
Figura 6.2. Imágenes a) macroscópica y b) microscópica del scaffold tubular fabricado a partir de una
mezcla de policaprolactona (PCL) y poliuretano (PU), que fue recubierto con varias combinaciones de
soluciones de alginato y gelatina (d), c) Imagen superficial sin recubrimientos. 49
Figura 6.3. Corazón robótico fabricado a partir de una tinta con base de acetato de polivinilo (PVA) capaz
de latir y de transportar sangre. 50
Figura 6.4. Zarcillo artificial fabricado a partir de una tinta con base N-isopropilacrilamida (NIPAM).
Proceso de fabricación esquemática y comportamiento fototrópico. 51
Figura 6.5. Tentáculo artificial que muestra una movilidad total. 51
Figura 6.6. Resultados de las pruebas de goteo con tenedor e inclinación de cuchara basadas en la IDDSI
para (A) las pastas XG y MS y (B) el puré de zanahoria. 52
Figura 6.7. Resultado de las impresiones de las diferentes pastas de XG y MS y puré de zanahoria con
tres niveles de relleno del cilindro. 53
Figura 7.1. Imagen del sistema de impresión empleado, en el que podemos ver algunas de las
modificaciones realizadas a la impresora. 55
Figura 7.2. Pieza colocada bajo la cama de impresión para mejorar la estabilidad de la impresión. 55
Figura 7.3. Resultado de las primeras impresiones. 57
Figura 7.4. Piezas cilíndricas sinterizadas impresas con una boquilla de a) 0.6 mm de diámetro y b) 0.4
mm de diámetro. 58
Figura 7.5. Diseños que permiten la correcta solidificación de cada capa. 59
Figura 7.6. Resultado del corte de piezas como las impresas en la Figura 7.5. 59
Figura 7.7. a) Pieza recién impresa, vista b) superior y c) de perfil de la pieza ya sinterizada. 60

xviii

Figura 7.8. a) Rotura por contacto leve, b) Rotura durante el secado, c) Grieta post-impresión, error
por gota final y fallo por falta de contacto, d) Falta de contacto en los laterales. 61
Figura 7.9. Fallos por falta de contacto. 61
Figura 7.10. Imagen a) antes y b) después del sinterizado. 62

xix

Notación
MPa Mega Pascal
mm Milímetro
mm/s Milímetro por segundo
mm/min Milímetro por minuto

1 INTRODUCCIÓN

as impresoras 3D han revolucionado la forma en que se diseñan y fabrican objetos tridimensionales,
ofreciendo nuevas oportunidades en una amplia variedad de campos, desde la medicina hasta la
industria manufacturera y la arquitectura. A través de la adición de capas de material para crear objetos
complejos de manera precisa y rápida, las impresoras 3D han cambiado la forma en que conceptualizamos la
producción y han abierto nuevas posibilidades en la creación de prototipos, producción de piezas
personalizadas y fabricación de bajo volumen. En esta introducción, exploraremos la historia de las impresoras
3D, desde sus orígenes hasta los avances tecnológicos actuales, y cómo han impactado en diferentes sectores.
La historia de las impresoras 3D se remonta a la década de 1980, cuando se desarrollaron las primeras
tecnologías de impresión aditiva, también conocida como fabricación aditiva. Estas primeras impresoras 3D
eran grandes y costosas, y se utilizaban principalmente en aplicaciones industriales y de investigación. Una de
las primeras técnicas de impresión 3D desarrolladas fue la estereolitografía (SL), inventada por Charles Hull
en 1983 (Figura 1.1). La SL utilizabaun láser para solidificar capas de resina líquida, lo que permitía la
creación de objetos tridimensionales de manera precisa.
L

El conocimiento comienza en el asombro
- Sócrates -

Figura 1.1 - Primera impresora 3D, creada por Chuck Hull, la SLA-1.
Fuente: 3DPrint.com (Adlughmin, 2021)

En los años siguientes, se desarrollaron otras técnicas de impresión 3D, como la deposición de material
fundido (FDM), que fue inventada por Scott Crump en 1988. La FDM utiliza un hilo de material termoplástico
que se derrite y se deposita en capas sucesivas para crear un objeto tridimensional. Esta tecnología fue la base
de muchas impresoras 3D comerciales que se desarrollaron posteriormente y se utilizó ampliamente en la
fabricación de prototipos y piezas funcionales.
Con el tiempo, la tecnología de impresión 3D continuó evolucionando y mejorando, lo que permitió el
desarrollo de nuevas técnicas y materiales. En la década de 1990, se introdujo la sinterización selectiva por
láser (SLS), inventada por Carl Deckard y Joe Beaman, que utilizaba un láser para fusionar selectivamente
polvo de metal o polímero en capas para crear objetos tridimensionales. Esta tecnología se utilizó
principalmente en aplicaciones industriales y aeroespaciales debido a su capacidad para producir piezas
metálicas de alta resistencia y complejidad.
Otro avance importante en la tecnología de impresión 3D fue la introducción de la impresión con resina,
también conocida como fotopolimerización. Este método utiliza una resina líquida que se solidifica mediante
la exposición a la luz ultravioleta o láser. La impresión con resina permite la creación de objetos con detalles y
acabados de alta calidad, lo que la hace ideal para aplicaciones en joyería, odontología y diseño de productos
de lujo.
Además, se han desarrollado otras técnicas de impresión 3D, como la impresión a chorro de tinta (Inkjet) y la
impresión en polvo. La impresión a chorro de tinta utiliza una boquilla que deposita gotas de material en capas
sucesivas para crear un objeto tridimensional. Esta técnica se utiliza principalmente en la impresión de
cerámica, alimentos y productos farmacéuticos. La impresión en polvo, por otro lado, utiliza un lecho de polvo
que se fusiona selectivamente para crear objetos tridimensionales. Esta técnica se utiliza en la producción de
piezas de metal y cerámica de alta precisión.
Las impresoras 3D han tenido un impacto significativo en varios sectores, desde la medicina hasta la industria
manufacturera y la arquitectura. En el campo de la medicina, las impresoras 3D se utilizan para la creación de
modelos anatómicos y prototipos de dispositivos médicos personalizados. Por ejemplo, los modelos
anatómicos 3D se utilizan para planificar cirugías complejas y mejorar la precisión de los procedimientos.
Además, las impresoras 3D también se utilizan en la fabricación de prótesis personalizadas y órganos
artificiales (Figura 1.2), lo que ha revolucionado la forma en que se aborda la atención médica.
Figura 1.2 – Corazón impreso en 3D. Fuente: medicaldevice-network.com
(GlobalData, 2023)

En la industria manufacturera, las impresoras 3D se utilizan para la creación de prototipos y la producción de
piezas personalizadas y de bajo volumen. Esto ha permitido una mayor flexibilidad en la producción y una
reducción en los costos de fabricación, ya que se eliminan los costosos moldes y herramientas de fabricación
tradicionales. Además, la impresión 3D ha permitido la creación de diseños de productos más complejos y
optimizados, lo que ha llevado a una mayor eficiencia y rendimiento de los productos finales.
En el campo de la arquitectura, las impresoras 3D se utilizan para la creación de maquetas y prototipos de
edificios (Figura 1.3), lo que permite a los arquitectos y diseñadores visualizar y evaluar sus diseños de manera
más precisa. Además, la impresión 3D también se utiliza en la fabricación de elementos arquitectónicos
personalizados, como fachadas y ornamentos, lo que ha permitido una mayor creatividad y personalización en
la construcción de edificios.
En resumen, las impresoras 3D han recorrido un largo camino desde sus orígenes en la década de 1980, y han
revolucionado la forma en que se diseña y fabrica objetos tridimensionales. A través de la adición de capas de
material para crear objetos complejos de manera precisa y rápida, las impresoras 3D han abierto nuevas
posibilidades en la creación de prototipos, producción de piezas personalizadas y fabricación de bajo volumen
en diferentes sectores, como la medicina, la industria manufacturera y la arquitectura.
Las diferentes técnicas de impresión 3D, como la estereolitografía, la deposición de material fundido, la
sinterización selectiva por láser y la impresión a chorro de tinta, han permitido la creación de una amplia
variedad de objetos tridimensionales con materiales que van desde plásticos hasta metales y cerámica. Esto ha
llevado a avances significativos en la atención médica, la fabricación y la arquitectura, con un mayor nivel de
personalización, eficiencia y creatividad en la producción de objetos.
Sin embargo, también hay desafíos que enfrenta la tecnología de impresión 3D, como el costo inicial de las
impresoras y materiales, la velocidad de impresión y la calidad de los objetos impresos. Además, la regulación
y la propiedad intelectual son áreas en evolución en el campo de la impresión 3D, lo que plantea cuestiones
legales y éticas en la producción de objetos con derechos de autor o propiedades patentadas.
A pesar de estos desafíos, las impresoras 3D continúan evolucionando y se espera que sigan transformando la
forma en que se diseñan, fabrican y utilizan objetos tridimensionales en el futuro. Con avances continuos en
materiales, velocidad de impresión y capacidad de producción a gran escala, la impresión 3D tiene el potencial
de revolucionar aún más la fabricación, la medicina, la arquitectura y otros sectores, permitiendo una mayor
personalización, eficiencia y sostenibilidad en la producción de objetos.
Figura 1.3 – Maqueta de edificio impreso en 3D. Fuente: entresd.es (Torras, 2016)

