Información sobre las impresoras 3D -Miguel Granero -Alberto Yúfera

1. IMPRESORAS 3D
Miguel Granero Ramos
Alberto Yúfera Daza
IES Vicente Aleixandre
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2. ÍNDICE
❏ ¿Qué es una impresora 3D?
❏ Historia Impresoras 3D
❏ Materiales
❏ Tipos de impresión
❏ Usos
❏ Ventajas y desventajas
❏ Partes
❏ Funcionamiento
❏ Evolución
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3. QUÉ ES UNA IMPRESORA
Máquina capaz de crear figuras a partir de diseños en tres dimensiones. Esta crea
reproducciones mediante procesos como añadir capas de material o modelar sólido
capaz.
HISTORIA
-​Primeras impresiones​: Las primeras impresiones fueron hechas con el método de
inyección de tinta. Estas fueron realizadas en 1976 y se le hizo una mejora en
1984.
-​Charles Hull​: Fue uno de los cofundadores de 3D Systems, quien invento la
estereolitografía, proceso que permite la creación de objetos en 3D desde datos
digitales.
-1992 primera impresora de tipo SLA: En 1992 se comercializó la primera
impresora de tipo SLA, que usaba la estereolitografía como método de
impresión.
-Creación de primeros órganos: En 1999 se consiguió crear el primer tejido
orgánico, y en 2002 se creó el primer riñón funcional. Esto supone una
revolución en el campo de la medicina ya que a partir de entonces se han
empezado a desarrollar prototipos de prótesis u órganos compatibles con el
organismo humano.
-Rep Rap:​​Es una iniciativa creada en 2005 para crear impresoras
autorreplicantes, es decir , crear impresoras a partir de otras. Se basa en el
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4. concepto de hardware libre para que cualquiera tenga posibilidad de crear la
suya con pocas limitaciones económicas.
-Josef Prusa: Es un estudiante checo que con 21 años creó y desarrolló las
primeras impresoras autorreplicantes , las ​Prusa​.
-Capacidad autorreplicantes: En 2008, RepRap presenta Darwin, la primera
impresora capaz de crear piezas para otras impresoras y autorreplicarse así.
A partir de entonces se ha creado toda una ​familia​de impresoras que han sido
creadas a partir de otras.
-Transporte: En 2001 se crearon los primeros vehículos con partes hechas en
impresoras 3D, como un coche o un planeador. Estos vehículos no se encuentran
todavía en el mercado, pero no se descarta que salgan algún día y su precio es
viable.
-Primer implante:​La primera persona que camina sobre una pierna de prótesis
impresa en 3D , en 2012 ,con todas las partes, rodilla, pie, etc, impresa en una
misma compleja estructura sin ningún tipo de montaje. Este tipo de avances
permiten que los fabricantes de prótesis realicen desarrollos a medida en el
sector de las prótesis.
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5. MATERIALES
Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) Poliácido láctico (PLA)
Resiste altas temperaturas No resiste altas temperaturas
Acabado de superficies muy buenos y detallados Acabados no tan buenos
Se puede mecanizar, pulir, pintar, ... Es más difícil mecanizar, pulir o pintar
Se extruye a unos 240º y se imprime con
la cama a 80º
A partir de unos 60º se empieza a deformar
OTROS
Metales Gran calidad y estética
Ceras Resistentes al agua
Alimentos Comestibles
Policarbonato Muy resistente a impactos y altas
temperaturas
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6. TIPOS DE IMPRESIÓN
Existen varios métodos en la impresión 3D pero los principales actualmente son.
❏ Adición: Consiste en depositar material (normalmente fundido) capa
sobre capa para crear así una figura en tres dimensiones. Los materiales
más usados en este tipo de impresión son el ABS y el PLA pero también
se usa este método para imprimir en metales por ejemplo.
❏ Estereolitografía: Este método consiste en la aplicación de luz ultravioleta
sobre un cubo de resina líquida. El ultravioleta solidifica la resina capa
por capa de forma que una vez terminado, solo debemos eliminar la
resina líquida restante.
