¿Cuáles son las tecnologías de impresión 3D?

Fuente: 3dnatives.com

La impresión 3D es un proceso de fabricación aditiva basado en la idea de convertir un modelo digital en un objeto sólido tridimensional. A lo largo de los años, diversas tecnologías de impresión 3D, también llamadas tecnologías aditivas, se han desarrollado en la industria con la característica común de crear un modelo físico capa por capa.

El origen del concepto se remonta a los años 80, cuando el Dr. Kodama del Nagoya Municipal Industrial Research Institute creó una técnica de prototipado rápido capaz de producir un objeto “rebanada por rebanada”. En 1984, un equipo de investigadores franceses ideó una primera patente que fue abandonada definitivamente algunos años después. Finalmente fue Chuck Hull, futuro fundador del gigante 3D Systems, quien obtuvo la primera patente comercial en 1986 para una técnica llamada entonces “estereolitografía”. En 2016, el gigante HP anunció por sorpresa su entrada en el mercado de la impresión 3D con una nueva técnica propietaria llamada Multi Jet Fusion que combina las tecnologías aditivas Binder Jetting y Material Jetting para la producción de piezas de plástico. 

Este primer desarrollo marcó realmente el inicio de lo que hoy se considera la cuarta revolución industrial, ofreciendo aplicaciones en sectores tan numerosos como diversos: médico, aeronáutico, de la joyería y muchos otros.

Desarrollo de las tecnologías de fabricación aditiva

La estereolitografía (SLA) es una tecnología que utiliza como material de impresión 3D una resina líquida solidificada bajo luz UV. Desde este primer descubrimiento, nuevas técnicas de fabricación aditiva han surgido a lo largo de los años. En 1988, el profesor Carl Deckard de la Universidad de Texas presentó una patente para la sinterización selectiva por láser (SLS) que se basa en la fusión de un polvo de material plástico con un láser. En el mismo periodo, Scott Crump, fundador del grupo Stratasys, estaba desarrollando las primeras impresoras 3D utilizando la extrusión de filamentos de plástico. Esta técnica, patentada bajo el nombre de modelado por deposición fundida (FDM), es hoy una de las tecnologías de impresión 3D más populares gracias a su facilidad de uso y a su costo de adquisición relativamente bajo.

Desde los años 1990, la fabricación aditiva ha seguido despegando con la llegada de tecnologías innovadoras: el Binder Jetting, inventado por ZCorp, que utiliza un polvo mineral, un aglutinante y tintas de colores; la tecnología PolyJet, creada por la empresa israelí Objet, en la que la impresora 3D deposita miles de gotitas finas de fotopolímeros líquidos solidificables sobre una bandeja y las polimeriza inmediatamente mediante rayos UV. La SLS, por otro lado, dio origen a la fabricación aditiva de metales con la llegada de tecnologías aditivas como la sinterización directa de metal por láser (DMLS), comercializada por actores como Phénix Systems, SLM Solutions o Concept Laser, o la fusión por haz de electrones (EBM) desarrollada por la empresa sueca Arcam en la década de 2000.

A pesar del alto nivel de competencia, muchos actores siguen entrando en el mercado, algunos mejorando los procesos existentes y otros desarrollando procesos originales. El fabricante EnvisionTec con la impresión DLP (Digital Light Processing), la empresa francesa Prodways con MovingLight o Carbon3D con CLIP han desarrollado, por ejemplo, tecnologías derivadas de la estereolitografía. En 2016, el gigante HP anunció sorprendentemente su llegada al mercado de la impresión 3D con una nueva técnica llamada Multi Jet Fusion que combina el ensamblaje de polvos y la inyección de material para la fabricación aditiva de piezas de plástico.

Hoy en día, sin embargo, es el metal el que está emergiendo como el material preferido por los fabricantes de impresoras. Entre los recién llegados se encuentran BeAM Machines, XJet, Markforged, Fives AM, Desktop Metal y AdMetalFlex, cada uno con sus razones: menores costos, tiempos de impresión más cortos, diversidad de metales compatibles, etc. En 2020, el mercado de la impresión 3D, incluyendo la venta de máquinas, materiales de impresión y servicios asociados, se estimaba en 17 mil millones de dólares.

La evolución de los materiales para la impresión 3D

El desarrollo de los materiales para la impresión 3D ha sido muy rápido en los últimos años. Algunos materiales han mejorado con el tiempo y otros se han desarrollado o han surgido con la llegada de nuevas tecnologías de impresión 3D. Desde el plástico hasta el metal, pasando por materiales sorprendentes como los comestibles, cada material tiene características específicas y suele estar adaptado a una tecnología particular.

Cada material de impresión 3D está disponible en diferentes formatos, desde las resinas para las tecnologías DLP y SLA, hasta los filamentos para las tecnologías FDM o los polvos metálicos para las tecnologías L-PBF. Cada día se desarrollan nuevos formatos y materiales para permitir el desarrollo de modelos más resistentes y una mejor calidad de impresión.

Actualmente, el mercado de los materiales para la impresión 3D es amplio y sigue creciendo. Muchos actores están invirtiendo y apostando por él. Se prevé que, para 2021, el mercado de materiales 3D alcance un valor de 1.400 millones de dólares.