1.1 Ventajas y desventajas de la impresión 3D
Entre las ventajas que ofrece la impresión 3D podemos encontrar:
• Personalización. La impresión 3D permite la creación de objetos personalizados según las necesidades
y preferencias del usuario. Esto es especialmente útil en sectores como la medicina y la odontología,
donde se pueden imprimir prótesis y dispositivos médicos a medida.
• Prototipado rápido. La impresión 3D permite la rápida creación de prototipos funcionales, lo que
acelera el proceso de diseño y desarrollo de productos, reduciendo los costos asociados con la
producción de moldes y herramientas.
• Reducción de desperdicios. La impresión 3D utiliza solo la cantidad exacta de material necesario para
imprimir un objeto, lo que reduce la generación de desperdicios en comparación con los métodos de
fabricación tradicionales.
Aunque no todo son ventajas, también existen algunas desventajas:
• Limitaciones de materiales. Aunque la impresión 3D ha avanzado en la variedad de materiales
disponibles, aún existen limitaciones en comparación con los métodos de fabricación tradicionales en
términos de materiales compatibles y propiedades mecánicas.
• Velocidad de impresión. La impresión 3D puede ser un proceso lento, especialmente cuando se
imprimen objetos de gran tamaño o alta complejidad, lo que puede limitar la capacidad de producción
en masa.
• Calidad y precisión. La impresión 3D puede tener limitaciones en términos de calidad y precisión en
comparación con los métodos de fabricación tradicionales, lo que puede afectar la funcionalidad y
durabilidad de los objetos impresos.

2 SISTEMAS DE IMPRESIÓN

n este apartado,se van a describir de forma breve, los diferentes sistemas de impresión que podemos
encontrar en la actualidad, y, a posteriori, se verá con más detalle el método de Direct Ink Writing o
Robocasting.
A la hora de clasificar los diferentes métodos, nos guiaremos por el estado del material preprocesado antes de
la impresión. Podemos tener material con base pastosa, con base de polvo, o con base sólida.
2.1 Base pastosa o en suspensión
2.1.1 Estereolitografía
La estereolitografía (SL) es un proceso de fabricación aditiva, también conocido como impresión 3D, en la
cual se utiliza un haz de luz de una longitud de onda determinada, generalmente luz ultravioleta, para
solidificar sucesivas capas de resina fotosensible que contiene partículas cerámicas suspendidas en ella, para
producir piezas tridimensionales a partir de materiales cerámicos.
El proceso de estereolitografía comienza con la creación de un modelo 3D de la pieza deseada utilizando
software de diseño asistido por computadora (CAD, por sus siglas en inglés). Luego, este modelo se divide en
capas delgadas que se utilizan como guías para la impresión. La resina fotosensible que contiene las partículas
cerámicas se coloca en un recipiente transparente y se expone a la luz láser o ultravioleta siguiendo el patrón
de las capas del modelo (Figura 2.1).
La luz láser o ultravioleta solidifica la resina en las áreas expuestas, formando una capa sólida de cerámica. El
espesor de cada capa puede controlarse mediante la energía de la fuente de luz ultravioleta y del tiempo de
exposición (Ngo et al., 2018). Luego, el recipiente se mueve hacia arriba o la plataforma se mueve hacia abajo
para permitir la impresión de la siguiente capa, que se adhiere a la capa anterior. Este proceso se repite
sucesivamente capa por capa hasta que se completa la impresión de la pieza cerámica.
Una vez finalizada la impresión, la pieza impresa en 3D se somete a un proceso de postcurado para asegurar
que esté completamente solidificada y se elimine cualquier residuo de la resina no curada. Este curado puede
realizarse a través de un tratamiento térmico o mediante la exposición a luz ultravioleta para asegurarnos de
que cualquier monómero que no haya polimerizado, lo haga (Travitzky et al., 2014).
La pieza resultante puede ser sinterizada para lograr una mayor densidad y resistencia mecánica, lo que la
convierte en una pieza cerámica funcional.

La ciencia es la estética de la inteligencia
- Gaston Bachelard -

Figura 2.2 – Esquematización de la técnica DLP (Sekmen et al.,
2022)
Entre sus ventajas destaca la fabricación de geometrías complejas, difíciles de lograr con otros métodos de
impresión, la velocidad de impresión, y su rentabilidad, ya que podemos crear modelos precisos gastando
poco.
Y entre sus inconvenientes, el número limitado de materiales que podemos utilizar, debido al proceso de
curado que se requiere para finalizar la pieza.
2.1.2 Procesamiento de luz digital
Esta técnica de impresión 3D, abreviada como DLP, esquematizada en la Figura 2.2, comparte muchos
detalles con la estereolitografía. La principal diferencia entre ellas es la fuente de luz utilizada para curar la
resina fotopolimerizable.
El DLP utiliza microespejos digitales, DMDs en sus siglas en inglés. Se trata de un chip formado por una
disposición rectangular de cientos de miles de espejos microscópicos correspondientes a los píxeles de la
imagen a mostrar. Los microespejos, que son accionados electrostáticamente, funcionan como interruptores de
luz ultrarrápidos y se pueden encender o
apagar de forma individual con una
rotación de ±10-12°. La lente refleja,
permite el paso, o desvía el haz de luz que
incide sobre ella con una resolución
espacial de 1,1 µm, lo que genera píxeles
brillantes u oscuros en la superficie de
proyección.
El cambio de luz ultrarrápido y la
proyección integrada pueden acelerar
significativamente el proceso de impresión
3D DLP. Esto se debe a que es mucho más
rápido que el proceso de escaneo de puntos
de estereolitografía tradicional.
Además, se pueden obtener muy buena
resolución, del orden de varios
micrómetros. Estas sorprendentes ventajas
de la tecnología DLP han generado un
interés considerable en la industria de la
impresión 3D, y se ha explorado la
posibilidad de fabricar piezas de forma
mucho más precisa y rápida.
Figura 2.1 – Esquematización de la técnica SL (X. Wang et al., 2017)

