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8/12/2019 guia de impresion 3D.pdf

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Gua Prctica para tu PrimeraImpresin 3DCarlo Fonda

Science Dissemination UnitThe Abdus Salam International Centrefor Theoretical Physics, Trieste, Italy

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Qu es impresin 3D de bajo costo? Unabreve historia: La impresora Lser

Esta historia no es sobre impresoras 3D, es sobre undispositivo que puede imprimir textos e imgenes en una hojade papel y que se ha transformado en un

aparato para la casa o la oficina que lagente usa diariamente, muchas veces sinsiquiera darse cuenta de lo importante quees: la impresora lser.

La impresora lser fue inventada1porXerox en 1969 por el investigador GaryStarkweather (foto de la derecha) que tenauna impresora mejorada en 1971, a la queque integr, un ao despus, en unsistema de impresin en red completamente funcional.


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La primera impresora lser diseada para uso de oficinasali en 1981 y fue laXerox Star 8010. Apesar de ser muy

innovadora la Star eraun sistema caro($17.000) que slopoda adquirir unpequeo nmero deempresas einstituciones.

Hoy en da, despus de 30 aos, el costo de imprimir seha reducido en dos rdenes de magnitud: una impresora acolor de inyeccin de tinta modelo SOHO (small-office home-office) cuesta menos de $50, mientras que una impresora lserbsica en blanco y negro cuesta $100 o menos. Las impresoraslser (incluidas las de color) son por lo tanto bastante popularesen las casas donde todos pueden beneficiarse de su excelenterendimiento, velocidad y calidad de impresin. Alguna gente

piensa que las impresoras 3D estn siguiendo este mismocamino pero a mayor velocidad.

Tecnologas 3D e impresoras 3D profesionales

La impresin 3D2(tambin

llamada fabricacin poradicin) es el proceso defabricar un objeto slidotridimensional de casi cualquierforma a partir de un modelodigital computarizado. La


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impresin 3D se logra usando un procedimiento de adicin enel que capas sucesivas de un material se depositan en formasdiferentes. Esto la hace diferente a otras tcnicas de fabricacinque normalmente proceden por remocin de materiales por

recortado o perforado (procesos de substraccin).

Los objetos que se fabrican por adicin pueden utilizarseen cualquier etapa del ciclo vital del objeto, desde supreproduccin (i.e., el prototipado rpido) hasta su produccina gran escala (i.e., fabricacin rpida), adems de lasaplicaciones de herramientas y personalizacin post-produccin. Hoy en da esta tecnologa es ampliamente usada

en joyera, zapatera, diseo industrial, arquitectura, ingenieray construccin, industria automotriz, aeroespacial, dental ymdica, educacin, sistemas de informacin geogrfica y paraotras muchas aplicaciones profesionales que se aaden a estalista cada ao.

Varios procesos de impresin 3Dse inventaron desde finales de los aos

70, pero las impresoras eranoriginalmente grandes, caras y muylimitadas en lo que podan producir.La tecnologa de impresin 3D mscomn era la de Modelado porDeposicin Fundida (Fused DepositionModeling: FDM) que fue inventada ypatentada en 1989 por S. Scott Crump

(foto a la derecha) y comercializadapor la compaa que cofund, la Stratasys3(http://www.stratasys.com). Esta se fundi con una empresalder del mercado, la Objet, y se convirtieron en la ms grandefbrica de impresoras 3D y de materiales para impresin 3Dque existe hoy.


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Modelado por Deposicin Fundida

A pesar de que hay muchas tecnologas posibles para laimpresin 3D, la ms comn, la de Modelado por Deposicin

Fundida4 (FDM) es la ms sencilla: crea objetos complejos apartir de plstico fundido que se expele o se extruye a travs de

una boquilla. El filamento deplstico (o incluso de metal)est originalmente enrolladoen una bobina que sedesenrolla para entregar elmaterial a la boquilla deextrusin al tiempo que laboquilla, o el objeto (oambos) son movidos a lolargo de tres ejes gracias a unmecanismo controlado porcomputador y el material seendurece inmediatamente

despus de su extrusin. Losmotores de paso o servomotores se utilizan comnmente pararealizar estos movimientos, as como para empujar el filamentodentro de la extrusora.

Otro enfoque de la impresin 3D es el fundido selectivode materiales en un lecho granular, conocido comoSinterizacin Selectiva por Lser5. Esta tcnica funde partes delas capas y luego mueve el rea de trabajo hacia delante para

aadir otra capa de grnulos y repite este proceso hastaconstruir la pieza completa. Este proceso utiliza el material nofundido para sostener el material sobrante y las paredes finas de

1: La boquilla expele plstico

fundido. 2: Material depositado

(pieza modelada). 3: Mesa demovimiento controlado.


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la pieza que se est creando, con lo que se reduce la necesidadde soportes auxiliares temporales para la pieza. Se suele usarun lser para fundir (sinterizar) el material y volverlo slido.

Otro mtodo es el de impresin 3-D tipo inyeccin detinta6. La impresora crea el modelo una capa a la vezexpandiendo una capa de polvo (yeso o resina) e imprimiendoun aglutinante en la seccin transversal de la pieza con unprocedimiento parecido al de inyeccin de tinta. Esto se repitehasta que se imprima la ltima capa. Esta tecnologa permite laimpresin de prototipos a todo color, salientes y piezas deelastmero. Fue desarrollado primero en el MITy ahora es de

licencia exclusiva de Z Corporation.

Algunas impresoras 3D profesionales pueden imprimirmetal, cermica y otra variedad de materiales y coloresproduciendo objetos bastante grandes (de dimensiones devarios metros) con una resolucin increblemente alta, ms quetodo para usos industriales y profesionales. Son, naturalmente,muy caras y fuera del alcance de la persona comn.

Una revolucin: la Impresora 3D Personal

La idea de que fuera posiblepasar de la impresora 3D profesional aalgo nuevo, ms pequeo y msasequible se expres7por primera vezen 2004 en un artculo de Adrian

Bowyer8 (foto a la derecha), en esemomento un acadmico de laUniversidad de Bath, en el ReinoUnido. All, Bowyer imagin elconcepto de mquinas


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autorreplicantes, capaz de imprimir (algunas de) sus propiaspiezas por s mismas, de manera tan sencilla y fcil quecualquiera fuera capaz de construirlas. A partir de esta simpleidea y con la ayuda de una gran comunidad virtual reunida en

Internet, naci un movimiento de entusiastas "hacedores" omakers: el proyecto RepRap9.

Estos primeros pasos hacia la creacin prctica de unaimpresora 3D "personal" y barata fueron posibles dentro de lallamada cultura maker culture10, que es la encarnacinmoderna de esa comunidad de frikis que crearon las primerascomputadoras personales en los garajes de sus padres. De

hecho, esta cultura representa una extensin tecnolgica delespritu del hgalo usted mismo (DIY), con sus interesestpicos, como la electrnica, la robtica, la impresin 3D, y eluso de las herramientas del CNC, as como las actividades mstradicionales de metalurgia, carpintera y artesanias. Su filosofapromueve aplicaciones de las tecnologas nuevas y originales yfomenta la invencin y creacin de prototipos.

Impregnado de esta cultura, el proyecto RepRap sepropuso producir una impresora 3D de cdigo libre y abierto,cuyas especificaciones completas se haran pblicas bajo unalicencia abierta (optaron por la Licencia Pblica General deGNU), y que tena que ser capaz de replicarse a s misma (almenos parcialmente) mediante la impresin de muchas de sus

propias piezas de plstico para lacreacin de nuevas mquinas.

Debido al ideal de cdigoabierto de RepRap, muchosproyectos relacionados hanutilizado su diseo comoinspiracin con lo cual se ha


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creado un ecosistema de parientes o derivados de lasimpresoras 3D, la mayora de los cuales tambin son de cdigoabierto.

