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La impresión 3D ha evolucionado la forma en que el mundo crea, influyendo en casi todos los aspectos de la sociedad moderna, desde el mercado de consumo hasta las tecnologías médicas y aeroespaciales. Partiendo de un diseño generado por computadora, la pieza a fabricar se construye mediante capas sucesivas de material (es decir, manufactura aditiva).

A la fecha, los avances de la ingeniería en el campo de la impresión 3D han proporcionado una serie de métodos elegantes de impresión, que incluyen: extrusión, fusión en lecho de polvo, inyección y polimerización inducida por luz (Por ejemplo, la estereolitografía, SLA y el procesamiento de luz digital, DLP. Entre ellos, SLA y DLP utilizan la luz para transformar la materia de resinas líquidas a objetos sólidos (es decir, polimerización).

Figura 1. Logo institucional manufacturado en la impresora Form 2 Formlabs en el CIO

¿Cómo funciona una impresora 3D?

Las impresoras 3D no imprimen, construyen. No esparcen tinta sobre papel, van acumulando material capa tras capa hasta formar objetos. La impresión 3D con luz utiliza un láser que se encarga de controlar en qué partes se tiene que endurecer la resina y qué otras deben permanecer en estado líquido. El primer paso de la impresión 3D es diseñar el objeto. Los planos tienen que ser tridimensionales, por lo que se necesita de un software especial (por ejemplo: SolidWorks). El siguiente paso es trasladar el diseño y convertirlo en objeto. “El proceso de impresión 3D es de adición de capas de manera sucesiva, la altura de cada capa mide entre 100 a 25 µm; por ello, una pieza puede llevar varias horas o incluso días para estar lista”

Figura 2. Impresora Form 2 Formlabs del CIO en funcionamiento.

Tipos de impresoras 3D por luz

Estereolitografía (SLA)
En este método se utiliza resina fotosensible que al ser expuesta a la luz pasa de un estado líquido a sólido. Para lograr esto se cuenta con un láser de luz ultravioleta que con ayuda de dos prismas es dirigida a la resina en las coordenadas generadas por el Slicer (software que genera una serie de instrucciones para la impresora 3D). Este tipo de impresión es de los más antiguos y con este método se pueden obtener unas de las mejores resoluciones. La gran diversidad de materiales y resolución permite ser usado incluso para prótesis dentales.

Procesamiento digital con luz (DLP)
Los métodos de SLA y DLP son muy parecidos, ambos usan resina líquida fotosensible y luz ultravioleta para endurecer el material. La diferencia es que DLP en lugar de usar un láser utiliza un proyector de luz ultravioleta, lo cual permite endurecer una mayor área en menor tiempo, permitiendo imprimir a mayores velocidades. La desventaja de esta técnica es que al usar un proyector la resolución es menor y en algunos casos se puede llegar a notar los píxeles del proyector en el terminado de la pieza

Sinterizado de láser selectivo (SLS)
Este método de impresión usa un sistema parecido al de SLA para dirigir el láser y endurecer de manera selectiva las partes deseadas. La diferencia es que en este caso el material utilizado no es un líquido sino un polvo. Por lo general es usado para imprimir con nylon o materiales como el keblar. Fusión selectiva por láser (SLM)

Un problema para la aceptación de la impresión 3D es que se tiene la idea equivocada de que las piezas realizadas no son lo suficientemente fuertes para el uso en la industria, pero eso no es cierto, ya que en la mayoría de los casos se utilizan materiales compuestos que agregan resistencia. En la impresión SLM la fuerza se obtiene, ya que el material utilizado es metal. Este material, es metal en forma de polvo, el cual se derrite con un láser de alta potencia para lograr piezas con excelentes características mecánicas.

Inyección de aglutinante (Binder Jetting)
Este tipo de impresión funciona de manera parecida a las impresoras convencionales de color. Teniendo cartuchos de resina fotosensible con diferentes colores y colocan un color diferente en cada punto para después curar el material usando un haz de luz ultravioleta. Esto permite crear piezas con diferentes colores e incluso transparencias.

Escáner 3D
Otro uso que tiene la luz para la impresión 3D es facilitar el diseño por computadora. En este caso se utiliza la luz para generar un modelo de computadora que utilizando el mismo proceso podría generar piezas difíciles de diseñar o medir. ¿Será que algún día podremos comprar Multifuncionales 3D?