2.1.3 Polimerización a través de dos fotones
En los últimos años ha aumentado la demanda de fabricación a nanoescala de microestructuras
tridimensionales, sobre todo en los campos de la nanobiomedicina, la nanoelectrónica y la nanomecánica. Los
crecientes avances en química de materiales y óptica láser han hecho posible el desarrollo de novedosas
técnicas de nanofabricación.
Entre ellas se encuentra la polimerización de dos fotones (TPP) (Figura 2.3), en la que la polimerización se
activa por la absorción simultánea de dos fotones de un láser infrarrojo cercano (780 nm) o verde (515 nm),
que sólo tiene lugar a alta intensidad láser dentro de un punto focal espacialmente localizado en la resina
fotosensible correspondiente.
La ventaja de la TPP como herramienta de micro/nanofabricación radica en su capacidad para polimerizar
volúmenes focales submicrónicos dentro de los líquidos poliméricos. Esto no es posible con los procesos
convencionales basados en un fotón (como la estereolitografía), en los que la polimerización sólo tiene lugar
en la superficie del líquido.
Se han realizado estudios que demuestran la capacidad única de la TPP para procesar piezas cerámicas de gran
complejidad y alcanzar precisiones extremadamente altas de resolución submicrométrica. Sin embargo, el
principio de funcionamiento de la TPP de reticulación de materiales en lugares subsuperficiales del líquido de
alimentación lo limita a utilizar únicamente materiales poliméricos (incluidos los polímeros precerámicos) que
sean "transparentes" y, por tanto, accesibles al láser incidente. En consecuencia, las lechadas cerámicas
"opacas" que se utilizan habitualmente en los procesos SL y DLP no pueden trabajarse con TPP. Además, la
TPP sólo produce piezas de tamaño muy pequeño a escala micro, y en general se necesitan tiempos de
producción más largos debido a la precisión extrafina.
2.1.4 Impresión por inyección de tinta
En este método, abreviado como IJP, se bombea una suspensión cerámica estable, por ejemplo, polvo de óxido
de circonio en agua, y se deposita en forma de gotitas a través de la boquilla de inyección sobre el sustrato
(Figura 2.4).
La suspensión cerámica, o tinta, consiste generalmente en partículas cerámicas (normalmente < 30% vol.)
dispersas en un portador líquido que contiene diferentes aditivos para estabilizar la suspensión, ajustar su
viscosidad y tensión superficial, y controlar la dispersión y el secado de las gotitas depositadas (Zocca et al.,
2015).
Una vez completada la capa, el área de construcción se desplaza hacia abajo y un rodillo esparce nuevo polvo
Figura 2.3 – Esquematización de la técnica TPP (Bunea et al., 2021)

por encima. Este proceso se repite hasta que la pieza está completa y, a continuación, se retira cuidadosamente
el polvo sobrante.
La tecnología IJP se desarrolló por primera vez en la década de 1950. La IJP puede funcionar en dos modos:
continuo o gota a demanda (DOD). El modo DOD es el preferido en la impresión 3D debido a su mayor
precisión de posicionamiento y menor tamaño de gota, y puede realizarse apretando la tinta mediante
excitación térmica o efecto piezoeléctrico. Desde entonces, la IJP se ha seguido desarrollando como técnica de
deposición de materiales en capas finas sobre sustratos.
Puede imprimir materiales como polímeros, metales o cerámicas, cuya impresión fue descrita por primera vez
por Blazdell en1995.
El rendimiento de la IJP de cerámica depende en gran medida de los factores críticos de la formulación del
polvo cerámico y de la tinta, así como de sus propiedades, en particular las características reológicas como la
dispersión, la estabilidad, la viscosidad y la tensión superficial. Además, debe mantenerse un valor de pH
moderado para evitar la posible corrosión del sistema de inyección por la tinta.
Aplicaciones. placas de circuitos impresos, matrices de micropilares, que podrían utilizarse como
transductores para aplicaciones en imágenes médicas y evaluación no destructiva, electrodos en dispositivos
energéticos, como pilas de combustible de óxido sólido, basados en materiales cerámicos compuestos no
oxidados.
En general, la IJP es una técnica de impresión 3D versátil para imprimir piezas cerámicas de pequeño tamaño,
aunque con una flexibilidad limitada en el diseño de estructuras complejas, como la imposibilidad de imprimir
estructuras salientes o huecas debido a las dificultades con la preparación del soporte. Sin embargo, las
ventajas de su bajo coste, una ruta de procesamiento sencilla y la variedad en la selección de materiales han
promovido enormemente su aplicación en la fabricación de cerámica avanzada, sobre todo en los ámbitos de la
microelectrónica y los dispositivos energéticos.
2.1.5 Ceramic on-demand extrusion
Esta técnica fue desarrollada por Ghazanfari et al., de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Missouri
(EE. UU.), en la que se extruye una pasta cerámica acuosa (50-60 vol.%) mediante una válvula de tornillo
sinfín sobre un sustrato situado en un tanque diseñado para contener un fluido. Se muestra un proceso
esquemático de esta técnica en la Figura 2.5.
Después de depositar cada capa, se bombea un aceite mineral en el tanque a una velocidad de flujo controlada
hasta un nivel justo por debajo de la superficie superior de la capa. A continuación, se aplica calor por
infrarrojos para secar parcialmente la capa, ya que el aceite impide la evaporación no uniforme del agua de los
laterales, evitando así el alabeo y la formación de grietas.
Se observó que la integridad mecánica y la funcionalidad de las piezas se veían comprometidas cuando
aumentaba la densidad de sinterización o cuando se utilizaban fibras ópticas de mayor tamaño.
Figura 2.4 – Esquematización de la técnica IJP (X. Wang et al., 2017)

Consiste en una técnica que se basa en la extrusión de una pasta cerámica acuosa de entre un 50-60% en
volumen sobre un sustrato que se encuentra en un tanque diseñado para contener fluidos, utilizando un tornillo
sin fin.
Se imprime la primera capa de forma normal, y al terminar la impresión de una capa completa, se bombea un
aceite mineral en el tanque a una velocidad controlada hasta que llega a la parte superior de la pieza sin
cubrirla. A continuación, para secar la capa, se aplica calor utilizando rayos infrarrojos, ya que el aceite impide
que el agua se evapore de forma no uniforme por los laterales de la pieza, evitando así el alabeo y la formación
de grietas.
Una vez desarrolladas las piezas mediante esta técnica, se observó mediante la realización de una serie de
estudios, que la integridad mecánica y la funcionalidad de dichas piezas se veían comprometidas cuando
aumentaba la densidad de sinterización o cuando se utilizaban fibras ópticas de mayor tamaño (Lakhdar et al.,
2021).

2.2 Base polvo
2.2.1 Powder Bed Fusion
Los procesos de fusión de lecho de polvo consisten en capas delgadas de polvos muy finos, que se
extienden y se empaquetan estrechamente en una plataforma. Los polvos en cada capa se fusionan con un
haz de láser o un aglutinante. Las capas posteriores de polvos se enrollan encima de las capas anteriores y
se fusionan juntas hasta que se construye la pieza 3D final (Figura 2.6). El exceso de polvo se elimina
mediante un vacío y, si es necesario, se llevan a cabo procesos adicionales de recubrimiento, sinterización o
infiltración. La distribución de tamaño y empaquetado de polvos, que determinan la densidad de la pieza
impresa, son los factores más cruciales para la eficacia de este método. El láser solo se puede utilizar para
polvos con una temperatura de fusión/baja sinterización, mientras que se debe utilizar un aglutinante
líquido en caso contrario.
En el caso de usar un aglutinante líquido, el método se denomina impresión tridimensional o 3DP. La
química y la reología del aglutinante, el tamaño y la forma de las partículas de polvo, la velocidad de
deposición, la interacción entre el polvo y el aglutinante, y las técnicas de post-procesamiento juegan un
papel importante en la técnica de 3DP. La porosidad de las piezas impresas mediante la deposición de
aglutinante generalmente es más alta en comparación con la sinterización o fusión láser, que puede
imprimir piezas densas. La potencia del láser y la velocidad de escaneo son los principales parámetros que
afectan al proceso de sinterización.
Figura 2.5 - Esquematización de la técnica CODE (Ghazanfari et al., 2016)

La alta resolución y calidad de impresión son los principales beneficios de la fusión de lecho de polvo, lo
que lo hace adecuado para imprimir estructuras complejas. Este método se utiliza ampliamente en diversas
industrias para aplicaciones avanzadas, como scaffolds para ingeniería de tejidos, estructuras en forma de
enrejado, aeroespaciales y electrónicas. La principal ventaja de este método es que el lecho de polvo se
utiliza como soporte, lo que supera las dificultades para eliminar el material de soporte. Sin embargo, las
principales desventajas de la fusión de lecho de polvo, que es un proceso lento, son su coste elevado y una
alta porosidad cuando el polvo se fusiona con un aglutinante (Ngo et al., 2018).