La disponibilidad de estos diseos significa que lasvariantes de las impresoras 3D han sido y son fciles deinventar. La calidad y la complejidad de los diseos deimpresora, sin embargo, as como la calidad de kits o productosacabados vara en gran medida de proyecto en proyecto. Desdeel 2008 se han creado varios proyectos y empresas que hacenesfuerzos para desarrollar impresoras 3D de escritorio

asequibles para uso casero. Gran parte de este trabajo ha sidoimpulsado por y dirigidos a comunidades DIY / entusiastas /pioneros, con vnculos adicionales a la comunidad acadmicay de hackers.

Por tanto, el costo de las impresoras 3D se ha reducidoconsiderablemente11 entre el 2010 y el 2012, con muchasmquinas que ahora cuesta menos de $1.000 (y algunas deellas incluso menos de $500).

Moilanen, J. & Vadn,T.: Manufactura enmovimiento: primersondeo sobre lacomunidad de

impresin 3D, Estudiosestadsticos de PeerProduction.

http://surveys.peerproduction.net/2012/05/manufacturing-in-motion/


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Al mismo tiempo ha ocurrido un gran cambio en lapercepcin pblica sobre la impresin 3D de bajo costo,

provocado principalmente por

una gran cobertura de losmedios: un buen ejemplo fuela portada de la edicin deoctubre de 2012 de la revistaWired Magazine12, que setitulaba "Esta mquina va acambiar la mundo ", con unafoto de Bre Pettis, CEO y co-

fundador de Makerbot,sosteniendo una Replicator 2.

En febrero de 2013, elpresidente Obama cit estatecnologa durante su discurso

del Estado de la Unin13, como si todo el mundo conociera estatecnologa. Expres su esperanza en que era una manera de

rejuvenecer la industria manufacturera estadounidense. "Unalmacn una vez cerrado, ahora es un laboratorio de avanzadadonde los nuevos trabajadores adquieren el dominio de laimpresin 3D, que tiene el potencial de revolucionar la formaen que hacemos casi todo", dijo Obama. Debemos notar que lmencion simplemente la impresin 3D, sin especificar subajo costo de implementacin.


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Profesional versus Personal

En este punto deberamos analizar algunas diferenciasprcticas entre una impresora 3D profesional y una de sus

parientes de bajo costo:

mientras que la primera puede ser alimentada slo con uno(o ms) de los polvos plsticos especiales (y caros) autorizadospor el fabricante, las ltimas pueden utilizar filamento plsticobarato (ABS, PLA, etc.) de cualquier proveedor (con undimetro de 1,75 mm o 3 mm, en funcin del tipo de cabezalde impresin);

un equipo profesional tiene una carcasa slida generalmentemetlica (o a veces plstica), mientras que el marco de unaimpresora 3D de bajo costo es a menudo de contrachapadocortado con lser, o piezas impresas de plstico, ms raramentede aluminio o de acero;

el software necesario para operar una unidad profesional es

propietario (de cdigo cerrado) y los fabricantes puedenorganizar cursos de formacin especializada para losoperadores, mientras que el software utilizado para hacerfuncionar las impresoras 3D de bajo costo es en su mayoralibre y de cdigo abierto (no siempre rico en prestaciones, peroa menudo muy personalizable y sujeto a una rpida evolucin);

las mquinas profesionales son controlados por

computadoras patentadas de tipo industrial y sistemasoperativos patentados; sus contrapartes de bajo costo hacen unamplio uso de hardware abierto como Arduino, Pololu ,Sanguinololu , etc., es decir, paneles de control pequeos ymuy baratos, que son alimentados por OS de cdigo abierto.Hay ms diferencias que se pueden agregar a esta lista, todo lo


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cual apunta a la misma direccin: las impresoras 3Dprofesionales siempre garantizan un mejor rendimiento y mscaractersticas a costa de mucho menos libertad para jugar conel hardware y el software y realizar experimentos, y por

supuesto, a un precio mucho ms alto. Las impresoras 3D debajo costo, por el contrario, rara vez son adecuadas para usoprofesional, pero pueden convertirse en una herramientapersonal valiosa y poderosa. Tal vez, al igual que elcomputador personal, podemos empezar a llamar a estasnuevas impresoras 3D personales simplemente P3DP o P3P. Yya que estamos hablando de la computadora personal,considerada por muchos como la mayor revolucin del siglo20, podra ser interesante revisar cmo empez todo ...

La historia de la Computadora Personal(vuelve a repetirse?)

La historia de la impresora 3D personal parece muysimilar a la vieja historia dela computadora personal (PC). Al

principio, ambas eran objetos muy costosos, solo paraprofesionales y con modelos difciles de utilizar (a menudo senecesitaba tcnicos especializados para operarlas); y ambasllegaron a ser asequibles y fciles de usar slo despus dealgunas dcadas de tiempo. Cuando el PC se convirti enrealidad "personal" y omnipresente (porque eran producidos enmasa y cada vez a ms bajo costo), tuvimos computadoras deescritorio baratas para todos, y despus de algunos aos, la

industria cre porttiles muy delgados y poderosos, y luego,hace poco, llegamos a los smartphones (computadoras debolsillo) y a las tabletas "mgicas". Este emocionantecrecimiento slo fue posible gracias a la revolucin de la PC, ylas muchas invenciones pequeas y grandes que invaden y ledan forma al mundo en que vivimos son sus hijas.


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Slo profesionales > Primera computadora personal > Personalproducida en masa

Ya no podemos imaginar la vida sin la informacinmoderna ni las Tecnologas de la Informacin a las que estamosacostumbrados, y la mayora, tal vez, todas se hicieron posiblegracias al computador personal (es decir, de bajo costo).

Seguirn las impresoras 3D el mismo camino y llegarn aser pronto un electrodomstico comn que se encuentra entodas las casas y oficinas al lado de nuestras computadoraspersonales?

La industria de la impresin 3D de bajo costo, todava enla cuna, va a abrir el camino a una nueva revolucin, y a hacerposible muchos inventos nuevos e inimaginables que

cambiarn nuestras vidas de nuevo?Tal vez estamos en presencia de tiempos muy

emocionantes y todava tenemos que entenderlos mejor y estarpreparados. As que comencemos a aprender los rudimentos dela impresin 3D de bajo costo.


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La impresin 3D paso a paso

El proceso que va desde la idea hasta un objeto de plsticode colores que sale de nuestra impresora 3D es bastante largo ycomplejo en el que participan muchas partes diferentes quedeben interactuar y trabajar juntas fluidamente:

El primer paso es crear un modelo 3D de la idea que tenemosen mente, un alter ego digital del objeto que queremos hacer(modelacin digital) .

El segundo paso es generar un archivo en el formato correcto(por lo general " STL ") que contenga toda la informacingeomtrica necesaria para representar nuestro modelo digital(exportacin).

Si somos perezosos, hay un acceso directo para los dos pasosanteriores: simplemente descargar un modelo digital de Internet(es decir, desde Thingiverse).

Si nuestro modelo no ha sido diseado cuidadosamente,puede salir con algunos defectos: debemos tratar de corregirloscon software (correccin demalla).

El tercer paso consiste en convertir el modelo digital(tcnicamente una representacin tridimensional de unasuperficie hermtica, subdividida en una malla triangular) enuna lista de comandos que nuestra impresora 3D pueda

entender y ejecutar, generalmente llamados cdigo g / g-code(rebanado).

El cuarto paso consiste en dar esa lista de instrucciones a laimpresora, ya sea a travs de una conexin USB a un PC o


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copiando el archivo en una tarjeta de memoria que puede serledo directamente por la propia impresora (conexin).

El quinto paso es preparar la impresora 3D y comenzar la

impresin, y esperar el resultado (impresin).

El sexto paso es quitar de la plataforma de impresin (cama)el objeto recin creado y eliminar las partes adicionales (porejemplo el apoyo y/o balsa) si estn presentes para limpiar susuperficie (acabado).

