¿Qué es una impresora 3D?
Una impresora 3D es una máquina capaz de realizar réplicas de diseños en 3D, creando piezas o maquetas volumétricas a partir de un diseño hecho por ordenador. Surgen con la idea de convertir archivos de 2D en prototipos reales o 3D.
Pero, ¿De dónde vienen las impresoras?
Impresión 3D: una historia corta pero intensa.
Actualmente y especialmente tras la pandemia sufrida por el COVID19,hemos aprendido a reconocer las impresoras 3D y a conocer sus posibilidades creativas para la realización de objetos de todo tipo.
Ejemplo de ello ha sido el boom de la creación de diseños por parte de particulares, de todo tipo de objetos, para la protección personal ante el virus como: mascarillas, pantallas protectoras, enganches para mascarillas, …
Orígenes de la impresión 3D
La impresión 3D en los años 80
Si bien su presencia más generalizada se ha producido en los últimos 10 años, sorprende conocer que sus orígenes se remontan a los años 80.
Ya en 1964 Arthur C. Clarke predijo: “un día los objetos serán tan fáciles de fabricar como hoy lo son los libros impresos” evocando una máquina a la que llamaría “The Replicator”.
Pasarían 20 años para poder ver realizada su profecía, si bien solamente llevada a cabo en los laboratorios.
El 16 de Julio de 1984 se publica la primera patente sobre “fabricación aditiva” presentada por la empresa francesa CILAS ALCATEL.
Dos semanas más tarde Chuck Hull presenta la patente para la técnica conocida como “stereolithographie (STL)” origen del nombre de la extensión más habitual de los ficheros de impresión y actual estándar hoy en día.
Podríamos decir que el formato STL es a los ficheros 3D, como el formato PDF a los ficheros de texto 2D.
A finales de 1988, Chuck Hull presentaría la primera impresora 3D, la SLA-250 como primer sistema de prototipado rápido.
La impresión 3D en los años 90
En 1995 surge la tecnología de impresión 3D metálica (Direct Metal Laser Sintering) mediante la fusión láser sobre una cama de polvo. Esto cambia radicalmente el sector posibilitando y haciendo cada vez más accesible la impresión 3D a más sectores, tales como el industrial. La introducción útil de las impresoras 3D en la industria promueve más la inversión en I+D alrededor de la impresión 3D.
La impresión 3D y el nuevo milenio
El nuevo milenio se planteaba incierto para la impresión 3D. Años de investigación no terminan de cuajar y el propósito de hacer esta tecnología más accesible para el usuario final, no llega. Es a partir del 2005 cuando todo se acelera y se produce la verdadera revolución a través del “Open Hardware”. Adrian Browyer, profesor de ingeniería mecánica de la universidad de Bath en Inglaterra pone en marcha el proyecto “RepRap” -Replicación Rápida de Prototipos-.
La visión de este proyecto consiste en democratizar la fabricación y distribución de unidades RepRap de bajo coste a personas de todo el mundo, con el objetivo de crear una impresora tridimensional y bajo licencia GNU.
En 2008 el proyecto RepRap saca a la luz Darwin, la primera impresora 3D autoreplicada,
El concepto de “autoreplicada” hace referencia a su capacidad para imprimir la mayoría de sus propios componentes.
Esta característica permite a los usuarios que ya tienen una, hacer más impresoras para sus amigos o incluso reparar componentes de la suya, dando lugar al nacimiento del movimiento que más tarde se conocería como “Maker”.
Paralelamente en 2006 se construye la primera máquina del tipo SLS viable (Sintetización de láser selectivo) que utiliza un láser para fundir materiales en el proceso de impresión 3D.que más tarde se conocería como “Maker”.
Impresión 3D FDM y el Do It Yourself (DIY)
A partir del 2009 y por la sencillez de sus componentes, la tecnología de impresión 3D FDM (Modelado por Deposición Fundida) es la que consigue llegar al gran público, con impresoras de muy bajo coste entregadas en forma de “kit”
El concepto hardware de estas impresoras (FDM) es bien sencillo: tres motores paso a paso para los ejes X,Y, Z, un cuarto motor para el extrusor de filamento, una “cama” sobre la que imprimir y una placa electrónica que controla todo ello.
Las impresoras 3D hablan: El lenguaje GCODE
Si bien la máquina de Bowyer es hoy en día el origen de la mayoría de impresoras 3D de bajo coste para el gran público, su despliegue no habría sido posible sin el desarrollo de un software ágil y eficaz para convertir un diseño 3D en instrucciones de control numérico básicas que convierten el movimiento del cabezal de impresión y la extrusión controlada de filamento, en los objetos 3D finales.
La eficacia de este software no sería posible sin la potencia de cálculo de los ordenadores actuales y por supuesto sin el talento de los desarrolladores que lo llevaron a cabo.
La esencia de los movimientos sincronizados se produce gracias a las instrucciones generadas y contenidas en ficheros GCODE que mandan las instrucciones precisas a los 4 motores anteriormente mencionados.
Estos ficheros GCODE son de una enorme complejidad para ser programados manualmente ya que debe tenerse en cuenta los movimientos sincronizados de 4 motores para llegar a “dibujar” cada una de las capas en las que debe cortarse el objeto 3D que deseamos obtener.
Para permitir el acceso a esta tecnología al gran público sin la necesidad de conocimientos informáticos, estos ficheros son generados a partir de un fichero STL (que contiene el diseño 3D)y procesados por los programas que conocemos como “laminadores” ( Ultimaker CURA, Simplify3D, …) que “cortan” el modelo 3D en múltiples capas generando las instrucciones GCODE necesarias.
Descubre más sobre el lenguaje G-Code aquí.
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