❏ Sinterización láser: Es parecido a la estereolitografía pero con la
diferencia de que este permite imprimir en números materiales como
polvo. El láser compacta el material que luego se solidifica y el material
restante permanece en la zona de impresión por lo que no se
desperdicia.
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7. USOS
❏ Biología​: Las impresoras 3D están empezando a ser comunes en el campo de la
biología y medicina, fabricando reproducciones de partes del cuerpo humano.
Un ejemplo claro son las recientes prótesis de manos para niños. Se trata un un
mecanismo muy sencillo que abre o cierra la mano dependiendo de la torsión
de la muñeca.
También se han empezado a desarrollar órganos artificiales y funcionales, por el
momento, la mayoría de estos son rechazados por el cuerpo humano pero aún
así la investigación avanza rápido y se calcula que para 2020 ya se hayan
realizado trasplantes de órganos artificiales.
❏ Tecnología​: Es sector que más uso le da. Se usa para construir prototipos, piezas
mecánicas(engranajes, poleas, etc), circuitos impresos o incluso para crear otras
impresoras, es decir, autoreplicarse.
❏ Transporte​: Desde planeadores hasta coches hechos enteramente en una
impresora 3D, estas son el tipo de construcciones que podremos empezar a ver
en el mercado en tan solo unos años. Estos vehículos se caracterizan por ser muy
poco pesados pero se compensa con una baja dureza de los materiales y fallos
en la fabricación que empeoran las condiciones de seguridad.
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8. ❏ Arte y moda​: La impresión en 3D
está muy presente sobretodo en el
calzado. La rapidez de fabricación
aumenta considerablemente al
tratarse de calzado de una sola
pieza. También se realizan otras
piezas de vestimenta como
vestidos, chalecos o ropa interior.
La mayor ventaja es que la ropa
se puede producir a medida, por
lo que esta se ajusta
perfectamente a tu fisiología.
❏ Alimentación:​Son muy recientes y todavía en desarrollo. Son capaces de
imprimir distintos tipos de comida como carne, panes o incluso chocolate, lo que
facilita mucho la producción de estos. El principal problema de estos es el
sanitario, la comida producida en estas máquinas no pasa ningún tipo de control
y no está regulada por lo que por el momento su venta está prohibida.
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9. VENTAJAS Y DESVENTAJAS
VENTAJAS DESVENTAJAS
Diseño sin límites. Falsificación sin límites.
Grandes y pequeñas escalas. Tiempo muy largo de produccion.
Imprimir órganos 3D sin producir rechazo. Imprimir drogas a gran escala y sin control.
Usa la menor cantidad de materia prima. Imprimir armas sin control.
Poder evolucionar en aspectos médicos. Pérdidas de trabajo.
Reducción de costos. Imprimir comida sin pasar control sanitario.
Poder de innovación en varios campos. Dependencia y contaminación de plásticos.
PARTES
❏ ELECTRÓNICA
❏ Controlador: Es la RAMPS desarrolladas por el RepRap en esta
placa se acoplan los controladores de motores, va sobre el
arduino mega.
❏ Drivers: Se trata de un controlador que facilita las conexiones y el
uso de los motores paso a paso, además nos permite alimentar los
motores externamente de una forma mucho más simple.
❏ Motores paso a paso: Un tipo de motor eléctrico que puede ser
controlado con precisión con el controlador. La mayoría de
RepRaps utilizan cuatro o cinco. Tres o cuatro motores controlan el
x / y / z movimiento del eje (a veces el eje z es controlado
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10. por dos motores) y
un motor se utiliza
para la extrusora. La
principal
característica de
estos motores es que
se mueven un paso
por cada impulso
que reciben.
❏ Cama caliente:extruye el plástico, es decir; donde el producto se
extruye y crea. El calor de la cama caliente lo generan unas
resistencias.
❏ Fusor: Existen varios modelos. Es una de las piezas clave de la
impresora, su función es calentar el plástico y hacerlo pasar del
diámetro en el que viene empaquetado (3mm o 1.75mm) al
diámetro al que vamos a imprimir (0.5, 0.35, 0.25....).
❏ Pantalla LCD: No es un elemento esencial para el funcionamiento
de la impresora, pero si muy útil. Nos permite conocer datos como
la velocidad y temperatura durante la impresión.