Hay algunos puntos ms que deben tambin considerarse,con el fin de obtener resultados exitosos: la eleccin de la

impresora 3D, su calibracin adecuada y configuracin, el tipoy la calidad del filamento plstico, el tipo de superficie quecubre la plataforma de impresin. Analizaremos todos estosaspectos y los anteriormente mencionados con algunos detallesy consideraciones prcticas en las siguientes pginas.

Modelado en 3D

El primer paso para la impresin de un objeto real es hacerun modelo 3D virtual digital del mismo mediante un software,a menudo llamado CAD(Diseo Asistido porOrdenador ). Hay muchosde estos programas para lasplataformas ms comunes(Windows, Mac OS X,

Linux); algunos son inclusogratuitos o de cdigoabierto. Empezar a utilizarun Programa de CAD no esfcil; es posible que senecesiten semanas o meses de tiempo (y mucha paciencia y


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prctica) para aprender el significado de sus numerosos mense iconos, e incluso puede ser a veces difcil simplementeentender cmo un movimiento 2D del ratn se traduce en elentorno 3D del software, haciendo por lo tanto difcil de

manipular el modelo o cambiar el punto de vista, sin hablar demaniobras complejas como la rotacin de objetos,intersecciones, etc.

Ejemplos de software libre para el modelado tcnico en3D:

SketchUp14: es fcil de usar, con una comunidad mundial de

usuarios y tutoriales en vdeo , pero de alguna manera limitado;est optimizado para la creacin de modelos arquitectnicossimples).

FreeCAD15: para Win/Mac/Linux, de cdigo abierto en 2D ymodelador paramtrico en 3D con una curva de aprendizajemuy pronunciada, una buena documentacin y una comunidadde usuarios que ayudan.

Blender16: potente software para Win/Mac/Linux de cdigoabierto, optimizado para las animaciones complejas yrepresentaciones de objetos en 3D y figuras; poco intuitivo ydifcil de dominar.

AutodeskTM Inventor Fusion17: es la aplicacin profesionalde CAD para Win/Mac, pero gratuita para uso no comercial;fue desechada y reemplazada por una versin basada en la

nube ms reciente: Fusion 360.

OpenSCAD18: no es una aplicacin sino un lenguaje deprogramacin para la generacin algortmica de modelos 3D,muy potente y verstil, muy difcil, pero vale la pena probarlo)


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Ejemplos de software libre para el modelado 3D artstico:

Sculptris19: para Win, Mac; es una aplicacin para esculturavirtual, reproduce el modelado en plastilina).

Autodesk 123D Design20: webapp para Mac, Win, iPad, tieneuna interfaz cmoda con muchas caractersticas).

A veces, para crear un simple modelo 3D es ms fcil yrpido utilizar uno de los muchos sitios web especializados queproporcionan herramientas visuales para una creacin fcil einmediata y/o modificacin de nuestro diseo (estasherramientas se llaman webapps).

Ejemplos de aplicaciones web para el modelado 3D:

TinkerCAD21 (ahora cerrado)

3Dtin22

ShapeSmith23

Cubify24

Autodesk 123D Design20

Como ltima nota sobre esta rpida visin general desoftware de modelado 3D vale la pena mencionar la recientellegada de aplicaciones similares para las tabletas tctiles comoel iPad de Apple, por ejemplo:

Netfabb, 3Dskope, KiwiViewer, vueCAD y MeshLab (visorespara archivos STL, no permiten crear o modificar modelos,todos son gratis).

Aplicaciones de Autodesk de la familia 123D: 123D Sculpt(para los modelos orgnicos " redondeados", es gratuito). 123D


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Design (para los modelos geomtricos "cuadrados", gratuito) y123D Creature (para la creacin de personajes, no es gratispero tiene un precio mnimo).

Autodesk 123D Catch(escaneo 3D con cmara iPad/iPhone,gratuito, se requiere una cuenta).

Modelos 3D en la web

Antes de empezar a crear nuestros propios modelos 3Ddando nuestros primeros pasos con una herramienta de

software ms o menos difcil, puede ser una buena idea echarun vistazo a los miles de modelos de otros fabricantesgenerosamente compartidos de forma gratuita en la web. Asque vamos a hacer un breve recorrido por los repositorios webms tiles de modelos 3D disponibles:

Thingiverse25: el repositorio utilizado por la mayora de losentusiastas de la impresin 3D de bajo costo para obtener y

compartir sus creaciones. Cuenta con ms de 50.000 modelos3D generados por los usuarios en su mayora diseados para laimpresin en 3D, pero a veces tambin para el corte con lseru otras tcnicas de artesana ms tradicional. Todo el contenidoes gratis para descargar y la mayor parte se puede imprimir confacilidad, pero es mejor comprobar si ya ha sido hecho porotros usuarios y con qu resultados (ver la seccin "quin lo hahecho" en la descripcin del modelo respectivo).

Autodesk 123D26: una pgina web con una gran cantidad deobjetos con archivos que se pueden bajar gratis despus deregistrarse; ya estn en formato STL.


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3D CAD browser27: el recurso de intercambio de modelos 3Den lnea para diseadores grficos CGI e ingenieros de CAD/CAM/CAE. Tiene muchos coches, animales, arquitectura ymucho ms. Como siempre, de descarga gratuita en muchos

formatos diferentes despus de registrarse. No todos losmodelos son adecuados para la impresin en 3D de bajo costo.

GrabCAD28: no hay necesidad de registrarse en este enormerepositorio web para descargar los archivos; hay muchosobjetos digitales 3D: desde pequeos tornillos y tuercas hastacoches de carrera completos con miles de piezas mecnicasperfectamente diseados; pero slo una pequea fraccin de

los modelos seran en realidad imprimibles en 3D, mientras quela mayora de los otros son maravillosos ejercicios complejosde representacin foto-realista en 3D.

Shapeways29: sitio web que ofrece numerosos y fantsticosdiseos subidos por los usuarios, pero casi nada es gratuito. Sepuede pagar para descargar algunos de los modelos osimplemente pedirle a Shapeways que los imprima en plstico

o metal (aluminio, latn, acero y tambin baados en oro oplata), quienes luego te los envan a un precio razonable, conla garanta de un resultado perfecto.

3D warehouse30: el repositorio de SketchUp, con cientos demodelos de todo tipo de objetos, pero se debe buscar concuidado para encontrar los imprimibles.

3D via31: un pequeo repositorio de modelos 3D que sepuede descargar de forma gratuita despus de inscribirse.

En la mayora de estos sitios web hay mltiples formatosde archivos que se pueden descargar, lo que permite una fcilmodificacin y personalizacin de los modelos; son tambin


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una gran fuente de ejerciciospara aprender a dominar lascapacidades del software demodelado 3D moderno.

Incluso en los lugares dondeslo los archivos STL estndisponibles, todava es posible!de forma nativa o medianteplugins! importarlos en unprograma de diseo 3Ddespus de la descarga,ganando as la posibilidad demodificarlos antes de imprimir.Los modelos de los ms famosos diseadores "amateur" (gentecomo Dizingof y Emmett en Thingiverse, por ejemplo) sondescargados e impresos por mucha gente e incluso se usandiariamente como base e inspiracin para la creacin denuevos y mejores modelos con mejor impresin (derivados),sin romper ninguna barrera moral o de derechos de autor

(copyright), o de licenciamiento, lo que es una situacinbastante comn desde hace tiempo para el cdigo de fuente(que es el fundamento de la filosofa del cdigo abierto), peroque no tiene precedentes en el mundo artstico o tcnico,normalmente ms preocupados por los derechos que tienen loscreadores de bloquear sus obras por medios legales o tcnicosen un intento (de todas maneras infructuoso) de impedir queotros las copien o modifiquen.

