Su guía definitiva de impresión 3D: Desde conceptos básicos hasta técnicas avanzadas

Tecnologías de impresión 3D

La impresión 3D es una tecnología de prototipado y producción digital que fabrica piezas de plástico o metal capa a capa. También se conoce como fabricación aditiva porque el material se añade gradualmente para construir la pieza, a diferencia de los procesos de fabricación sustractivos —como mecanizado CNC, corte por láser, corte por plasma, chorro de agua, estampado, etc.— que eliminan material para formar una materia prima.

Aunque inventada en los años 80, la impresión 3D ha crecido masivamente en el siglo XXI, con la impresión 3D de plástico convirtiéndose en un importante método de prototipado y la fabricación aditiva de metal de alta calidad ahora común en industrias como aeroespacial y médica.

Diferentes tipos de impresoras 3D funcionan de manera distinta, aunque suelen compartir ciertas características fundamentales. Todas las impresoras 3D están controladas por instrucciones informáticas (en forma de G-code) y funcionan transformando materia prima —ej. polvo metálico, resina líquida o filamento termoplástico— en una nueva forma, capa a capa, hasta construir un objeto 3D completo.

Aunque la fabricación aditiva de calidad de producción está creciendo, las impresoras 3D se usan predominantemente como herramienta de prototipado. Esto es porque tienen costes de puesta en marcha muy bajos, no requieren utillaje y son muy rápidas imprimiendo artículos únicos.

Esta guía examina los fundamentos de la impresión 3D, incluyendo las principales tecnologías y materiales, las ventajas sobre procesos comparables y aplicaciones comunes.

FDM (Modelado por deposición fundida)

El modelado por deposición fundida (FDM), a veces conocido como fabricación por filamento fundido (FFF), es una tecnología de impresión 3D que imprime filamento termoplástico calentándolo a estado fundido y extruyéndolo a través de una boquilla en un cabezal de impresión móvil.

El FDM funciona extruyendo un flujo constante de material termoplástico desde un cabezal que se mueve entlang de dos ejes (según instrucciones informáticas); el material extruido forma una forma 2D en la cama de impresión, se enfría y finalmente se solidifica. El cabezal se eleva incrementalmente para pasar a la siguiente capa 2D, que se imprime sobre la primera, y este proceso se repite hasta que se imprime la forma 3D completa.

Debido a su gama de materiales, asequibilidad y usabilidad en entornos no industriales, el FDM es la tecnología de impresión 3D dominante para consumidores y también se usa ampliamente en entornos profesionales como herramienta de prototipado.

Fabricantes líderes de impresoras 3D FDM incluyen Stratasys, Ultimaker, MakerBot, FlashForge, Zortrax y LulzBot.

SLA (Estereolitografía)

La estereolitografía (SLA) es una forma de fotopolimerización en cubeta que usa un haz láser para crear formas 3D en una cubeta de resina líquida fotosensible.

El proceso SLA funciona moviendo un haz láser altamente enfocado en un patrón preciso en la cubeta de resina. Como la resina es fotosensible, el haz láser puede curar y solidificar la resina, pero solo en las áreas exactas sobre las que se enfoca. Esto permite a la impresora 3D SLA formar una forma 2D sólida en la resina líquida antes de mover incrementalmente la plataforma de construcción para pasar a la siguiente capa. (Una tecnología relacionada de fotopolimerización, procesamiento de luz digital (DLP), usa un proyector en lugar de un haz láser.)

La SLA es un proceso de impresión 3D preciso que produce piezas plásticas frágiles con superficie lisa. Se usa para prototipado y en campos como odontología y producción de joyería.

Fabricantes líderes de impresoras 3D SLA incluyen Formlabs, Creality, XYZprinting y DWS Systems.

SLS (Sinterizado selectivo por láser)

El sinterizado selectivo por láser (SLS) es una tecnología de impresión 3D que usa un haz láser para sinterizar partículas de material en polvo, típicamente nailon o poliamida.