2.2.2 Impresión en tres dimensiones
La impresión en 3 dimensiones es una técnica patentada en 1989 por Sachs et. al cuyo distintivo principal
es el uso de lechos o camas de polvo “powder beds” en inglés, y es por ello por lo que se clasifica como un
proceso de base polvo, aunque podría considerarse como un proceso indirecto de impresión cerámica por
inyección de tinta.
En el proceso 3DP (Figura 2.7), se rocía una solución de aglutinante orgánico en forma de gotas a través de
un cabezal de impresión en áreas seleccionadas de la superficie de un lecho de polvo. Una capa sólida es
formada por la solidificación de un aglutinante líquido permeable que rodea al polvo. Luego se alimenta
una nueva capa de polvo y se esparce sobre la capa anterior, y el proceso de construcción se repite hasta
que se forma la pieza. Por último, se retira el polvo suelto para revelar la pieza.
Los polvos se pueden aplicar secos o húmedos en un vehículo líquido (aumentando así la densidad verde).
Sin embargo, el contenido líquido debe evaporarse antes de la aplicación por chorro de tinta del material
aglutinante. Se deben cumplir las propiedades deseadas, como las propiedades reológicas, para que la
solución aglutinante se drene con éxito a través del cabezal de impresión. A menudo se requiere la
sinterización para eliminar los aglutinantes orgánicos y obtener las propiedades mecánicas deseadas. Por lo
general, este proceso de post-tratamiento también provoca la contracción de la pieza según la proporción de
aglutinante.
Esta técnica puede partir de materias primas base como cerámica, metales, plásticos en forma de pellets, y
combinaciones de estos.
Una de sus aplicaciones es la fabricación de carcasas y núcleos de moldes cerámicos para la fundición de
metales. También ha sido utilizado para fabricar componentes estructurales con tamaños incluso mayores,
de hasta varios metros.
Más recientemente, el método 3DP se ha extendido a otras aplicaciones comerciales debido a su
considerable flexibilidad con respecto a materiales y geometrías. En particular, se han realizado
exploraciones prometedoras enel campo biomédico, incluida la fabricación de componentes para la
Figura 2.6 – Esquematización de la técnica Powder Bed Fusion (X. Wang
et al., 2017)

ingeniería de tejidos, donde la resolución y la precisión del acabado de la superficie son generalmente
menos exigentes, así como características porosas de las piezas impresas para fines de cultivo.
En general, las ventajas de la 3DP residen en la gran flexibilidad del diseño geométrico sin necesidad de
añadir soportes. Es el método más adecuado para la fabricación de piezas cerámicas porosas. Sin embargo,
la aplicación de la 3DP en el procesamiento de materiales cerámicos avanzados presenta limitaciones, ya
que los inconvenientes de esta técnica, en particular la calidad inferior en resolución, acabado superficial,
densidad y rendimiento mecánico, requieren un trabajo adicional, incluida la infiltración y el prensado
isostático para mejorar aún más la calidad (Chen et al., 2019).

2.2.3 Sinterizado selectivo por láser
La técnica de SLS fue inventado por Carl R. Deckard y Joseph J. Beaman en la Universidad de Texas en
Austin, con la primera patente presentada en 1986. En un proceso SLS, como su nombre indica, se utiliza un
haz láser de alta potencia basado en los datos CAD/CAM de la pieza que se quiere construir para irradiar
selectivamente la superficie del lecho de polvo objetivo (Feilden, 2017b). El polvo se calienta y se produce la
sinterización (es decir, la fusión interpartícula) para la unión en masa. Después de esto, se extiende una nueva
capa de polvo sobre la superficie anterior para la siguiente corrida de calentamiento y unión. De esta manera,
el proceso se repite capa por capa hasta que se fabrica la pieza 3D diseñada. Esto permite la fabricación de
piezas con formas muy complejas, que no son reproducibles utilizando otros procesos de conformación
(Feilden, 2017b).
El requisito para la elegibilidad de un material para SLS es que se densifique fácilmente cuando se calienta lo
suficiente (Zocca et al., 2015), debido a ello, se ha estudiado extensamente una amplia gama de materiales en
polvo, comenzando con plásticos y polímeros en polvo de puntos de fusión/ablandamiento más bajos, como el
acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y el cloruro de polivinilo (PVC) entre otros, y luego, dichos estudios se
extendieron a metales (por ejemplo, aluminio, hierro y cobre) y polvos compuestos con puntos de fusión
relativamente más altos, aunque no densifiquen tan rápido como se desea (Datta & Balla, 2021).
Dos preocupaciones principales en el SLS de cerámica son la alta contracción y la alta porosidad que quedan
en las piezas finales, lo cual puede solucionarse con un post-procesado que incluye la infiltración y el prensado
isostático.
Al igual que sus contrapartes, la SLS cerámica también se ha vuelto cada vez más popular en aplicaciones
biomédicas, especialmente en la fabricación de scaffolds biocompatibles altamente celulares y personalizados
para la ingeniería de tejidos. Ejemplos incluyen implantes óseos fabricados por mezclas de cerámica-polímero.
Los compuestos de cerámica-vidrio también se han investigado para la fabricación de scaffolds
biocompatibles.
Aunque las desventajas de la SLS cerámica incluyen baja resolución, pobre acabado superficial, tensiones
Figura 2.7 - Esquematización de la técnica 3DP (Chen et al., 2019).

térmicas inducidas, baja resistencia al choque térmico y microestructuras porosas dentro de las piezas
fabricadas, es aceptable para la mayoría de las aplicaciones, especialmente en la fabricación de scaffolds
para ingeniería biomédica asistida por tomografía.
2.2.4 Fusión selectiva por láser
A menudo considerado como una variante de SLS, el proceso SLM fue desarrollado en Alemania el año
1996. Tiene un procedimiento similar al de la técnica SLS excepto que es una fusión de cama de polvo de
un solo paso que ahorra tiempo, utilizando láseres con densidades de energía mucho más altas y no
requiere polvos aglutinantes de baja fusión secundarios (Figura 2.8). Por lo tanto, la técnica de SLM puede
producir piezas casi completamente densas y homogéneas sin tratamientos posteriores debido a su
capacidad para fundir completamente el polvo en la fase líquida, asegurando una rápida densificación, en
lugar de calentar el polvo a un punto específico donde las partículas se funden parcialmente y se fusionan
como en SLS. Es el único proceso de impresión 3d que fabrica cerámicas de estas características en un solo
paso.
En la calidad de una pieza cerámica que se fabrica mediante SLM influyen muchos parámetros, como las
propiedades del material de alimentación, los parámetros de fabricación, la posición y orientación de la
fabricación, el post-procesamiento y las propiedades físicas y químicas de la interacción en el proceso de
fabricación, incluida la interacción de la fuente de energía y los materiales. Uno de los más importantes es
el grosor de la capa. Si es más fino, reduce la rugosidad de la superficie, pero aumenta el tiempo de
fabricación de la pieza, y al contrario si es más gruesa.
La tecnología se desarrolló originalmente para producir piezas sólidas a partir de polvos metálicos (por
ejemplo, aluminio, cobre y acero inoxidable) y ahora se ha extendido a aleaciones avanzadas cada vez más
utilizadas, especialmente para la producción de piezas livianas para la industria aeroespacial. Se pueden
producir piezas de producción funcional y final más fuertes utilizando SLM con menor porosidad y un
control superior sobre la estructura cristalina.
La fabricación mediante SLM de cerámica es mucho más difícil que la de metales y otros materiales
compuestos; por lo tanto, no se ha logrado mucho desarrollo en el campo de la formación de cerámica.
Uno de los problemas más significativos que surgen del proceso SLM es el estrés térmico inducido por los
tiempos extremadamente cortos de interacción láser-polvo, es decir, las drásticas tasas de calentamiento y
enfriamiento en cada escaneo láser, pudiendo ocasionar grietas.
Las aplicaciones de piezas cerámicas producidas por SLM todavía son muy limitadas. Esto se debe
principalmente a la generación de defectos como microestructuras porosas, acabados de superficie rugosos
y baja precisión dimensional, y la densificación de un cuerpo cerámico no poroso e isotrópico es difícil de
lograr. Por lo tanto, se necesitan esfuerzos adicionales para mejorar las propiedades del material, el proceso
de fabricación y el post-procesamiento, para lograr la fabricación de piezas cerámicas verdaderamente
libres de defectos, de alta precisión y completamente densas (Chen et al., 2019).