Incluso si no somos (todava) capaces de modificar losmodelos creados por otros, la posibilidad de que esta grancomunidad de makerscreativos tenga la capacidad de hacerlo,y la disponibilidad de tal vez ms de cientos de miles demodelos 3D que se pueden descargar gratuitamente, nos


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brindan a la vez el estmulo y el desafo para mejorar nuestrascapacidades de crear modelos para no quedarnos atrs en loque podra ser la prxima brecha digital: las personas capacesde crear todos los objetos 3D que necesiten o gusten y las que

no. Pero incluso si somos los afortunados, los diseadores dellado "creativo" de la brecha, hay otro pequeo paso quetenemos que dar antes de convertirnos en makers reales:tenemos que elegir nuestra impresora 3D (para comprarla oconstruirla, o ms a menudo para comprarla y construirla); lamquina que va a transformar nuestros hermosos diseosvirtuales en objetos 3D reales.

Hardware para impresin 3D

Probablemente podramos emplear centenares de pginasenumerando las caractersticas y funciones de las numerosasimpresoras 3D de bajocosto disponibles para la

compra (ya sea pre-ensambladas o como kitsdo-it-yourself); o lasmuchas otras que han sidodesarrolladas por losentusiastas del hardwareabierto, movimiento cuyosesquemas e instrucciones

de construccin estndisponibles para su descarga gratuita en Internet. De hecho,este es probablemente el peor (pero al mismo tiempo el mejor)tiempo para comprar una impresora 3D: demasiadas paraelegir, un mercado que est cambiando da a da con nuevosmodelos que vienen y viejos que desaparecen, y demasiadas y


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rpidas mejoras en la tecnologa que nos presenta cada mescaractersticas novedosas, nuevos materiales de impresin,impresoras ms veloces, ms confiables, resultados msprecisos, menores costos, y as sucesivamente ... Es bastante

difcil seguir todos estos desarrollos, adivinar qu sucederdespus, y an as ser capaz de decidir cul impresora comprarhoy.

En este punto es claro que cualquier consejo oinformacin que encontremos o creamos hoy e da estarobsoleta o simplemente equivocada en poco tiempo, y nodebemos caer en la tentacin de salir a buscar nuestra primera

impresora 3D pensando que va a ser el mejor modelo parasiempre. Es muy probable que no podamos definir cul sea elmejor modelo, ya que la eleccin depender de nuestrasnecesidades, intereses y capacidades. A lo mejor en 10 aos lascosas van a ser ms sencillas yhabr un modelo ganador en estatecnologa, o tal vez no, pero alpresente, la nica opcin que

tenemos es seguir este rpidodesarrollo sin necesariamentecambiar de modelo cada ao, peros examinando los nuevos modelosy mantenindonos al da sobre loscambios y lo ms importanteexperimentando en la medida enque nuestros recursos lo permitan

(entre los cuales, el tiempo es msimportante que el dinero,especialmente cuando escasea).

La eleccin ideal, al comprar una impresora 3D, es unmodelo que pueda ser actualizado y mejorado fcilmente, con


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un gran nmero de usuarios que haya experimentado con ella,desarrollada por gente inteligente que est tratando demejorarla siempre, resolviendo los problemas y explorandonuevas direcciones. Si preguntas cul es esa impresora, vas a

obtener diferentes respuestas de gente diferente, simplementeporque no hay una respuesta nica; pero afortunadamente haymuy buenas impresoras en el mercado, modelos interesantes,productos excelentes para escoger, y son diferentes porque laspersonas somos diferentes. Examinemos algunos de losmodelos de impresoras 3D de bajo costo ms comunes quepodemos considerar hoy en da. Las vamos a clasificar deacuerdo con la filosofa que hay detrs de su diseo,especificando que no hay fronteras precisas entre las tresgrandes categoras y que las impresoras las vamos a distribuiren un espectro continuo que va desde el extremo detotalmente abierto, control total para el usuario, su usorequiere bastante experiencia hasta el extremo opuesto detotalmente cerrado, mnimo control para el usuario,bienvenidos los novatos, entre los cuales habr todos los

grados intermedios posibles.La lista del autor de los mejores ejemplos de estudio (no

son necesariamente las mejores impresoras!) se da acontinuacin slo en calidad de sugerencia, de punto de inicio,y no es para nada una lista exhaustiva.

1. Impresoras 3D de estilo Hacker: do-it-yourself, hardwareabierto, totalmente personalizable.

RepRap32: una gran familia, casi un rbol de la evolucindelas impresoras 3D! Muchos vendedores las comercializan condiferentes nombres y marcas, pero todas en su mayora son


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variantes de uno de los principales diseos de RepRap, que sonlas siguientes:

Darwin: el modelo original, ahora reemplazado por el resto

de los diseos; Mendel / Prusa Mendel / MendelMax: con el caracterstico

marco triangular; Wallace y Huxley: dos modelos con un tamao de impresin

ms pequeo y una construccin ms simple;

Rostock: impresora-delta con diseo no cartesiano33: elcabezal de impresin es compatible y controlado por tresbrazos dispuestos en una configuracin piramidal y atados a

las columnas verticales, la cama es fija ); es un modelo"nico" e interesante.

Ultimaker34 : una impresora muy precisa, de los Pases Bajos.

Printrbot35: un conjunto de impresoras de bajo costo, queincluye algunos modelos porttiles; de los EE.UU.


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2. Impresoras 3D sin complicaciones: un buen compromiso:completamente pre-ensambladas y a la vez parcialmentepersonalizables -impresoras con menos "apertura ", pero msfacilidad de uso y previsibilidad.

Makerbot36 es una compaa de fama mundial que hapopularizado las impresoras 3D de bajo costo. Los dos modelosdisponibles en la actualidad son una evolucin de impresoraspopulares anteriores que probablemente fueron las primeras enser comercializados para un gran nmero de makers:

Replicator: tiene una opcin de doble cabezal que puede

imprimir en dos colores, o con dos tipos de plstico al mismotiempo, con marco de madera contrachapada y softwarededicado de cdigo abierto;

Replicator 2: un modelo ms reciente con un marco demetal resistente, menos abierta !por ejemplo, sus dibujos noestn disponibles en lnea como con la Replicator! pero esms confiable y fcil de usar. Adems, el software fue

actualizado (no es ms de cdigo abierto). Tambin hay unaversin 2X con doble extrusora y cama caliente.

Solidoodle37, con tres generaciones de impresoras 3Dasequibles que ofrecen tamao de impresin diferentes yopciones interesantes como una carcasa de aluminio resistentey una cama caliente.

Afinia Up!38 sus versiones "Plus" y "mini" son impresoras

verstiles "para el resto de nosotros " que sin ser frikisinformticos duros, an queremos un poco de libertad paraexperimentar.


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3. Impresoras 3D plug'n'play: "cajas negras" cerradas, muyfciles de usar, pero se permiten slo unos pocos ajustes paraobtener el resultado deseado, de manera similar a las modernasimpresoras lser (2D) o de inyeccin de tinta.

Cube39, la primera y ms conocida impresora de bajo costo

3D totalmente plug'n'play, con algunos compromisos enmateria de control y versatilidad, pero su uso no tienecomplicaciones; est diseada y anunciada para ser utilizadapor los no expertos en tecnologa e incluso por nios, con susoftware propio (slo para Windows), cartuchos patentados defilamento plstico y caractersticas como conectividad wiFi eimpresin directa desde la unidad USB.

Un buen anlisis comparativo sobre un grupo deimpresoras de diferentes categoras fue publicado en unnmero especial de la revista Make del invierno de 2013dedicado a la impresin 3D40. Es una lectura interesante (cuesta$ 6,99 para descargarlo como ebook o PDF y $9,99 para laimpresin en papel) tambin por sus instrucciones detalladas


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sobre impresin 3D para principiantes, software de modelado,etc.