Durante el proceso SLS, la cama de impresión se cubre con una fina capa de polvo. Un láser controlado por ordenador dibuja una forma 2D en el polvo, fusionando partículas y creando una forma sólida. Una vez completada una capa 2D, la cama de impresión se mueve en incrementos para permitir la impresión de capas sucesivas. Dado que la pieza impresa siempre está rodeada de polvo no sinterizado, no requiere estructuras de soporte (un tipo de andamiaje impreso usado en tecnologías como FDM para mantener una pieza unida).

El SLS se usa tanto en prototipado como en producción de bajo volumen. Ventajas incluyen libertad geométrica y la capacidad de imprimir varias piezas densamente empaquetadas en un solo trabajo de impresión.

Fabricantes de impresoras 3D SLS incluyen EOS, 3D Systems y Prodways (industrial), así como Sinterit, Sintratec y Formlabs (escritorio).

Multi Jet Fusion (MJF)

Multi Jet Fusion (MJF), desarrollado por el gigante de la impresión HP, es otro proceso de fusión de lecho de polvo para fabricar piezas de polímero.

Es similar al SLS pero, en lugar de usar un láser para sinterizar partículas de polvo, deposita una tinta especial en el polvo que ayuda a absorber luz infrarroja; la luz infrarroja se dirige entonces al polvo, causando la fusión de partículas.

El MJF puede considerarse una combinación de SLS y chorro de aglutinante —un proceso típicamente usado para fabricar piezas metálicas.

Inyección de material (Material Jetting)

No debe confundirse con chorro de aglutinante, la inyección de material es una familia distinta de procesos de impresión 3D en la que cabezales de inyección depositan material capa a capa.

El proceso funciona inyectando selectivamente un material fotorreactivo sobre la cama de impresión y curándolo con luz UV —algo así como SLA, pero sin la cubeta de líquido. El proceso se repite, capa a capa, hasta completar la pieza. Algunas impresoras usan inyección continua mientras que otras usan inyección a demanda.

Las impresoras 3D de inyección de material suelen imprimir con fotopolímeros termofijos líquidos, que pueden exhibir diferentes propiedades de material.

Fabricantes líderes de impresoras 3D de inyección de material incluyen 3D Systems, Stratasys (PolyJet) y Xjet.

SLM (Fusión selectiva por láser)

La fusión selectiva por láser (SLM) es un proceso de fabricación aditiva de metal y una de las formas más importantes de impresión 3D para producción de piezas de uso final.

El SLM, una forma de fusión de lecho de polvo, se parece al SLS en que usa un láser dirigido a un lecho de polvo metálico. Sin embargo, las partículas pueden fundirse completamente en lugar de solo sinterizarse, y el proceso se usa para procesar varios polvos metálicos en lugar de nailon y poliamida. Otra diferencia es que el SLM típicamente requiere una cámara de impresión sellada con gas inerte. Las mejoras en tecnología SLM lo han convertido en una alternativa genuina al mecanizado y fundición.

El SLM tiene una variedad de usos, desde prototipado rápido de metal hasta producción de componentes aeroespaciales de uso final e implantes médicos de titanio.

Fabricantes líderes de impresoras 3D SLM incluyen SLM Solutions y Renishaw.

DMLS (Sinterizado directo de metal por láser)

El sinterizado directo de metal por láser (DMLS) es otra forma de fusión de lecho de polvo de fabricación aditiva para piezas metálicas.

El DMLS se parece al SLS en que usa un láser para sinterizar partículas; sin embargo, se usa para metales en lugar de nailon. El DMLS también se parece al SLM en muchos aspectos, pero su láser no funde completamente la materia prima como el SLM. Como tal, el DMLS se limita típicamente a aleaciones metálicas.

La impresión 3D DMLS está dominada por EOS, que desarrolló el proceso (y el nombre DMLS) en los años 90.