2.3 Base sólida
2.3.1 Fabricación de objetos laminados
La LOM fue descrita por primera vez por Kunieda en 1984, desarrollada posteriormente por Helysis
Corporation en 1986 y comercializada en 1991. Se desarrolló originalmente para fabricar componentes de
papel, plástico y metal, y más tarde, en 1994, se demostró por primera vez la aplicación de esta técnica en
compuestos cerámicos, gracias a Griffin y sus colaboradores, basándose en láminas verdes de alúmina y
circonio coladas en cinta.
Dependiendo del tipo de materiales y de las propiedades deseadas, puede ser necesario un post-procesado,
como un tratamiento a alta temperatura (Ngo et al., 2018).
Por lo general, el proceso implica el corte por láser controlado por ordenador de láminas finas de materiales ya
preparados en secciones transversales de acuerdo con modelos CAD digitales cortados y la posterior adhesión
por capas de una lámina cortada sobre otra, previamente recubierta con agentes adhesivos, para formar piezas
en 3D (Figura 2.9). La unión y laminación entre capas adyacentes puede realizarse mediante calentamiento en
tiempo real y compresión mecánica.
Las ventajas de esta técnica son la eliminación de la distorsión y la deformación como resultado de las bajas
tensionestérmicas inducidas en el proceso de fabricación. También reduce del coste de las herramientas y del
tiempo de fabricación, y es uno de los mejores métodos de fabricación aditiva para estructuras de mayor
tamaño.
Sin embargo, las principales desventajas también están directamente relacionadas con la fabricación de la
pieza, ya que la delaminación, las porosidades interfaciales y las propiedades anisótropas a lo largo de las
direcciones planas y de la dirección de construcción son los problemas habituales asociados a los
comportamientos de unión interfacial débil entre capas.
El uso de la LOM también está restringido, ya que sólo se pueden utilizar láminas laminadas en el proceso. Al
igual que la mayoría de las demás técnicas convencionales de impresión 3D, la mala calidad de la superficie
podría ser otro inconveniente importante de la técnica LOM, sobre todo cuando se trata de superficies
redondeadas. Aunque se afirma que la técnica LOM es capaz de producir piezas con estructuras complejas, su
aplicación en la fabricación de cerámica se ha centrado sobre todo en estructuras sencillas, como prototipos de
engranajes (Chen et al., 2019).

Figura 2.8 - Esquematización de la técnica SLM (Xu et al., 2023)

2.3.2 Modelización por deposición fundida
El método FDM, también conocido como deposición fundida de cerámica (FDC), es una de las técnicas de
impresión 3D más utilizadas. Fue desarrollada por primera vez en 1989, y comercializada posteriormente
en 1990.
En un proceso FDM, el filamento de material se suministra continuamente y se calienta dentro de una
boquilla móvil a una temperatura justo por encima de su punto de fusión, de modo que pueda extruirse
fácilmente a través de la boquilla, que va siguiendo un patrón establecido a partir de cada corte de un
modelo CAD, para formar capas. Tras la extrusión, el material se solidifica inmediatamente sobre la capa
previamente impresa. Al igual que otras tecnologías de impresión 3D, la plataforma desciende para que
pueda producirse la extrusión de la siguiente capa. Los soportes pueden construirse y retirarse una vez
terminada la pieza (Figura 2.10).
Aunque el calor se extrae por la conducción del sustrato, a veces también se ayuda al enfriamiento
mediante un ventilador de refrigeración (Datta & Balla, 2021).
Una vez finalizada la impresión, que es similar al proceso FDM convencional, la pieza cerámica impresa se
somete a la eliminación del aglutinante mediante quemado y a la sinterización a alta temperatura para
lograr la densificación.
La termoplasticidad del material utilizado es fundamental para este método, ya que lo que se busca es la
fusión durante la impresión y después la solidificación a temperatura ambiente. Por ello, los polímeros
termoplásticos, incluyendo ABS, policarbonato (PC), poliamida (PA) y ácido poliláctico (PLA), en forma
de filamento son los materiales más utilizados, aunque también se pueden utilizar metales y cerámicas.
Utilizando uno de estos polímeros, más un elastómero, un adhesivo y un plastificante, se obtiene el sistema
aglutinante, que confiere resistencia, elasticidad, flexibilidad y plasticidad al filamento. A veces se le añade
cera para disminuir la viscosidad (Datta & Balla, 2021).
Para utilizar materiales cerámicos en FDM, los filamentos compuestos se preparan cargando densamente
partículas cerámicas (hasta un 60 % vol., comúnmente entre 20 y 45% (Zocca et al., 2015)) en aglutinantes
termoplásticos.
Al igual que en el caso del FDM para materiales plásticos convencionales, en el FDM de cerámica, la
Figura 2.9 - Esquematización de la técnica LOM (Razavykia et al., 2020)

calidad de las piezas impresas, como la homogeneidad, la rugosidad superficial, la precisión dimensional y
las propiedades mecánicas, también dependen estrechamente de los parámetros del proceso.
Entre las propiedades mencionadas anteriormente, la rugosidad de la superficie es la principal
preocupación para las piezas procesadas con FDM.
Entre sus ventajas están la simplicidad en el proceso de construcción, el tamaño flexible de las unidades, la
facilidad de uso, y, lo que es más importante, el bajo coste tanto de la maquinaria como de la materia
prima.

2.3.3 Deposición directa de energía
La deposición directa de energía (DED) es un proceso de fabricación aditiva de un solo paso que se ha
utilizado para fabricar superaleaciones de alto rendimiento. El procedimiento consiste en una fuente de energía
(láser o haz de electrones) focalizada directamente en una pequeña región del sustrato la cual funde
simultáneamente un material de alimentación (polvo o hilo). Se utilizan varias boquillas para depositar la
materia prima, lo que permite la deposición de varios materiales a la vez, posibilitando la fabricación directa
de compuestos cerámico-metálicos, o una combinación de cerámicas (Lakhdar et al., 2021). A continuación, el
material fundido se deposita y fusiona en el sustrato fundido y se solidifica tras el movimiento del haz láser
(Figura 2.11).
A priori, los métodos SLM y DED parecen similares, pero la diferencia entre ellos radica en que en el DED no
se utiliza un lecho de polvo, y la materia prima se funde antes de la deposición de una forma capa por capa
similar al FDM, pero con una cantidad de energía extremadamente superior para fundir metales. Por lo tanto,
puede ser útil para rellenar grietas y retroadaptar piezas fabricadas para las que la aplicación del método de
lecho de polvo es limitada (Ngo et al., 2018).
Al ser de un solo paso, la geometría y propiedades finales de la pieza se definen durante el proceso de
fabricación, no siendo necesarios tratamientos térmicos posteriores (Lakhdar et al., 2021).
Esta técnica se utiliza habitualmente con titanio, Inconel, acero inoxidable, aluminio y las aleaciones
relacionadas para aplicaciones aeroespaciales. En general, el DED se caracteriza por altas velocidades y
permitir la creación de piezas de gran tamaño (hasta 6 m x 1,4 m x 1,4 m para impresoras comerciales). Sin
embargo, tiene una precisión menor (0,25 mm), una calidad de superficie inferior y puede fabricar piezas
menos complejas en comparación con SLS o SLM.
Algunos de sus inconvenientes son la formación de grietas, tensiones residuales significativas y baja precisión
dimensional y geométrica, por lo tanto, el DED se utiliza habitualmente para componentes grandes de baja
complejidad y también para reparar componentes más grandes.
Figura 2.10 – Esquematización de la técnica FDM (X.
Wang et al., 2017)

El DED puede reducir el tiempo y el coste de fabricación, y proporciona excelentes propiedades mecánicas,
una microestructura controlada y un control preciso de la composición. Este método puede utilizarse para
reparar motores de turbina y otras aplicaciones especializadas en diversas industrias, como la automovilística y
la aeroespacial.

