Impresión 3D: crecen las aplicaciones en formato gigante

Con la impresión 3D, los innovadores están encontrando formas de escalar el tamaño y con diferentes enfoques producir impresiones gigantes.

Por: Laszlo Beke, Fundador de BekeSantos.

Ya estamos frente a una nueva impresión 3D en formatos gigantes que permite fabricar objetos grandes como botes o puentes, complementando lo ilustrado en el artículo Casas construidas con impresión 3D en 24 horas. La impresión 3D llegó en forma comercial en los años 1990 y generalmente se ha utilizado para hacer cosas pequeñas como prototipos, componentes de motores de aviones o coronas dentales. El objeto más grande que una impresora 3D podía producir ha estado determinado por el tamaño mismo de la impresora. Típicamente no mucho más grande que una nevera casera. Los innovadores están encontrando formas de escalar el tamaño y con diferentes enfoques expandir las aplicaciones para producir botes, estructuras de concreto, polímeros e incluso metales pesados. La revisión de algunos ejemplos, transmite claramente lo impresionante de la amplitud y variedad de las soluciones logradas.

Botes

La construcción de botes es un proceso prolongado y tedioso que toma meses completar. Bien sea para una embarcación de fibra de vidrio o para una de planchas de madera clavadas. En la Universidad de Maine ya están probando  un bote patrulla de 8 metros, que se construyó en 72 horas usando una impresora 3D gigante. Disminuyendo dramáticamente el costo y el tiempo para producir las naves.

La impresora se logra escalar al suspender la boquilla o pico que extruye la tinta en una grúa. Bajo el control de una computadora, el pico se mueve en forma horizontal para construir capa por capa el objeto deseado. Al completar una capa, el pico es elevado ligeramente para depositar la siguiente capa hasta que se completa el objeto. Actualmente puede hacer objetos de 30 mts. de longitud, 7 mts. de ancho y 3 mts. de alto y las dimensiones son fácilmente ampliables. La tinta es una resina termoplástica fundida que contiene fibras de carbono. Se está probando un compuesto, usando fibras de celulosa llevando el producto a un contenido de madera del 50% y el cual sería tan fuerte y ligero como el aluminio.

Concreto

Ya se han impreso moldes especialmente diseñados para coladas de concreto, fabricadas de un compuesto de plástico reforzado con fibra de carbono. Este ha podido sobrevivir hasta 200 vertidos comparado con los 3 o 4 de la versión tradicional de madera. La impresión de sub-unidades de concreto precolado en las condiciones de una fábrica y posteriormente ensambladas en la obra puede ser una mejor solución para estructuras complejas y artísticas. Para ello se imprimirán estructuras de concreto en forma directa.  Estas se hacen con un par de brazos robóticos que extruyen el concreto mezclado con fibras de polietileno para imprimir secciones de concreto precolado que se ensamblan posteriormente.  Se utilizó en China para producir la réplica de  un arco de piedra construido alrededor del año 600 de la era moderna.  Dicha réplica tomó 450 horas, comparado con los 10 años del original.

Polímeros

Ya existen prototipos para fabricar objetos, hechos con polímeros. Pueden llegar a tener 4 metros de altura con una sección transversal de 1 m2. Se logra crear el producto  extrayendo objetos sólidos de un fondo poco profundo de polímero líquido. La impresora escala un proceso industrial existente que comienza con un polímero líquido dentro de un recipiente con una base transparente. Una imagen ultravioleta de las capas a construir se proyecta a través de la base. Esta dispara una reacción química que cura una capa correspondiente del polímero inmediatamente sobre la base, de manera que se solidifica sobre la luz proyectada.

Una innovación adicional permite tener una película de aceite fluido a través de la base transparente, que se comporta como un “teflón líquido” e impide que el polímero se adhiera a la base y remueve el calor generado durante la cura. También puede imprimir resinas que contienen materiales como carburo de silicio y con esto producir una cerámica resistente al calor.

Metales pesados

La tarea más difícil para la impresión 3D es la impresión de objetos metálicos. Sin embargo, ya se ha logrado crear métodos que han permitido imprimir una bicicleta ligera y un puente pedestre de acero inoxidable de 12 metros de longitud que cruza un canal de Amsterdam.  La forma más práctica de imprimir metal es derritiendo capas sucesivas de un polvo metálico usando un rayo electrónico o laser. Para impedir la oxidación del polvo se usan robots grandes que utilizan distintos tipos de soldadores “mig” (metal-gas inerte). Estos funcionan alimentando un electrodo sacrificatorio hecho de alambre a través del soplete soldador, que logra que el calor del arco y el metal adyacente se suelden y fusionen.

Contiene información de “Giant 3D printers for making boats, bridges, buildings and rockets” https://econ.st/2OeWmS2 y “A 3D Print-Out You Could Call Home” https://nyti.ms/2CoXk8M,  También aparece en mi blog http://bit.ly/33UPuis.