Chorro de aglutinante (Binder Jetting)

El chorro de aglutinante es un proceso único de impresión 3D que usa un aglutinante para fabricar piezas a partir de polvos metálicos, arena o cerámicos.

El proceso funciona cubriendo la cama de impresión con polvo, luego rociando selectivamente el polvo con un aglutinante (una especie de pegamento) para crear una forma 2D. El aglutinante similar a pegamento une las partículas del polvo en lugar de, por ejemplo, sinterizarlas. La plataforma de construcción se mueve para permitir que la impresora una la siguiente capa, y así sucesivamente.

Las piezas de chorro de aglutinante típicamente necesitan tratamiento térmico o infiltración (con otro material) después de la impresión, para eliminar el material aglutinante y fortalecer la pieza.

Empresas líderes de impresoras 3D de chorro de aglutinante incluyen 3D Systems, ExOne, Desktop Metal, Markforged y HP.

Materiales de impresión 3D

Filamentos termoplásticos (FDM)

La gran mayoría de materiales usados en impresión 3D FDM son filamentos termoplásticos disponibles en bobinas de tamaños variables. Los termoplásticos se funden al calentarse y se re-solidifican al enfriarse sin cambiar su composición química; esto los hace perfectos para impresión 3D por extrusión.

Un filamento termoplástico FDM común para todo uso es el ácido poliláctico (PLA), que tiene un punto de fusión bajo y es ecológico. El acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), que tiene un punto de fusión más alto pero extruye más fácilmente, es otra opción popular. Otros materiales comunes de impresión 3D FDM incluyen PETG y PC.

Aunque la mayoría de termoplásticos imprimibles son rígidos, hay algunos filamentos flexibles FDM como TPE y TPU adecuados para piezas similares a caucho.

Filamentos compuestos (FDM)

Muchas impresoras 3D FDM son capaces de imprimir termoplásticos reforzados con aditivos como fibra de vidrio o carbono. Estos materiales pueden tener resistencia muy superior a termoplásticos ordinarios (aunque, como las piezas de vidrio o fibras picadas están orientadas aleatoriamente, los materiales son típicamente más débiles que fibras continuas impresas, que requieren tecnología de impresión dedicada y cara).

Resinas líquidas (SLA, DLP)

Los materiales para procesos de fotopolimerización en cubeta como SLA y DLP vienen en forma de resinas fotosensibles líquidas que contienen monómeros, oligómeros e fotoiniciadores. Estas resinas se curan con una fuente de luz para crear piezas impresas sólidas.

Existen diferentes resinas para diferentes necesidades —por ejemplo, algunas son totalmente transparentes, mientras que otras ofrecen mayor resistencia al impacto— pero no tienen nombres universales como los termoplásticos. En su lugar, diferentes productores de resinas de impresión 3D producen diferentes mezclas que a menudo tienen etiquetas simples como "resina estándar" o "resina transparente".

Polvos de nailon/poliamida (SLS)

El material de impresión 3D SLS más usado es el nailon, un termoplástico de ingeniería que produce piezas impresas 3D fuertes, rígidas y duraderas.

Las impresoras 3D SLS sinterizan nailon en forma de polvo, y hay unos pocos tipos diferentes de polvo de nailon (y otros polvos) que pueden imprimirse. Nailon 12 es un buen material multiusos para piezas y prototipado, mientras que Nailon 11 es particularmente fuerte y dúctil. Nailon relleno de aluminio y TPU son otras opciones de polvo SLS.

Polvos metálicos (SLM, DMLS)

Los procesos de fabricación aditiva de metal como SLM son compatibles con polvos metálicos que pueden fundirse con el haz láser de la impresora. Estos polvos a menudo se fabrican por atomización de gas, que produce partículas esféricas que fluyen fácilmente.

Una amplia variedad de metales están disponibles como polvos de impresión 3D para SLM y otros procesos de fusión de lecho de polvo. Estos incluyen aleaciones de titanio de alta resistencia y alta temperatura; aleaciones de aluminio; aceros inoxidables; aleaciones de cobalto-cromo; y aleaciones de níquel.