Otra lista bastante completa de impresoras 3D ordenada

por precios (que van desde $ 400 hasta casi 25.000!) laelabor 3ders.org una buena fuentede noticias delmundo de lastecnologas de laimpresin 3D quese encuentra

gratuitamente en ladireccin:

http://www.3ders.org/pricecompare/3dprinters/

Se estima queen este momentohay ms de 100modelosdisponibles deimpresoras 3D debajo costodisposicin, bien sea como productos comerciales (quepodemos comprar en el mercado local o internacional), o comodiseos gratuitos disponibles en Internet bajo una licencia dehardware abierta (que podemos construir por nuestra cuenta).


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Reparar la malla para evitar el desastre

El archivo STL que hemos creado (o que otros han creado)utilizando algn software de modelado podra no estar listo

para su impresin, independientemente de cuanto cuidado sehaya puesto en el proceso de su creacin. Ni siquiera el mejorde los software libres en manos de un diseador amateur puedeevitar que algunos errores aparezcan misteriosamente en lasuperficie de los objetos; defectos como huecos, o caras alrevs. Estos son problemas tpicos que son casi inevitablescuando creamos modelos complejos que incluyen cavidades,intersecciones, o caras, o simplemente superficies curvas.

Idealmente, un modelo 3D imprimible debera ser estanco(es decir, un manifoldo variedad) y slido, no hueco. Podemos,por supuesto, disear objetos como vasos, o cuerpos vacosen general, pero, de hecho, estos siempre tienen una parteinterna que est llena y es slida (incluso si es una pareddelgada). La calidad de ser estanco del cuerpo del objeto es lanica propiedad que le permite a nuestro software de rebanado

(lo discutiremos en las pginas siguientes) distinguir conprecisin la parte interna y la externa del objeto para poderdecidir dnde y cundo extruir el plstico. Porque si hubieraaunque fuera un hueco microscpico en la aproximacinpoligonal de su superficie (llamada malla), ya no se podragarantizar la integridad de la superficie externa del objeto, nitampoco resultados correctos en el rebanado, y la impresinpodra terminar como un amasijo de plstico.


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Por esta razn, es siempre una buena prctica chequearestos problemas antes del rebanado, lo que puede hacerse conel software gratuito netfabb Studio Basic41, disponible paraWindows, Mac y Linux.


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"(

Si encontramos problemas, se pueden reparar regresandoal software de modelado o a travs del mismo netfabb, bien seacon un procedimiento automtico42 o manual43.

Otro software muy til es MeshLab44, que puede usarsepara el anlisis y manipulacin de la malla del objeto (es decir,para reducir su complejidad y el nmero de elementos45, ytambin para hacer conversiones entre los archivos de formatoSTL y muchos otrosformatos. Fuedesarrollado por elinstituto italiano de

investigacin ISTI-CNR, junto conestudiantes de launiversidad de Pisa,Italia. Estdisponible comocdigo abierto paraWindows, Mac y

Linux.

Software de rebanado

Este paso es tal vez el ms interesante del largo procesoque va desde la idea al objeto real tridimensional, porqueexpone claramente los detalles sutiles e ntimos de cmotrabaja una impresora 3D para convertir un filamento plstico

en bruto en nuestras hermosas creaciones. Preparar un modelo3D para imprimir es una combinacin delicada deconocimiento tcnico, ciencia y arte, y se necesita bastantetiempo para dominar este procedimiento.


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")

Antes de imprimirlo, nuestro modelo (grabado o exportadocomo archivo STL) debe primero convertirse en un conjunto deinstrucciones para la impresora (un formato comn es el g-code). Esta conversin se llama rebanado (slicing) porque el

modelo es rebanado en muchas capas delgadas horizontalesque se imprimirn en secuencia, y se lleva a cabo a travs deprogramas computacionales complejos llamados rebanadores(slicers).

De hecho, la informacin contenida en el archivo STL esde poca o ninguna utilidad para la impresora ya que consisteen slo una larga lista de coordenadas que

identifican los vrtices que componen las mltiples caraspoligonales de la malla del objeto.

La impresora necesita una informacin muy diferente: losmovimientos del cabezal y/o de la plataforma en las diferentesdirecciones X, Y y Z, la cantidad de plstico que debe extruir, yel tiempo exacto en el que debe comenzar y parar de extruir, latemperatura de la boquilla y de la plataforma de impresin, etc.

Esta conversin entre las coordenadas de los vrtices ylos comandos de impresin es una tarea pesada hablando entrminos de computacin y no puede manejarse en tiempo


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real debido a limitaciones de la CPU de la impresora mientrasimprime; as que esto tiene que hacerse previamente en uncomputador externo. Otra razn para hacerlo de esta manera esque el proceso de rebanado necesita de parmetros

adicionales que el usuario debera proporcionar, por ejemplo,la altura de las capas, slo por mencionar el ms obvio, perohay muchos ms. La interfaz grfica de un computador realhace que esta tarea sea ms fcil que cualquiera de laspantallas alfanumricas con algunos botones que es lo quecomnmente (a veces) tienen las impresoras 3D. Muchasimpresoras no tienen interfaz con el usuario, excepto por laconexin USB a un computador anfitrin y tal vez uninterruptor para encenderla.

El procedimiento estndar de rebanado se parece,entonces, a lo que se describe a continuacin:

1.

arrancar el programa de rebanado en un computadoranfitrin;

2.

cargar el archivo STL del modelo;

3.

traducir/escalar/rotar el modelo hasta que estadecuadamente posicionado en la plataforma deimpresin;

4.ingresar todos los parmetros que se necesitan para lacorrecta impresin;

5.

comenzar el proceso de rebanado y esperar hasta que sehaya creado el g-code;

6.enviar el g-code a la impresora usando una conexin USBo copiarlo en una tarjeta de memoria (normalmente SD omicroSD) para que sea cargado en la impresora.


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#*

Los dos primeros pasos son bastante obvios, pero eltercero puede necesitar informacin adicional. El software derebanado est configurado con todas las caractersticas de laimpresora 3D que se va a usar, as que ya conoce las

dimensiones de laplataforma deimpresin y puedemostrar la posicindel modelo conrespecto a dichaplataforma. El usuariopuede reposicionar elmodelo en los tresejes hasta que quedecentrado y reposeexactamente en la superficie de la cama (no debe quedarflotando en el aire), y debe poderse rotar si fuera necesario.La posibilidad de escalar las dimensiones del modelo estambin muy til porque en un archivo STL la unidad de

longitud no se especifica, as que puede suceder que elsoftware de modelado use centmetros, mientras que el derebanado espere milmetros, con el resultado de que el modelova a ser 10 veces ms pequeo, por lo que hay que re-escalarcalculando ese factor. Otra buena razn para recalcular porencima el modelo (unos 0.5% para ABS y un poco menos paraPLA) es para compensar el encogimiento del plstico cuando seenfre hasta alcanzar la temperatura ambiente: el coeficiente

trmico de expansin del ABS46

suele ser (46) 75#

10!6

K-1

,suponiendo que se solidifica a 100C y luego se enfra a 25Clo que dara un factor de contraccin de ~0.5%.

Durante el quinto paso, nuestro modelo 3D va a sercortado en muchas capas horizontales se transforma en un


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montn de rebanadas y cada una de ellas va a ser procesadapor separado para calcular la mejor trayectoria para que laboquilla deposite el plstico fundido en los sitios adecuados, loque refleja la forma en que el cabezal de impresin hace

realmente su trabajo, es decir, capa por capa.

Esta es laparte ms crticadel proceso deimpresinporque lacalidad final del

objeto impresova a estardeterminadacasicompletamentepor la adecuadaseleccin de losvalores que se

asignen a los diferentes parmetros de rebanado. Por estarazn, el cuarto paso es muy importante y deberamos aprenderel significado de al menos los parmetros de rebanado msimportantes.