2.3.4 Binder Jetting
El proceso original de inyección de aglutinante fue inventado por Emanuel M. Sachs, John S. Haggerty,
Michael J. Cima y Paul A. Williams en 1989. La tecnología fue acuñada en su momento como impresión
tridimensional (3DP), término que ahora se suele utilizar para referirse a todos los procesos de AM.
El proceso BJ fabrica estructuras 3D depositando selectivamente gotitas de un aglutinante líquido sobre un
lecho de polvo cerámico grueso. A medida que el aglutinante, que puede ser de silicato o fenólico entre otros
(Datta & Balla, 2021), penetra en el lecho de polvo por capilaridad, las partículas cerámicas se unen para
formar un patrón definido por un modelo CAD. Este proceso se repite capa tras capa, bajando cada vez un
espesor predefinido, hasta obtener un cuerpo verde de cerámica impreso. Tras su retirada del lecho de polvo no
impreso, la pieza verde se somete a programas de desligado y sinterización, que pueden ir precedidos de un
tratamiento térmico de activacióndel aglutinante y/o seguidos de etapas adicionales de densificación, como el
prensado isostático (Figura 2.12).
Podemos encontrar dos tipos de BJ según su materia prima, P-BJ (Powder-BJ) o S-BJ (Suspension-BJ).
La primera usa, como su nombre indica, un polvo cerámico grueso seco que se extiende en finas capas con la
ayuda de un rodillo. Esta tecnología se ha utilizado ampliamente para la fabricación aditiva de componentes
cerámicos porosos, especialmente para aplicaciones biomédicas como scaffolds para la ingeniería de tejidos.
Aunque tiene algunas desventajas. Como la necesidad de utilizar polvos con un tamaño medio de partícula
muy superior a 10 µm, lo que limita la calidad del proceso, da lugar a una elevada rugosidad y provoca una
elevada porosidad. Por lo tanto, se utiliza principalmente para fabricar materiales porosos no estructurales en la
ingeniería de tejidos.
La técnica de S-BJ utiliza una suspensión cerámica en lugar de polvos secos, lo que permite utilizar polvos
submicrónicos para mejorar la densidad de empaquetamiento del lecho de polvo, aumentando así las
densidades verde y sinterizada.
Figura 2.11 - Esquematización de la técnica DED (Sing et al., 2020)

Este proceso presenta una serie de ventajas, como la escalabilidad, la selección de materiales, la libertad de
diseño y el rendimiento. Además, al igual que el sinterizado por láser, permite la producción de piezas
geométricamente complejas y elementos salientes sin necesidad de estructuras de soporte secundarias. La P-BJ
también proporciona un rendimiento de fabricación apreciable, ya que la tecnología funciona depositando una
capa completa de polvo cerámico a la vez, junto con la ventaja de depositar el aglutinante mediante impresión
de chorro de tinta, que es rápida y puede ampliarse fácilmente utilizando varios cabezales de chorro con
cientos de boquillas cada uno para aumentar el rendimiento (Lakhdar et al., 2021).

Figura 2.12 - Esquematización de la técnica BJ (Mostafaei et al., 2021)

Sistemas de impresión 3D: reseña histórica, tecnologías desarrolladas y creación de piezas mediante
Robocasting empleando partículas nanométricas de Fe2O3 dopado

3 LA TÉCNICA DEL ROBOCASTING

a técnica de Direct Ink Writing (DIW), también conocida como Robocasting, fue desarrollada y
patentada originalmente por Cesarano et. al en Sandia National Laboratories, Nuevo México, EE. UU.,
en el año 2000. Originalmente, la técnica fue desarrollada para procesar materiales concentrados como
pastas cerámicas con poco contenido orgánico (Chen et al., 2019).
La composición descrita por Cesarano consistía en un 50-65% en volumen de polvo cerámico, <1% en
volumen de aditivos orgánicos y entre 35 y 50% en volumen de solventes volátiles, normalmente agua.
También se describen tres criterios que debe cumplir una pasta para ser impresa mediante Robocasting en el
artículo de Cesarano (Cesarano, 1998):
• ser lo suficientemente pseudoplástica como para poder fluir a partir de un pequeño orificio a Debe
unas velocidades de cizallamiento adecuadas.
• Al ser impresa, debe convertirse en una masa no fluida.
• Debe ser capaz de aceptar múltiples capas de forma que se cree una masa uniforme sin defectos.
Estos criterios han sido la base seguida en los estudios posteriores realizados acerca del Robocasting.
3.1 Descripción general
En términos generales, el término "escritura directa de tinta" describe los métodos de fabricación que emplean
una etapa de traslación controlada por ordenador, que mueve un dispositivo generador de patrones, es decir,
una boquilla de deposición de tinta, para crear materiales con arquitectura y composición controladas (Lewis,
2006).
Antes de imprimir, hay que formular la tinta. Para ello, se mezclan polvos finos de distintos materiales con
soluciones para crear las tintas que se van a cargar en jeringuillas.
La deposición consiste en una extrusión, como ya se ha dicho, a través de boquillas a temperatura ambiente
(Figura 3.1). En general, la temperatura no es un factor importante para la capacidad de impresión de la tinta,
ya que depende sobre todo de sus propiedades reológicas. Por eso, en la mayoría de los casos, el Robocasting
no necesita un calentador en la boquilla (Cai, 2020).
Normalmente, se extruyen suspensiones cerámicas con propiedades reológicas adecuadas (Datta & Balla,
2021), pero también hay muchos otros materiales que podrían extruirse.
La mecánica de la técnica es sencilla. Los objetos se construyen mediante las boquillas para "escribir"
L

Vale más saber alguna cosa de todo, que saberlo todo
de una sola cosa
- Blaise Pascal -

20
directamente la forma diseñada capa a capa hasta completar la pieza (Chen et al., 2019). Después, la pieza
final se deja secar al aire. Pero esto añade un problema, que es el límite inferior del diámetro de la boquilla, tal
y como indicaron Zocca et al. (2015) en su trabajo. Esto puede resolverse mediante la adición de aditivos
como espesantes, plastificantes y viscosificantes, que pueden mejorar la estabilidad de la suspensión junto con
muchas otras propiedades reológicas.
Otra solución sería forzar la solidificación de la tinta mediante un proceso externo, por ejemplo: evaporación
del disolvente, gelificación, reacciones impulsadas por disolventes, tratamiento térmico o fotocurado (Saadi et
al., 2022).
La solidificación de la suspensión y la retención de la forma después de la deposición son inducidas por la
transición de pseudoplástico a dilatante que se produce al evaporarse el disolvente. El uso de un dispersante
adecuado, que actúa principalmente por repulsión electrostérica, es esencial para la formulación de una pasta
homogénea y bien dispersa (Lakhdar et al., 2021).
Tras la impresión del objeto deseado, son necesarios procesos como el desligado y la sinterización para que la
pieza quede libre de materia orgánica y densificada (Peng et al., 2018).
El cuerpo verde suele ser muy frágil y blando después de ser impreso, por lo que el secado, el desligado y la
sinterización suelen seguir al paso de impresión para dar al objeto las propiedades mecánicas deseadas.
3.1.1 Ventajas y desventajas del Robocasting
Una de las ventajas clave de esta técnica es la capacidad de personalizar más libremente las tintas para
imprimir estructuras 3D a macro y microescala con buena precisión. Es capaz de extruir filamentos continuos
a temperatura ambiente, ya que la capacidad de impresión no depende de la temperatura, sino de las
propiedades reológicas de la tinta, característica que no poseen otros métodos de impresión. Esto es muy
importante, ya que las piezas impresas no van a sufrir de tensiones térmicas ni residuales.
Si la comparamos con otros métodos, el Robocasting minimiza el post-procesamiento de las piezas y el
residuo final, lo que lo hace un método económico, sostenible y rápido.