Software de impresión 3D

Las impresoras 3D son máquinas digitales, y el software juega un papel importante en el proceso de impresión 3D. Aunque hay algo de solapamiento entre tipos de software de impresión 3D (algunas suites contienen muchas herramientas diferentes), hay cuatro categorías principales: modelado 3D, reparación STL, laminado (slicing) y gestión de impresión.

Software de modelado 3D

El software de diseño asistido por ordenador (CAD), a veces llamado software de modelado 3D, se usa para diseñar modelos 3D en una pantalla de ordenador que pueden convertirse finalmente en objetos 3D impresos físicos.

Este tipo de software puede permitir modelar formas 3D visualmente, seleccionando parámetros, o escribiendo código. Las características pueden incluir herramientas de modelado automático, integración CAM y herramientas de simulación.

Algunos software comunes de modelado 3D para impresión 3D son TinkerCAD y Fusion 360 (ambos de Autodesk), SolidWorks de Dassault Systèmes, Rhino y Blender.

Software de reparación STL

El software de reparación STL o reparación de malla —a veces empaquetado con software CAD o de laminado— está diseñado para analizar y reparar archivos imprimibles en 3D para facilitar una impresión fluida.

Paquetes populares de reparación STL independientes incluyen Magics de Materialise y Netfabb/Meshmixer de Autodesk, mientras que el mencionado Fusion 360 y Blender vienen con herramientas de reparación STL.

Software de laminado (Slicing)

El software de modelado 3D crea archivos de malla que contienen información sobre un modelo 3D, pero una impresora 3D no puede computar estos archivos. Aquí es donde entra el software de laminado de impresora 3D.

El software de laminado corta una malla 3D en capas individuales que pueden imprimirse en 3D en secuencia, y exporta los datos sobre estas capas como G-code, que una impresora 3D puede leer y ejecutar.

Slic3r, Cura y Repetier son aplicaciones comunes de software de laminado de impresión 3D.

Software de gestión de impresión

Algunos usuarios de impresoras 3D —especialmente aquellos que ejecutan múltiples impresoras a la vez— pueden requerir software de gestión de impresión 3D para gestionar trabajos de impresión, supervisar rendimiento y estado de máquinas, y monitorizar suministros de material.

Herramientas de gestión incluyen herramientas web fáciles de usar como OctoPrint, hasta sistemas de ejecución de fabricación aditiva (MES) profesionales como Materialise Streamics y Oqton FactoryOS.

Ventajas de la impresión 3D

Hay numerosas ventajas al usar impresión 3D sobre procesos alternativos como mecanizado CNC y moldeo por inyección. Estas incluyen:

• Velocidad: Especialmente para prototipado rápido de piezas únicas, la impresión 3D es uno de los métodos de fabricación más rápidos. Los archivos digitales pueden enviarse a una impresora 3D con preparación mínima. Esto puede dar a las empresas una ventaja competitiva, acortando ciclos de I+D y tiempo de comercialización.
• Coste: Como no se requiere utillaje costoso, la impresión 3D es muy barata para fabricar piezas únicas o series cortas. También hay desperdicio mínimo de material, ya que el proceso es aditivo, no sustractivo.
• Libertad geométrica: La impresión 3D está sujeta a menos restricciones de diseño que procesos como moldeo por inyección, permitiendo patrones complejos e incluso secciones internas complejas. Esto es especialmente cierto en procesos de lecho de polvo como SLS, ya que el polvo soporta la estructura impresa desde todos los lados.
• Consistencia: Aunque la impresión 3D se usa a menudo para piezas únicas y prototipos, en realidad produce duplicados muy consistentes, ya que la calidad de la pieza no depende de factores como vida útil del molde o desgaste de herramienta.