❏ Termistor: Un termistor es un sensor resistivo de temperatura​. Su
funcionamiento se basa en la variación de la resistividad que
presenta un semiconductor con la temperatura. Existen dos tipos,
PTC (coeficiente de temperatura positivo) y NTC (coeficiente de
temperatura negativo). Cuando la temperatura aumenta, los tipo
PTC aumentan su resistencia y los NTC la disminuyen.
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11.
❏ MECÁNICA
❏ Correas y poleas: Se encargan de la transmisión del movimiento
en las partes móviles de la impresora.
❏ Topes: Un​tope de extremo​es una placa de circuito muy pequeño
y sencillo, con un conmutador que le dice a la impresora cuando
se ha movido demasiado lejos en una dirección. También se les
conoce como sensores de final de carrera.
❏ Espejo/cristal: Sobre la base caliente se sitúa opcionalmente un
cristal debido a que la base caliente es un PCB que puede tener
curvaturas o imperfecciones. Para que la aguja se mueva siempre
sobre una base totalmente plana, se puede colocar una superficie
de cristal templado encima.
❏ Varillas lisas: Se utilizan en la mayoría de impresoras RepRap
como sistema de guiado lineal en combinación con rodamientos
lineales.
❏ Varillas roscadas: Se utilizan en la mayoría de impresoras RepRap
como varillas estructurales y como "husillos" para el
desplazamiento del eje Z.
❏ Perfiles de aluminio: Son la estructura base de la impresora. Se
trata de un elemento de sujeción.
❏ Rodamientos: En las impresoras de tipo RepRap se utilizan dos tipos
de rodamiento: axiales y lineales. Los rodamientos axiales son los
típicos rodamientos redondos de skate, se utilizan para el guiado
de las correas y para la sujeción del tornillo moleteado del
extrusor, y como rueda para presionar el filamento del extrusor.
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12. Los rodamientos lineales son rodamientos que sirven para hacer
deslizar un conjunto sobre una varilla lisa.
SOFTWARE
❏ Modelo CAD: ​es el diseño de la pieza en 3D , que se realiza con un programa
de diseño gráfico , incluye color , textura , etc . Se pueden usar AutoCad ,
Google Skech Up, Blender y SolidWorks .
❏ Archivo STL:​Es un formato de archivo informático de diseño asistido por
computadora (CAD) que define geometría de objetos 3D, excluyendo
información como color, texturas o propiedades físicas que sí incluyen los
formatos CAD.
❏ Gcode: ​Es una herramienta que divide el modelo en 3d en capas de modo que
la impresora calcula la cantidad de material a usar.
Cada GCode en un conjunto de órdenes y coordenadas que se le mandan al driver .
Los GCodes determinan parámetros como : CooRdenadas X , Y , Z , temperatura ,
distancia a desplazar , extrusor , tiempo de espera , ventiladores , nº de línea ( para
comprobar y arreglar errores ) .
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13. ❏ Driver :​Es el programa que controla desde el ordenador el funcionamiento de la
impresora mientras imprime .
❏ Firmware​: El firmware es un programa que nos permite convertir los archivos STL
o diseños en 3d , en una serie de instrucciones y funciones a ejecutar que se
cargan en la placa arduino.
Los principales que hay son ​Sprinter​, ​Marlin​, ​Teacup Firmware​, ​FiveD​, ​sjfw​,
Makerbot​,​Grbl
❏ MEIKIAN​:
Meikian es un sistema operativo desarrollado para Clone Wars por miembros del
proyecto RepRap , que nos facilita las herramientas necesarias para imprimir y
programar, se basa en la idea del software libre. Fue presentado por primera vez en
2014.
El sistema es una distribución ​live​, es decir; es un conjunto de programas que está
preparado para arrancar en un PC desde un dispositivo de almacenamiento
extraíble(USB).
El sistema operativo en el que está basado es Debian, en concreto Debian Live, que está
preparado para la creación de sistemas live personalizados.
Bibliografría
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14. Para conseguir información hemos necesitado visitar algunas páginas. Algunas de las
más frecuentes han sido:
Xataka
Wikipedia
Impresoras3D
Entresd
Impresoras-3D.info
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