Figura 3.1 – Ilustración esquemática de la técnica de Robocasting
(Saadi et al., 2022)

Sistemas de impresión 3D: reseña histórica, tecnologías desarrolladas y creación de piezas mediante
Robocasting empleando partículas nanométricas de Fe2O3 dopado

Con este método podemos imprimir
piezas sin la necesidad de utilizar
soportes. Esto es ventajoso debido a que
si no se realiza un post-tratamiento
adecuado, la eliminación de estos
soportes podría complicarse y resultar en
daños superficiales que podrían
comprometer el funcionamiento de la
pieza.
Es habitual que a la hora de imprimir se
utilicen diferentes aditivos, como
tensioactivos, dispersantes y
aglutinantes. Estos pueden tener efectos
negativos sobre la pieza impresa, como
por ejemplo la formación de diversos
defectos en la pieza final tras la
sinterización. Estos defectos están
relacionados con la eliminación de
aglutinantesy aditivos, tal y como se
puede observar en la Figura 3.2, que
pueden provocar la contracción volumétrica y la formación de grietas en la pieza final impresa en 3D, lo que
da lugar a una densificación y una resistencia mecánica deficientes (Shahzad & Lazoglu, 2021).
3.1.2 Parámetros más importantes de la impresión
Antes de realizar la impresión de la pieza se tienen que ajustar multitud de parámetros, de este ajuste depende
el resultado final de la pieza. Aquí se listan algunas de los más importantes
• Diámetro de la boquilla. Suele estar entre 0.2 y 1.2mm, pero lo más habitual es que sea de 0.4mm.
• Velocidad de impresión. Comprendida entre 1 y 20 mm/s
• Temperatura de impresión. Dependerá del tipo de material a imprimir.
• Temperatura de la cama de impresión.
• Altura entre capa y capa. Depende del diámetro de la boquilla y de la fluidez de la tinta, pero no
inferior a 0.4 mm
• Velocidad de extrusión.
• Volumen de extrusión
La velocidad de impresión y la velocidad de extrusión son dos parámetros que se limitan mutuamente, es
decir, a medida que se aumenta la velocidad de impresión, se debe aumentar la velocidad de extrusión y
viceversa.
Del diámetro de la boquilla depende la precisión con la que se va a imprimir la pieza. Cuanto mayor sea el
diámetro, más material necesitaremos extruir y mayor tendrá que ser la velocidad de extrusión. Un menor
diámetro requiere menor velocidad, pero la precisión de la impresión es mayor, pero se requeriría una mayor
presión en la extrusión.
Otro parámetro que tiene un efecto en la estética de la pieza es la altura de capa, cuanto mayor sea, más basta
será la pieza, su valor máximo estará restringido por el diámetro de la boquilla, y su valor mínimo dependerá
de la fluidez del material.
El volumen de extrusión combina los anteriores parámetros de velocidad de impresión, el diámetro de la
boquilla y la altura de capa junto con la densidad de la tinta. Conocer cuánto material ha de ser extruido es
muy importante para evitar desperdicios de tinta.
La temperatura también es un factor importante a tener en cuenta. En función del material a imprimir, se
requerirán diferentes temperaturas, aunque si es demasiado elevada, el material extruido será demasiado
Figura 3.2 - Microestructura cercana a la superficie de una pieza
tras la eliminación de aglutinantes calentados a 200ºC (Tseng &
Hsu, 1999)

22
fluido, lo que reducirá su consistencia y estabilidad dimensional. También es importante controlar la
temperatura de la cama de impresión, ya que esto nos ayudará a que la pieza se vaya enfriando y las capas
superiores tengan un apoyo firme sobre el que depositarse.

4 REOLOGÍA DE UNA TINTA

l comportamiento reológico de una tinta es uno de los aspectos más importantes a la hora de obtener
buenas impresiones. De forma general, una tinta es imprimible si se puede extruir como un filamento
continuo a través de una boquilla. Debe fluir de forma continua y sin obstrucciones. Para cumplir estos
requisitos, la tinta debe tener un comportamiento de adelgazamiento por cizalladura, lo que ayuda a que la tinta
fluya a través de las boquillas.
El modelo matemático que describe aproximadamente el comportamiento de estas tintas es el modelo de
Herschel-Bulkley, el cual viene representado en la Figura 4.1, que nos dice que cuando estos fluidos se
someten a esfuerzos superiores a su límite elástico, muestran un comportamiento de adelgazamiento por
cizallamiento, de modo que su viscosidad disminuye considerablemente a medida que aumenta la velocidad de
cizallamiento (Feilden et al., 2016). La ecuación que describe este comportamiento es la llamada ecuación de
Herschel-Bulkley, y viene dada por:

𝜏 = 𝜏y + 𝐾�̇�n

E
Figura 4.1 – Modelo de Herschel-Bulkley para diferentes valores de n. Fuente:
hec.usace.army.mil

El tiempo es la cosa más valiosa que una persona puede
gastar
- Teofrasto -

24
Donde τ es el esfuerzo cortante aplicado, τy es el límite elástico, γ̇ es la velocidad de cizallamiento, n es el
exponente de adelgazamiento por cizallamiento y K es el parámetro de viscosidad. En el caso del Robocasting,
es deseable un valor bajo de n para que para que las presiones de extrusión sean razonablemente bajas y para
facilitar la mezcla.
También es deseable un valor bajo de K por las mismas razones, mientras que se necesita un valor alto de τy
para evitar el colapso de la pieza tras la impresión, para resistir las fuerzas capilares que tiran de la pieza hasta
convertirla en una esfera y para permitir que la pieza soporte el peso de las capas impresas sobre ella.
Lamentablemente, la mayoría de estos parámetros dependen en gran medida unos de otros, por lo que es muy
difícil controlar cada uno de ellos por separado. controlar cada uno de ellos por separado.
Valores típicos de estos valores suelen ser de n: 0.15 - 0.7, G’: 20 - 1000 kPa, τy: 3 - 1000 Pa, K: 50 - 100 Pa y
γ̇: 0.1 s-1, esto garantiza que las tintas se puedan imprimir, aunque no existen valores universales, ya que todos
estos valores dependen de muchos otros factores, como la geometría, la boquilla utilizada y la densidad de la
tinta entre otros. Por ello, las propiedades reológicas de la tinta suelen evaluarse experimentalmente mediante
reología de cizallamiento utilizando un reómetro rotacional (Saadi et al., 2022).
El comportamiento de adelgazamiento por cizalladura puede proceder de varios mecanismos, siendo el más
común el de la alineación de las partículas con la dirección del flujo para formar estructuras de flujo
preferencial, disminuyendo la viscosidad del sistema a velocidades de flujo más altas. Este efecto lo
experimentan todos los sistemas, excepto los que implican partículas perfectamente esféricas (Feilden et al.,
2016).
Si hablamos de tintas coloidales, entonces el efecto de adelgazamiento por cizallamiento es mayor, debido a la
ruptura dinámica de los enlaces partícula-partícula cuando se cizallan. Es importante que una vez se ha
depositado la tinta sobre la cama, esta conserve su forma, ya que, de lo contrario, los filamentos podrían
combarse debido a su propio peso (Saadi et al., 2022).
Un concepto interesante y clave del Robocasting es la “imprimibilidad”, término que se refiere a la capacidad
del material de tinta para permitir que el proceso de impresión 3D forme la estructura diseñada con una
fidelidad de forma, estabilidad mecánica e integridad estructural aceptables (Nadernezhad & Groll, 2022).

Sistemas de impresión 3D: reseña histórica, tecnologías desarrolladas y creación de piezas mediante
Robocasting empleando partículas nanométricas de Fe2O3 dopado

5 MATERIALES IMPRIMIBLES MEDIANTE
ROBOCASTING

a gran diversidad de materiales y propiedades que podemos encontrar puede resultar en mecanismos de
procesamiento complejos para el Robocasting. Sin embargo, con un control cuidadoso de la
composición de la tinta, el comportamiento reológico, los parámetros de impresión, la geometría 3D
final y la configuración de impresión, se pueden crear estructuras a partir de una variedad de materiales con
propiedades relevantes y refinadas. El rápido y continuo desarrollo de nuevos materiales como polímeros,
cerámicas, metales, cementos, aleaciones y composites ha convertido al Robocasting en uno de los referentes
de los procesos de fabricación modernos en un futuro próximo.