Limitaciones de la impresión 3D incluyen lentitud en grandes volúmenes, resistencia de pieza limitada comparada con procesos sustractivos y de conformado, coste de material (el filamento FDM es más caro que volúmenes equivalentes de pellets de moldeo por inyección, por ejemplo), gama de materiales limitada y opciones limitadas para coloración.

Aplicaciones de la impresión 3D

La impresión 3D tiene usos en una gama de industrias, tanto para prototipado rápido como producción de series cortas.

Prototipado rápido

En todas las industrias, una aplicación clave de la impresión 3D es el prototipado rápido de nuevas piezas durante I+D. Ninguna otra tecnología está tan bien equipada para fabricación instantánea de piezas de plástico o metal —incluso en entornos no fabriles.

Las impresoras 3D pueden utilizarse internamente por empresas, mientras que algunos negocios prefieren encargar prototipos impresos en 3D a través de oficinas de servicios.

Medicina

La impresión 3D puede usarse para fabricar componentes médicos como implantes de titanio específicos de paciente y guías quirúrgicas (SLM), prótesis impresas en 3D (SLS, FDM), e incluso tejido humano bioprintado en 3D. Componentes para equipos y maquinaria médica —máquinas de rayos X, equipos MRI, etc.— también pueden imprimirse en 3D.

Tecnologías como SLA y SLS también se usan ampliamente en la industria dental para modelos, prótesis y restauraciones.

Aeroespacial

La industria aeroespacial ha sido un gran adoptante de tecnología de impresión 3D, ya que es posible fabricar piezas muy ligeras con una excelente relación resistencia-peso. Piezas de ejemplo incluyen componentes simples como particiones de cabina (SLS), hasta componentes de motor revolucionarios (SLM) como una punta de boquilla de combustible impresa en 3D desarrollada y fabricada por GE.

Automoción

Las empresas de automoción usan regularmente impresoras 3D para fabricar repuestos y reparaciones únicas, así como prototipos rápidos. Piezas comunes de coche impresas en 3D incluyen soportes, componentes de salpicadero y componentes de antena (FDM).

Ejemplos más extremos incluyen coches con grandes componentes estructurales de metal impreso en 3D, como los primeros modelos de la startup automovilística Divergent.

Joyería y arte

Tecnologías de impresión 3D como SLA se usan ampliamente (como proceso de fabricación indirecta) en la producción y reparación de joyería, mientras que virtualmente todo tipo de impresora 3D puede usarse para crear obras de arte y escultura.

Construcción

Los avances en fabricación aditiva de calidad de producción han ampliado el alcance de aplicaciones en construcción y arquitectura. La impresión 3D de hormigón, que funciona un poco como FDM pero con extrusores de boquilla muy ancha, juega un papel en esta industria, pero tecnologías de impresión 3D más comunes como SLM pueden usarse para fabricar elementos como estructuras de puentes.

Formatos de archivo de impresión 3D

Las piezas impresas en 3D pueden diseñarse usando software CAD estándar, pero las impresoras 3D solo pueden leer formatos de archivo específicos. Hay cuatro formatos principales de archivo de impresión 3D legibles por máquina.

• STL: Con mucho el formato de archivo de impresora 3D más común, STL contiene información sobre geometría de pieza en forma de triángulos teselados. No contiene información como color, material o textura. El tamaño del archivo es proporcional al detalle, lo que puede ser un problema.
• OBJ: El formato de archivo OBJ, menos ubicuo que STL, codifica geometría de modelo 3D y puede incluir curvas de forma libre y superficies de forma libre además de teselaciones. También puede contener información sobre color, material y textura, lo que lo hace útil para procesos a todo color.
• 3MF: Inventado por Microsoft, 3MF es un formato basado en XML con tamaños de archivo pequeños y buena prevención de errores. No ha sido ampliamente adoptado aún, pero es compatible con empresas como Stratasys, 3D Systems, Siemens, HP y GE.
• AMF: Un sucesor del formato STL, AMF es mucho más ligero y permite teselación de triángulos curvos así como planos —haciéndolo mucho más fácil de codificar piezas detalladas en una gama de formas. La adopción del formato ha sido lenta desde su introducción.