Desafortunadamente, estos reciben diferentes nombres ydefiniciones en los pocos programas de rebanado que existen,de los cuales discutiremos los cinco ms usados (gratuitos):

Skeinforge, Slic3r, KISSlicer, Cura y MakerWare; todos ellosestn disponibles para Windows, Mac y Linux.


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##

La mejor manera de experimentar con los parmetros derebanado es seguir un orden lgico, y probablemente el mejores el utilizado por Slic3r:hay parmetros relacionados con el

modelo de impresora (que se cambian solo si cambias laimpresora), otros relacionados con el tipo de filamentoempleado, y finalmente, parmetros que pueden ser afinadospara una impresora especfica.

1.Ajustes de la impresora:

tipo de impresora / firmware;

tamao y desplazamiento de la plataforma de impresin,altura Z max: un valor tpico para el sobre de impresin de lasimpresoras comunes es 20x20x20 cm;

nmero de extrusoras, dimetros de las boquillas, otrosparmetros para la extrusin.

2. Ajustes de los filamentos:

dimetro del filamento: debe ser una medida real exacta, elvalor nominal no es lo suficientemente bueno para el clculocorrecto de la longitud del plstico que se va a extruir;

el factor de proporcionalidad (o multiplicador, o densidad deempaquetado): se utiliza para compensar la expansin del


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plstico cuando se funde; es 1 para PLA y 0,9 o menos paraABS;

extrusora y temperatura de la cama (puede ser diferente para

la primera capa);

ventilador de enfriamiento.

3. Ajustes de impresin:

altura de la capa (puede ser diferente para la primera capa):por lo general entre 0,1mm y 80 % del tamao

de la boquilla, 0,25 mmes un valor tpico;

nmero de conchas /permetros o grosor delas paredes: el aumentode este valor har que elobjeto sea ms robusto;

nmero / grosor superior / inferior de las capas: igual que elanterior;

porcentaje de relleno: la cantidad de plstico que se utilizarpara la mayor parte delobjeto; va, normalmente,desde 0 % (objetoshuecos) a 50 % (partes

slidas, muy fuertes). Msde 50 % se utilizararamente, y los valorestpicos estn alrededor de10 a 20 %;


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patrn de relleno: es el patrn utilizado para crear el relleno,los ms usados son cuadrados (rectilneos) o hexgonos;

velocidad de impresin (para las diferentes tareas): este ajusteest muy relacionada con la temperatura de la boquilla, el tipode filamento y la calidad de construccin de la impresora (y lacantidad de lubricacin utilizada para ejes y engranajes); unavelocidad lenta por lo general ayuda a conseguir mejoresimpresiones;

falda (skirt) y borde: la

falda es la cantidadadicional de plsticoextruido antes de laimpresin real con el finde evitar una boquillavaca al iniciar laimpresin; el borde(brim) es un grosoradicional del filamentoen la primera capa paraque el objeto se adhieramejor a la cama;

balsa (raft) y soporte: la balsa es otra manera de mejorar laadherencia del objeto a la cama por medio de una o dos capasde una red de filamentos de plstico adicional; mientras que el

soporte es una estructura esponjosa especial de plsticoconstruida desde abajo para apoyar las partes del objeto que de


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otra manera no se podran imprimir, porque tienen colgantes(overhangs);

otros ajustes avanzados.

A la izquierda: soporte. A la derecha: balsa

Las impresoras basadas en FDM no pueden producirestructuras de tipo estalactita o con colgantes muy grandes yaque no tendran soporte durante la impresin. Si no pueden serevitadas, se puede aadir al objeto una estructura delgada extrade soporte, que puede desprenderse o cortarse despus determinar la impresin. Muchos programas de rebanado pueden

crear automticamente estas estructuras de soporte. La mayorade las impresoras manejan colgantes de hasta 45 grados sinnecesidad de ajustes especiales.

El modelo 3D debera rotarse para evitar las piezas concolgantes (antes del rebanado), y se puede colocar un


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ventilador dirigido hacia la pieza durante la impresin paraenfriar el filamento tan pronto como sale de la boquilla y antesde que pueda gotear y arruinarnos la impresin. Finalmente, sepuede activar el uso de material de soporte en el software de

rebanado, si es necesario. Esto es un problema, porque elproceso usa ms plstico, se tarda ms en imprimir y despushay que eliminar el material de soporte con un cuchillo.

Como ya mencionamos, los diferentes programas derebanado pueden usar nombres diferentes para los mismosajustes, y a veces usan parmetros que se definen de maneradiferente (por ejemplo, nmero de permetros/conchas en

lugar de grosor de las paredes, etc.), as que es importanteentender bien el lenguaje y las definiciones del programarebanador que vamos a usar en nuestra impresora.

Veamos rpidamente los cinco programas de rebanado(gratuitos) ms utilizados:

Skeinforge47: probablemente el programa rebanador msantiguo; es un conjunto de scripts escritos en Python ypublicados bajo licencia GPL; fue el mecanismo de rebanadopredeterminado de la Makerbot Replicator original (integradoen el software ReplicatorG) y de muchas impresoras RepRap3D. Todava est presente como opcin en MakerWare (elprograma que tom el lugar de ReplicatorG para el control delas impresoras Makerbot ms recientes) y en el otro programabastante comn (gratuito), Repetier-Host. La interfaz de usuario

no es amable, y algunos ajustes son bastante confusos. Slic3r48: un mecanismo de rebanado moderno, de cdigoabierto, desarrollado activa y completamente; es ampliamenteapoyado por los fabricantes de impresoras y presentado comoopcin principal en Repetier-Host.


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Les ahorra a los usuarios muchosproblemas con su funcin de

registrar los diversos parmetros derebanado lgicamente agrupadosen diferentespresets.

KISSlicer49: tiene una interfaz grfica sencilla y la pretensinde ser rpido y fcil de usar;puede ser una buena opcin paralos principiantes de la impresin3D. Una versin "pro" que aadesoporte para mltiples extrusorasy mltiples objetos (y algunasotras caractersticas adicionales)tambin est disponible por unprecio de $42 ($25 para los"usuarios de educacin).

Cura50: desarrollado porUltimaker con el objetivo dehacer la impresin en 3D loms fcil y gil posible.Incluye todo lo necesario para

preparar un archivo 3D para laimpresin y para imprimirlo, yest totalmente preconfiguradopara trabajar con la impresoraUltimaker 3D.


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#)

MakerWare51: softwarebonito y fcil de usar para

controlar las impresorasMakerbot Replicator yReplicator 2; tambin ofrecesu propio mecanismo derebanar optimizado paraobtener resultados ms fuertes,ms rpidos y ms consistentes. Adems, Skeinforge tambinpuede seleccionarse como mecanismo de rebanado integrado.

La eleccin entre los diferentes mecanismos de rebanadono tiene que ver solo con las preferencias personales o la listade prestaciones de las diferentes opciones: algunas impresorasrequieren estrictamente el uso de uno o dos rebanadoresespecficos. Un ejemplo de esto es la Makerbot Replicator 2,cuyo ltimo firmware puede slo usar una versin nueva (eincompatible con las versiones anteriores) de g-code llamado

.x3g, de manera que necesita MakerWare o ReplicatorG, losnicos programas rebanadores que pueden generar este tipo dearchivos. En otros casos, los fabricantes de la impresora hacenuna recomendacin estricta de usar un rebanador especfico,como en el caso de la Ultimaker que recomienda Cura.Finalmente, la eleccin del rebanador puede dejarse totalmenteal usuario con absoluta libertad para conducir unacomparacin cientfica y cuidadosa de los resultadosproducidos por los diferentes programas de rebanado cuandose enfrente a algunos modelos complejos llamados tests detortura52.