5.1 Materiales poliméricos
Existe una gran variedad de materiales poliméricos que pueden imprimirse mediante Robocasting. La
fabricación de polímeros sintéticos y biopolímeros, así como de materiales compuestos mediante esta técnica,
ha demostrado ser muy prometedora por sus posibles aplicaciones en innumerables campos de la ingeniería.
Además, mientras que otras técnicas de fabricación aditiva están limitadas por el tipo de polímerosque se
pueden imprimir, el Robocasting no lo está.
5.1.1 Resinas poliméricas
El Robocasting ha sido usado para imprimir todo tipo de polímeros, incluyendo termoestables, en función de
las propiedades que se desean obtener.
La ventaja de usar polímeros termoplásticos es que el curado de los mismos se produce mucho después de su
deposición, lo que da lugar a la formación de entrecruzamientos entre sus enlaces, esto proporciona una mejora
de la unión entre capas.
Veamos a continuación algunos ejemplos de polímeros termoestables utilizados en Robocasting:
• Resinas de éster de cianato (CE).
• Bismaleimida (BMI).
• Termoestables de base epoxi.
• Acrilato de uretano (UA)
• Poliimidas.
L

Así como el hierro se oxida por falta de uso, así también
la inactividad destruye el intelecto
- Leonardo da Vinci -

26
Estas últimas fueron fabricadas por Guo et al. (2019) utilizando una estrategia de curado en dos etapas: UV-
DIW de ácido de poliamida (PAA), seguido de imidización térmica de las piezas de poliimida, cuya
esquematización podemos ver en la Figura 5.1b.

También se pueden utilizar polímeros termoplásticos como:
• Polilactida y otros poliláctidos como el ácido poliláctico (PLA), el poliácido láctico-co-glicólico
(PLGA) y el poliácido glicólico (PGA), que destacan por su biodegradabilidad, siendo
fundamentales en aplicaciones médicas.
• Poliimidas aromáticas.
Por supuesto, el Robocasting también se puede utilizar con materiales elastoméricos, que permite la creación
de complejas estructuras.
Entre ellos podemos encontrar, por ejemplo, el diacrilato de polietilenglicol (PEG-DA), utilizado como
portador para la administración de fármacos y otras aplicaciones biomédicas.
Otro ejemplo sería el polidimetilsiloxano (PDMS). En este caso, el PDMS requiere de un soporte hidrofílico
para su impresión, ya que necesita un tiempo prudente para curarse. Este soporte generalmente es de un gel de
Carbopol, pudiendo ser posteriormente removido.
No solo encontramos polímeros sintéticos entre los posibles materiales aptos para el Robocasting, los
biopolímeros también han encontrado en esta técnica un posible campo de aplicación. Entre ellos podemos
encontrar la lignina, el almidón, la celulosa, la hemicelulosa, el quitosano, el alginato y la fibroína entre
muchos otros.
Figura 5.1 - Mecanismo de impresión 3D UV-DIW de poliimidas con curado en dos etapas. a) Preparación de
PAA-xHEMA, b) Esquematización de la impresión 3D UV-DIW de poliimidas en dos etapas: extrusión e
imidazión (Guo et al. 2019)

Sistemas de impresión 3D: reseña histórica, tecnologías desarrolladas y creación de piezas mediante
Robocasting empleando partículas nanométricas de Fe2O3 dopado

Entre ellos destaca la celulosa, uno de los polímeros naturales más abundantes en nuestro planeta, que
podemos encontrar en numerosos organismos biológicos. En relación con el Robocasting, la celulosa puede
incluirse en tintas con hidrogel como base, en forma de fibras o bien en forma de nanocristales.
La principal ventaja del uso de los biopolímeros es su sostenibilidad, la reducción de productos nocivos de
descomposición y aditivos liberados, y el aumento de la degradabilidad y reciclabilidad.
5.1.2 Materiales compuestos poliméricos
La idea de imprimir materiales compuestos poliméricos viene de las limitaciones de la impresión de materiales
poliméricos puros, principalmente debido a sus propiedades mecánicas. El Robocasting ha permitido un
control tanto de la posición, como la orientación y concentración de las partículas de refuerzo, que poseen
diversas formas, fibras, esferas, irregulares, etc. Este tipo de materiales se han introducido en la fabricación de
tintas no solo como refuerzo, sino también como modificadores reológicos, y sus tamaños son desde el orden
del nanómetro hasta las pocas micras.
Los principales refuerzos añadidos a materiales poliméricos son los materiales basados en el carbono, como el
grafeno y los nanotubos de carbono, que, entre otras muchas propiedades, ofrecen una elevada conductividad
eléctrica a la matriz a la que refuerzan.
No solo encontramos refuerzos basados en carbono. Otros de los materiales utilizados en el Robocasting son el
nitruro de boro hexagonal (hBN), usado debido a su alta conductividad térmica, y la magnetita (Fe3O4), que es
utilizada para proteger frente a la irradiación y a las ondas electromagnéticas, por lo que tiene un gran campo
de aplicación dentro de la electrónica.
Las fibras sintéticas y naturales
también tienen su lugar dentro de los
refuerzos de matrices poliméricas,
utilizadas para fabricar piezas ligeras
con buenas propiedades mecánicas.
En la Figura 5.2 podemos observar
algunos ejemplos de fibras extruidas.
Algunos ejemplos de fibras naturales
son: palma de azúcar, sisal, palma de
aceite, yute, kenaf, cáñamo, algodón,
bambú, lino, piña, plátano, paja de
arroz, madera, caña de azúcar, coco,
madera, semillas, hierba, hojas, líber y
tallos. De estas seis últimas se extrae
la celulosa.
La fibra sintética se divide en dos
categorías: fibra orgánica y fibra
inorgánica. La aramida, el PE y el
poliéster aromático componen la fibra
orgánica. El carburo de sílice, el
vidrio, el boro y el carbono son
ejemplos de fibras inorgánicas
(Ahmad et al., 2023).

5.1.3 Hidrogeles
Los hidrogeles son materiales poliméricos entrecruzados de origen natural o sintético que, en contacto con
agua, forman materiales elásticos y blandos, siendo capaces de retener una gran cantidad de agua en su
estructura.
Figura 5.2 – Filamentos extruidos. a) PLA puro, b-d) lignina de pino
y PLA impresos a diferentes velocidades de impresión (Ahmad et al.,
2023)

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Poseen propiedades interesantes como la biodegradabilidad, biocompatibilidad y la flexibilidad, teniendo una
gran aplicación en campos de la biomedicina entre otros.
Los hidrogeles pueden ser impresos mediante Robocasting. Una de las características a tener más en cuenta a
la hora de la impresión de estos materiales es optimizar su reticulado, ya que de este dependen otros
parámetros como son las propiedades mecánicas finales y la estabilidad de la pieza final.
Dentro de los hidrogeles la reticulación puede ser tanto física como química. La reticulación física se
caracteriza por ser reversible, es decir, las reticulaciones pueden romperse y reconformarse de nuevo si se
exponen a una temperatura o humedad concretas. La química ofrece en general unos hidrogeles más
resistentes debido a la presencia de enlaces covalentes, y una mejor estabilidad estructural, aunque podemos
añadir diversos compuestos celulósicos a un hidrogel reticulado físicamente para mejorar sus propiedades
mecánicas, y por supuesto, podemos combinar ambas reticulaciones para obtener un resultado más
equilibrado.
Un ejemplo podría ser el uso de carbómero reticulado iónicamente y poliacrilamida reticulada covalentemente
(PAAm) (Chen et al., 2019), que da lugar a un hidrogel resistente con un alto módulo de Young.
Otros trabajos, entre los que destacan los de Franco y Fu (Franco et al., 2010) (Fu et al., 2011), han
experimentado con tintas basadas en hidrogeles que actúan como portadores para polvos cerámicos. El más
investigado es el Pluronic F-127, que actúa como hidrogel reticulado físicamente, ya que se puede controlar
mediante la temperatura, y podemos ver su uso en la fabricación de scaffolds de vidrio en la Figura 5.3.
Feilden realizó un estudio utilizando Pluronic F-127 como base, que concluyó con éxito, formulando tintas
simples, flexibles y robustas para su uso en Robocasting (Feilden et al., 2016b).
Figura 5.3 – Diferentes patrones impresos para la fabricación de scaffolds de vidrio con tinta basada en el
hidrogel Pluronic F-127 (Fu et al., 2011)

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