Configuraciones y especificaciones de impresión 3D

La impresión 3D usa terminología específica del proceso que puede confundir a principiantes. Estos términos se refieren a configuraciones y/o especificaciones de impresora que pueden afectar cómo resultan las piezas impresas en 3D.

Relleno (Infill)

Al fabricar piezas impresas en 3D, puede necesitar especificar un porcentaje de relleno, que se refiere a la densidad interna de la pieza. Un porcentaje de relleno bajo resultará en una pieza mayormente hueca con el mínimo de material manteniendo la forma unida; un relleno alto resultará en una pieza fuerte, densa y pesada.

Altura de capa (Layer height)

La altura de capa, a veces llamada resolución en eje Z, es la distancia entre una capa 2D de una pieza y la siguiente. Una altura de capa menor significa una resolución más fina (y un nivel de detalle posible mayor) a lo largo del eje Z, es decir, de arriba a abajo. Una altura de capa pequeña indica una impresora de alta calidad, pero los usuarios pueden especificar alturas de capa mayores para impresión más rápida y económica.

Velocidad de impresión (Print speed)

La velocidad de impresión de una impresora, medida en milímetros por segundo, indica la tasa a la que la máquina puede procesar la materia prima. Como la altura de capa, este valor puede ser una indicación de la velocidad máxima de una impresora o un valor determinado por el usuario: velocidades de impresión más lentas típicamente producen impresiones más precisas.

Temperatura de impresión (Print temperature)

Aplicable a procesos como FDM, la temperatura de impresión generalmente se refiere a la temperatura del hotend, la parte del cabezal que calienta el filamento termoplástico. Algunas impresoras FDM también tienen cama de impresión calentada, cuya temperatura será especificada por el fabricante. En ambos casos, la temperatura suele ser controlable por el usuario.

Resolución (Resolution)

En impresión 3D, la resolución casi siempre se refiere al movimiento más pequeño posible a lo largo de los ejes X e Y (ancho y profundidad), ya sea por un haz láser (SLA, SLM, etc.) o un cabezal (FDM). Este valor es más difícil de medir que la altura de capa y no siempre proporcional a ella.

Paredes (Shells)

Como el grosor de pared en moldeo por inyección, las paredes (o grosor de pared) se refieren al grosor de una pared exterior de una pieza impresa en 3D. Al imprimir en 3D, los usuarios típicamente tienen que seleccionar un número de paredes: una pared = paredes exteriores del grosor de la boquilla de la impresora 3D; 2 paredes = el doble de ese grosor, etc.

Impresión 3D en color

Dado que la impresión 3D se usa principalmente como herramienta de prototipado, las impresiones de un solo color son suficientes para la mayoría de aplicaciones. Sin embargo, hay algunas opciones para impresión 3D en color, incluyendo impresoras de inyección de material de alta gama, impresoras FDM multi-extrusor y opciones de post-procesado.

Tecnologías de inyección (Jetting technologies)

Grandes empresas de impresión 3D como Stratasys, 3D Systems y Mimaki han desarrollado impresoras 3D de inyección de material y chorro de aglutinante que pueden imprimir modelos 3D a todo color como impresoras 2D de inyección de tinta. Sin embargo, estas máquinas son caras y las piezas no siempre tienen excelentes propiedades mecánicas.

Multi-extrusión (Multi-extrusion)

Varias impresoras 3D FDM vienen con cabezales duales (o más), permitiendo que dos bobinas de filamento —en diferentes colores o incluso materiales diferentes— se impriman simultáneamente en el mismo trabajo de impresión. Esto es simple y asequible pero generalmente limitado a dos colores.

Cambio de filamento (Filament swapping)

Es posible hacer impresiones multicolor usando una impresora FDM de un solo extrusor. Esto implica pausar la impresión en ciertos puntos y reemplazar la bobina de filamento con una de diferente color. Este es un método muy lento de aplicación de color y no ofrece control muy preciso sobre dónde va cada color.