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Filamentos Plsticos

En este momento (primavera del 2013) hay dos tipos deplstico ampliamente usados para la impresin 3D de bajocosto, y unos cuantos ms que son menos comunes. Lo que esinteresante es que se estn desarrollando y probando msplsticos lo que ofrecer una gama mucho ms amplia de

caractersticas fsicas, qumicas y mecnicas, y abrir el caminoa una serie de nuevas aplicaciones para la impresin 3D. Ladisponibilidad de nuevos materiales de impresin puedecambiar rpidamente el mercado del filamento.


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Los filamentos plsticos ahorase fabrican en dos dimetrosestndares: 1,75 mm y 3,0mm. El filamento de 3,0 mm

es de alguna manera unestndar ms antiguo y poco apoco est siendo eclipsado por

el de 1,75 mm que se puede empujar un poco ms fcilmente,se controla un poco mejor y a veces deja menos colas colgandoa los lados del objeto. De todos modos, muchas impresorasactuales siguen utilizando filamento de 3 mm, que a veces es

un poco menos caro que el de 1,75 mm.

PLA

El filamento de plstico ms comn est hecho de cidopolilctico (o polilactida, abreviado PLA53), un plsticobiodegradable y respetuoso del medio ambiente derivado delalmidn. Su temperatura de fusin es de 180-230 C. No huelemal cuando se imprime y los gases no son peligrosos, por loque no requiere medidas de seguridad especiales o ventilacinforzada.

Se pega bien en la cama de impresin a temperaturaambiente (no requiere la opcin de cama caliente, ms cara),pero slo si la plataforma est cubierta con cinta azul (tambinun producto de bajo costo que debe ser reemplazado de vez encuando, ms que todo porque a veces se daa al retirar el

objeto de la plataforma).

Los objetos impresos en PLA son robustos perorelativamente frgiles, y no se puede utilizar cuando se necesiteresistencia a alta temperatura (como algunas partes de la mismaimpresora 3D).


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Pero se recomienda el uso de una cama caliente porque ayudaa reducir la deformacin en la impresin de objetos grandes.

La ventaja del ABS sobre el

PLA es que los objetosresultantes son ms robustos,menos frgiles y pueden resistirtemperaturas ms altas. Elfilamento ABS es fcil deadquirir en muchos colores,incluyendo variedades conbrillo, con brillo en la oscuridad,

oro y plata; e incluso colores que cambian con latemperatura58, por ejemplo, azul/verde por debajo de 30 C yamarillo/verde por encima, por lo que los objetos impresos coneste tipo de filamentos son sensibles a la temperatura corporal.

Nylon

Taulman59 produce el filamento 618 Nylon que tienealgunas caractersticas interesantes, entre ellas la flexibilidad,ligereza y resistencia qumica. Debe ser extruido a unatemperatura superior en comparacin con PLA o incluso ABS(alrededor de 245 C), pero no hay produccin de vapores uolores, y se pega bien en la cinta azul. Se utiliza para laimpresin de partes mecnicas que necesitan alta resistencia ala rotura y una superficie de friccin muy baja; pero otro usopotencial muy interesante es para la impresin de prtesis a

medida y partes relacionadas con la medicina ya que el nylones inerte para el cuerpo humano (aunque no est oficialmenteaprobado por la FDA, al menos por ahora). El costo defilamento de nylon es ms del doble que el del PLA o el ABS, elnico color disponible es blanco (natural) y la nica fuente esTaulman.


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PC

El Polycarbonato60 (PC), es un material plstico muyresistente y duradero con alta claridad ptica y alta temperatura

de fusin (unos 270 a 300 C). A pesar de que se utiliza enmuchas producciones industriales (por ejemplo, los CD y losDVD estn hechos de policarbonato) las primeras pruebas conlas impresoras 3D de bajo costo comenzaron apenas en 201261y todava hay pocos fabricantes de filamento de PC y lo vendenbastante caro: unos 90 $/kg.

PVA

El alcohol de polivinilo es un polmero plstico soluble enagua que puede ser utilizado para la impresin de lasestructuras de apoyo para objetos en PLA y ABS; se disuelvefcilmente en agua caliente y deja una superficie perfecta delobjeto, con lo que se simplifica el proceso (por lo generalbastante tedioso) de retirar el soporte. La temperatura deimpresin es de alrededor de 170C y nunca debe superar los200C. El filamento de PVA tambin es bastante caro: unos90$/kg

HIPS

El Poliestirenode alto impacto62(High-impact Polystyrene:HIPS)es un filamento de plstico soluble en limoneno; a vecesse usa para construir estructuras de apoyo (especialmente paraABS) que se pueden quitar fcilmente sin trabajo mecnico. El

limoneno es un disolvente natural que se extrae de la cscarade los limones y otros ctricos. La impresin en HIPS requiereuna temperatura de alrededor de 230C. El costo del filamentoHIPS es de unos 40 $/kg.


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$%

Otros tipos de plstico

LAYWOO-D3 es un filamentobasado en madera producido

recientemente63. Tcnicamente es uncompuesto madera-polmero quecontiene madera reciclada y puedeusarse para imprimir objetos que vana tener una apariencia de madera(incluso con los tpicos anillos decrecimiento). Las otras caractersticasson parecidas a las del PLA, pero elprecio es muy alto, rondando los100$ /kg y se necesita aplicar ciertostrucos64para cambiar el color de losanillos. Para concluir, ha habidoalgunos experimentos con plstico conductor65 pero laresistencia del mismo es todava demasiado alta y todava nohan logrado desarrollar un producto comercial.

Imprimir

A este punto, ya deberamos tener a nuestra disposicinuna impresora seleccionada cuidadosamente, lista para suinauguracin; un filamento con el dimetro adecuado para laimpresora y con el color apropiado para los propsitos denuestro diseo y un archivo g-code producido por el software

de rebanado adecuadamente configurado de acuerdo con laspropiedades que queremos imprimirle a nuestro objeto. Hallegado el tiempo de encender la impresora y de conectarla alcomputador anfitrin y de comenzar el procedimiento decalibracin:


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1.El primer problema a resolver ser el de encontrar losparmetros correctos para las conexiones: la mayora de lasimpresoras, a pesar de estar conectado a travs de USB,utilizan internamente un chip para conversin de USB a

serial para proporcionarle a la CPU un flujo de datos en serie(tipo RS-232); esto significa que la velocidad de la lneaserial, el nmero de bits de arranque/parada y paridad y elprocedimiento de toma de contacto (handshaking) tienenque coincidir con los valores correctos.

2.Cuando finalmente se establezca la conexin despus dealgunos ensayos y errores, podemos empezar a mandar las

instrucciones de g-code a la impresora para chequear quetodo est trabajando bien. Un buen procedimiento decalibracin debera incluir la prueba de todos los sensores defin de recorrido (end-stop), los de temperatura y de losmotores paso a paso.

3.

Cuando se hayan pasado todas las pruebas, podemos hacerel nivelado de la cama de impresin: lo ideal es tener una

plataforma que sea lo ms plana posible y perfectamenteparalela en todas las direcciones a los ejes del cabezal mvilde impresin. Para obtener este objetivo tenemos que moverel cabezal en todas las direcciones comparando su posicinvertical con la de la plataforma y corrigiendo el nivel de estaltima por medio de tornillos, subiendo o bajando las cuatroesquinas de la plataforma.

4.

Despus del nivelado, se debera limpiar cuidadosamente laplataforma y cubrirla con el material adecuado: puedehacerse con una o dos capas de cinta azul (para PLA) o cintaKapton (para ABS), o el material que sea apropiado paraotros tipos de plstico.


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5.Si vamos a usar filamento ABS, no se debera pre-calentar lacama de impresin.

6.El prximo paso es cargar el filamento: para esto necesitamos

calentar el cabezal de impresin (es decir, la boquilla) yaccionar el engranaje de extrusin, bien sea a mano oactivando el motor paso-a-paso de extrusin. Luego deextruir un poco de plstico ya estaremos seguros de que laboquilla est llena con el plstico y de que est lista para laimpresin real.

