Impresión 3D: ¿Ilusión o realidad?

¿Qué se puede construir mediante impresión 3D a día de hoy? ¿Con qué materiales? ¿Hasta qué punto son funcionales una minifalda, una turbina de avión o un órgano humano impreso de esta forma?

La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, lleva ya varios años entre nosotros. Como muchas tecnologías emergentes, pasó por un periodo de burbuja publicitaria en el que a veces se percibió más como una moda que como un avance rompedor capaz de transformar los métodos de fabricación tradicionales.

Sin embargo, en los últimos años hemos comenzado a ver que las expectativas se acercaban a la realidad. Según las previsiones de Wohlers Associates, Inc. de 2015, el mercado de la impresión 3D podría al fin estar listo para despuntar. Se prevé que crezca de unos 7.000 millones de dólares en 2016 a 21.000 millones en 2020.

El estudio de Wohlers indica que la cuota de mercado es del 40% en Norteamérica, del 28% en Europa y del 27% en Asia. Según el informe, «los sectores de la electrónica de consumo y del automóvil representan cada uno el 20% de la facturación de la impresión 3D [...] y utilizan la tecnología principalmente para fabricar prototipos. Por ejemplo, los fabricantes de teléfonos móviles poco a poco van adoptando la impresión 3D para producir –además de prototipos– algunos componentes».

La industria de los instrumentos médicos es el tercero que más emplea la impresión 3D, sobre todo para producir en masa artículos personalizados, como audífonos. De hecho, la práctica totalidad de los fabricantes estadounidenses de audífonos ha adoptado la impresión 3D en menos de quinientos días.

Con todo, a pesar de las previsiones de crecimiento, el mercado aún está por explotarse. La cuota de mercado actual de los materiales impresos por 3D es minúscula. Según Wohlers Associates, Inc., la impresión 3D acabará por hacerse con el 5% de la capacidad de fabricación internacional, lo que convertiría el sector en una industria de 640.000 millones de dólares.

Impresión por inyección de tinta con secado UV

La impresión por inyección de tinta más popular es la que emplea tintas acuosas, como las que se usan en oficinas y hogares de medio mundo. Estas máquinas imprimen una imagen digital sobre papel u otros soportes al inyectar gotas de tinta con un precisión extrema.

Las tintas acuosas necesitan soportes especiales a fin de minimizar la cantidad de tinta absorbida y, en la producción de mayor volumen y en aplicaciones más profesionales, las impresoras por inyección de tinta incluyen sistemas de secado sofisticados para eliminar el agua del papel y dejar solo los pigmentos de la tinta.

Las máquinas que usan tintas de secado UV producen impresiones mucho más duraderas. Con el secado UV, se utilizan luz ultravioleta y luz visible para provocar una reacción fotoquímica que genera una red de polímeros entrecruzados. Así, la tinta se seca al instante y se adhiere de manera óptima a una gama amplia de soportes. Se trata, además, de un proceso con disolventes rápido que genera poco calor y sirve para imprimir, barnizar, decorar y, sí, imprimir en 3D.

Existen varios tipos de impresoras 3D según el tipo de material que empleen –polvos, filamentos, líquidos-, pero todas funcionan igual: depositan el material en capas para crear el objeto en cuestión. Este proceso se conoce como fabricación aditiva, que se diferencia de modelos de fabricación tradicionales en los que, para producir un objeto, se elimina material perforando, fresando o torneando, por ejemplo.

Como la fabricación aditiva es un proceso digital, permite crear tanto unidades sueltas como series largas de un mismo objeto a un coste por pieza relativamente bajo. 

Impresión 3D: El método Mimaki

Existen diversos enfoques a la hora de imprimir en 3D. En este contexto, Mimaki ha adoptado un método según el cual la impresora inyecta capas sucesivas de tinta, que se seca al instante mediante luz ultravioleta hasta que el objeto queda formado por completo. En el proceso de conformado, el modelo o la pieza 3D se va formando con precisión mediante la acumulación de capas finas en la bandeja de formación.

En el caso de partes salientes o formas complejas que necesitan soporte, la impresora 3D inyecta un material de sostén que luego se puede desechar. La máquina emplea leds para secar la tinta, lo que reduce el consumo energético, y se diferencia de otras impresoras 3D en varios aspectos:

• Puede imprimir objetos a todo color con más de diez millones de tonos. Los perfiles cromáticos sirven para garantizar colores exactos y homogéneos. De este modo, no hace falta pintar los objetos posteriormente, lo que ahorra tiempo y mano de obra.
• Incluye tinta blanca, así como un barniz transparente que da más viveza al resultado final.
• El material de soporte puede eliminarse fácilmente con agua, por lo que no hace falta cortar etiquetas ni soportes manualmente, una tarea que suele ser muy laboriosa.
• Permite conformar objetos de 50 x 50 x 30 cm máx., mayores que con otras impresoras 3D comparables.

Gracias a su dilatada experiencia en tecnologías de impresión por inyección de tinta con secado UV, Mimaki ha equipado la 3DUJ-553 con funciones propias patentadas como la unidad de comprobación de boquillas (NCU) o el sistema de circulación de tinta, que evita que las boquillas se obstruyan. 

Mimaki mostró por primera vez su equipo de impresión 3D en la exposición FESPA 2017 en Hamburgo.

Las boquillas de los cabezales se verifican automáticamente para evitar fallos, pero, en caso de que se produzcan, las boquillas pueden reemplazarse sin tener que parar de imprimir. Además, la máquina lleva una cámara interna para que el operario pueda supervisar el estado de la impresión.

Aparte de para la fabricación aditiva, la Mimaki 3DUJ-553 también tiene otras aplicaciones:

• Fabricación de prototipos en la fase de diseño.
• Fabricación de prototipos a todo color para pruebas de mercado.
• Impresión de piezas de prueba.
• Creación de modelos para arquitectura, construcción naval, plataformas petrolíferas y gasísticas y otras industrias en las que antes debían fabricarse manualmente.

Impresión 3D: ha llegado la hora

Es el momento de la impresión 3D. Tras muchos años de desarrollo y experimentación, son muchas –y muy diferentes– las empresas que están adoptando la impresión 3D para aplicaciones diversas. A medida que la tecnología evolucione, la viabilidad económica de los objetos fabricados por impresión 3D seguirá aumentando respecto a los métodos tradicionales.

Ya sean recambios impresos en el espacio para la Agencia Espacial Internacional, elementos de interiorismo para el hogar, maquetas arquitectónicos realistas o meros artículos promocionales, el potencial de la impresión 3D es ilimitado.

Además, a medida que el mercado pida cada vez más personalización y versiones –con el consiguiente aumento del nº de referencias–, exija fabricar más piezas y otros artículos en el lugar de destino, y las series sean cada vez más cortas, la demanda de impresión en 3D irá en aumento.

Los especialistas de Mimaki están a su disposición para informarle sobre la impresión 3D y el enfoque de Mimaki para la fabricación aditiva, o para darle ideas sobre la manera como esta tecnología puede mejorar su negocio.