Añadir color después de la impresión (Adding color after printing)

Muchas piezas impresas en 3D pueden teñirse, tintarse o pintarse después de la impresión. Aunque esto añade otro paso al proceso, a menudo proporciona el mejor equilibrio entre calidad y rentabilidad.

Post-procesado de piezas impresas en 3D

Muchas piezas impresas en 3D requieren al menos algún nivel de post-procesado después de salir de la cama de impresión. Esto puede incluir procesos esenciales como eliminación de soportes o procesos cosméticos opcionales como pintura. Algunos procesos se aplican a todas o la mayoría de tecnologías de impresión 3D, mientras que otros son específicos de tecnología.

Eliminación de soportes (Support removal)

Tecnologías de impresión 3D como FDM y SLA requieren impresión de estructuras de soporte (puntales verticales entre la cama de impresión y la pieza misma) para que el objeto impreso no colapse mientras se fabrica.

Estos soportes deben eliminarse cuando la pieza termina. Algunas impresoras, como máquinas FDM de doble extrusión, pueden imprimir las estructuras de soporte en material soluble, lo que permite desconectar fácilmente los soportes de la pieza real usando productos químicos líquidos. Los soportes no solubles deben cortarse de la pieza manualmente, dejando una marca que puede necesitar lijado.

Lavado y eliminación de polvo (Washing & powder removal)

Algunas tecnologías de impresión 3D (ej. SLA) dejan residuo pegajoso en las piezas, mientras que otras (SLM, SLS) pueden dejar rastros de polvo. En estos casos, las piezas deben lavarse —manual o con máquina dedicada— o despolvorearse usando aire comprimido.

Tratamiento térmico (Heat treatment)

Muchas tecnologías clave de impresión 3D imprimen piezas en materiales que, al salir de la cama de impresión, aún no están en su estado químico final. A veces se llaman piezas "verdes".

Muchas piezas de metal impresas en 3D requieren tratamiento térmico después de la impresión para aumentar la fusión de capas y eliminar contaminantes. Y las impresoras 3D de chorro de aglutinante, por ejemplo, producen piezas que necesitan desaglutinación y sinterizado después de la impresión para eliminar aglutinante polimérico del interior de las piezas metálicas.

Algunas piezas de resina impresa en 3D necesitan post-curado después de la impresión para aumentar su dureza y hacerlas utilizables.

Acabado superficial (Surface finishing)

Las piezas impresas en 3D pueden someterse a un gran número de técnicas de acabado superficial, desde procedimientos texturales como lijado y alisado hasta procedimientos visuales como pintura y teñido. Algunas tecnologías, como FDM, pueden producir una superficie bastante rugosa que requiere lijado, mientras que otras, como SLA, producen una superficie mucho más lisa. Vea nuestra lista completa de servicios de acabado superficial para más información.

Combinar impresión 3D con otras tecnologías

La impresión 3D no tiene por qué usarse como proceso independiente. En lugar de pensarla como competidora del mecanizado CNC y moldeo por inyección, en realidad puede ser complementaria a estos otros procesos de fabricación. Combinaciones de ejemplo incluyen:

• Impresión 3D de la sección principal de una pieza, luego fresado CNC de características finas a tolerancias más ajustadas
• Impresión 3D de un patrón maestro para microfusión o vaciado al vacío
• Impresión 3D de un componente, luego moldeo por inyección de una estructura sobre él con moldeo por inserción

Existen sistemas de fabricación híbrida que combinan impresión 3D con otras tecnologías. El INTEGREX i-400 AM de Mazak y el Lasertec DED de DMG MORI, por ejemplo, pueden realizar tanto impresión 3D como fresado CNC.

¿Reemplazará la impresión 3D a otros procesos de fabricación?