7. Ahora cargamos el g-code correspondiente al objeto que

queremos imprimir bien sea mandndolo por la conexinUSB o guardando el archivo en una tarjeta SD (o micro SD) yluego cargndolo en la impresora (si esta tiene un lector detarjeta incorporado).

8.Finalmente, podemos empezar la impresin. Ha sido unalarga jornada y nos merecemos un descanso y hasta un cafmientras esperamos que le impresora termine y el objeto se

haya creado a partir de un filamento plstico en bruto.

El tiempo de impresin de un objeto hueco de pocoscentmetros de ancho es de unos 10-20 minutos, mientras quepara un objeto del tamao de una manzana el tiempo seincrementa a una hora o ms (dependiendo de la resolucin,relleno y velocidad de la impresora). La impresin de objetosms grandes puede tomar fcilmente 10 horas, y si adems son

complejos, o con un relleno slido, el tiempo se eleva a 50 oms horas.

Como consejo de precaucin, puede ser peligroso dejaruna impresora 3D sin vigilancia mientras est imprimiendoporque algunas de sus partes tendrn temperaturas constantes


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$(

de 200C o ms, hay plstico fundido saliendo por la boquilla,hay presencia de electricidad, partes que se mueven, motoresen marcha y a menudo tenemos un marco de madera que tienepoca proteccin anti-fuego. Cuando las cosas salen realmente

mal, una impresora 3D puede ser tan peligrosa como unaimpresora lser con todas sus piezas calientes.

Muy a menudo nuestro resultado va a ser un amasijo deplstico que no tiene nada que ver con nuestro modeloinicial66. Pero a menudo, tambin, la recompensa es laimpresin exitosa de nuestra idea inicial que ahora se haconvertido en un objeto 3D real a partir del cual podemos

continuar con nuevos experimentos e incluso mejoresresultados.

De izquierda a derecha: Ideal, probable, el peor de los casos


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$)

Acabado

Despus de que la impresora haya terminado de imprimirun objeto, vale la pena dejarla reposar un par de minutos para

que todas las partes se enfren, y en el caso de ABS sertambin mucho ms fcil para separarlo de la cama. Acontinuacin puede que haya que remover la balsa y/o lasestructuras de soporte, con la ayuda de un cuchillo afilado o uncter (cutter).

Proceso de limpieza: antes (izquierda) y despus (derecha)

Como paso adicional, y si quisiramos un acabadobrillante, la superficie del objeto puede pulirse con papel de lija(con precaucin para no daar la superficie delicada), o pormedio de solventes qumicos (por ejemplo, Acetona67

vaporizada para ABS u otros solventes68 para PLA, conprecauciones ya que algunos de estos qumicos son muy


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La impresin 3D casera con mquinas baratas, y en elfuturo con uso de plstico reciclado69 es una verdadera

novedad, incluso ennuestro mundo tecnolgico

actual; pero es tambinuna revolucin de lamanera en que nos vemosa nosotros mismos: al sercapaces de crear algonuevo slo con la ayudade nuestra imaginacin yde asistentes mecnicosasequiblesy amistosos (sonnuestros amigos porque

conocemos sus mecanismos internos y sabemos cmofuncionan), sabemos que podemos abrirle la puerta a un futuroincreble de dispositivos de fabricacin personal y de nuevasaplicaciones que an hoy no podemos imaginar. Un nuevomundo comenzar a partir de nosotros.

Nota: Los precios y caractersticas mencionadas en este artculoson actuales para la fecha en que fue escrito en abril de 2013.

Reconocimientos

El autor quiere agradecerle a Daniel Pietrosemoli por

haberle hecho conocer el maravilloso mundo de la impresin3D de bajo costo; a Ermanno Pietrosemoli, por haber servidode puente de comunicacin entre Daniel y yo; a EnriqueCanessa por su flujo de ideas enriquecedor, por los desafos, ypor su fe en el poder del enfoque cientfico en la resolucin delos problemas planteados durante la impresin de algunos


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%"

objetos matemticos muy complejos; a Jonathan Gatti por suconstante ayuda y apoyo durante las impresiones y por ltimo,pero no menos importante, a Gaya Fior por su valioso apoyo ypor las muchas correcciones que le hizo a mi enrevesado

ingls-italiano, y por armar (con Jonathan y Ermanno) lamayora de mis impresoras mientras yo andaba ocupado enotras tareas; y por la investigacin que hizo sobre softwares demodelado de impresin 3D y repositorios de modelos,informacin que he usado ampliamente para escribir partes deeste artculo.

Referencias

1 http://en.wikipedia.org/wiki/Laser_printing

2 http://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing

3 http://en.wikipedia.org/wiki/Stratasys

4 http://en.wikipedia.org/wiki/Fused_deposition_modeling

5 http://en.wikipedia.org/wiki/Selective_laser_sintering

6 http://en.wikipedia.org/wiki/Powder_bed_and_inkjet_head_3d_printing

7 https://archive.fosdem.org/2010/interview/adrian-bowyer

8 http://adrianbowyer.net

9 http://reprap.org

10 http://en.wikipedia.org/wiki/Maker_culture


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%$

28 http://grabcad.com/library

29 http://www.shapeways.com/gallery

30 http://sketchup.google.com/3dwarehouse/

31 http://www.3dvia.com/users/models

32 http://reprap.org/wiki/Build_A_RepRap

33 http://reprap.org/wiki/Rostock

34 http://www.ultimaker.com

35 http://printrbot.com

36 http://www.makerbot.com

37 http://www.solidoodle.com

38 http://www.pp3dp.com

39 http://cubify.com/cube/

40 http://blog.makezine.com/volume/make-ultimate-guide-to-3d-printing/

41 http://netfabb.com/basic.php

42 http://www.3daddfab.com/blog/index.php?/permalink/Automatically-Repair-STL-Files-in-2- Minutes-with-netfabb.html

43 http://3daddfab.com/blog/index.php?/permalink/Use-netfabb-to-Manually-Repair-STL- Holes-Edges-and-More.html

44 http://meshlab.sourceforge.net


55/56

%%

45http://www.shapeways.com/tutorials/polygon_reduction_with_meshlab

46 http://www.engineeringtoolbox.com/linear-expansion-coefficients-

d_95.html

47 http://fabmetheus.crsndoo.com/wiki/index.php/Skeinforge

48 http://slic3r.org

49 http://kisslicer.com

50 http://wiki.ultimaker.com/Cura

51 http://www.makerbot.com/makerware/

52 http://solidoodletips.wordpress.com/2012/12/04/slicer-torture-test/

53 http://reprap.org/wiki/PLA

54 http://www.faberdashery.co.uk/products-page/

55http://reprap.org/wiki/ABS

56 http://www.protoparadigm.com/blog/2013/03/testing-aqua-net-hair-spray-for-3d-printer- bed-adhesion/

57 http://www.ivanbortolin.it/?p=752(en italiano)

58 http://afinia.3dcartstores.com/ABS-175-mm-Filament--Color-Change-BlueGreen-to- YellowGreen_p_40.html

59 http://www.taulman3d.com/618-specifications.html

60 http://reprap.org/wiki/Polycarbonate

61 http://www.3ders.org/articles/20120101-experiment-polycarbonate-with-diy-3d- printer.html


56/56

62 http://www.filaco.com/product-info/

63 http://www.3ders.org/articles/20130204-wood-filament-laywoo-d3-suppliers-and-pricecompare.html

64 http://www.tridimake.com/2012/10/shades-of-brown-with-wood-filament-via.html

65http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0049365

66 http://www.thingiverse.com/thing:44267/copies

67 http://blog.reprap.org/2013/02/vapor-treating-abs-rp-parts.html

68 http://www.thingiverse.com/thing:74093

69http://www.perpetualplasticproject.com/Perpetual_Plastic_Project/Project.html

guia de impresion 3d.pdf

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