Los analistas han especulado largo tiempo sobre si la impresión 3D podría hacer redundantes otros procesos de fabricación, incluyendo:

• Mecanizado
• Moldeo
• Fundición

Sin embargo, a pesar del impulso de fabricantes de hardware AM para posicionar la impresión 3D como tecnología de producción de extremo a extremo (ver, por ejemplo, la iniciativa Industry 4.0 de EOS), en la práctica la impresión 3D sigue limitada a ciertos trabajos de fabricación específicos, especialmente fabricación de bajo volumen en materiales específicos.

La impresión 3D ciertamente ha superado a otros procesos en algunas áreas. Por ejemplo, el prototipado rápido en plásticos de bajo coste como ABS ahora está dominado por impresión 3D, ya que es menos caro imprimir ABS que mecanizarlo. La impresión 3D también parece haber consolidado su lugar como herramienta ideal para fabricar objetos como implantes médicos de titanio específicos de paciente: tanto la velocidad como la flexibilidad geométrica de la impresión 3D son difíciles de igualar en situaciones específicas como esta.

No obstante, procesos como mecanizado CNC siguen siendo mejores para producir piezas y prototipos de alta calidad en materiales de ingeniería como POM, PEI, PPS y PEEK, dejando un acabado superficial muy superior a la impresión 3D. Además, procesos como moldeo por inyección son aún infinitamente más rápidos para la producción en masa de componentes plásticos simples.

Además, mientras la fabricación aditiva ve algunos de los avances tecnológicos más significativos dentro de la fabricación —permitiéndole reclamar un mayor puesto en la fabricación en general— procesos más establecidos como CNC y moldeo por inyección también se están refinando para producir piezas de mayor calidad.

La impresión 3D seguirá tomando una mayor parte de trabajos de fabricación, pero no reemplazará otras tecnologías por completo.

¿Cómo era la impresión 3D hace 10 años?

Hace una década, la incipiente industria de impresión 3D se preparaba para lo que creía sería una revolución de impresión 3D: una impresora 3D en cada hogar, permitiendo a las familias imprimir en 3D nuevos objetos que pudieran requerir, como una pieza de repuesto para su nevera, un nuevo juguete para sus hijos, o incluso componentes para construir una segunda impresora 3D.

Alrededor de 2012–2014, fabricantes de impresoras 3D FDM como MakerBot comercializaron agresivamente sus impresoras 3D al mercado de consumo, intentando convencer a gente normal de que una impresora 3D podría mejorar su vida doméstica y laboral. Sin embargo, estaba claro que estas empresas intentaban explotar el factor novedad de la impresión 3D y que sus productos tenían poco uso práctico; un comunicado de prensa de MakerBot de 2012 parece probar esto: "Haz un juego de ajedrez entero con solo pulsar un botón. Amigos, compañeros de clase, colegas y familia verán las cosas que haces y dirán '¡Guau!'"

Solo unos años después, esta llamada revolución de impresión 3D había fallado evidentemente, y muchos fabricantes de impresoras 3D empezaron a realinear sus objetivos, moviéndose de la esfera de consumo a los mercados profesional e industrial, donde había aplicaciones más concretas (y lucrativas) de tecnología aditiva.

Además, los que ya estaban en la esfera profesional e industrial —empresas como 3D Systems y Stratasys— empezaron a intentar derribar la idea de la impresión 3D como tecnología de prototipado, posicionándola en su lugar como herramienta viable de producción en masa (lo que obviamente podría ser más lucrativo para la industria de impresión 3D, ya que se esperaría que los fabricantes llenaran fábricas enteras con impresoras 3D, compraran software de gestión de impresión 3D y contrataran consultores de impresión 3D).

¿Cómo será la impresión 3D en 10 años?

Las empresas de impresión 3D han abandonado la perspectiva de poner una impresora 3D en cada hogar. Sin embargo, en 10 años pueden esperar ver alguna forma de fabricación aditiva en un mayor número de fábricas.

Aunque la impresión 3D es menos tema de conversación entre gente corriente hoy que en 2012, la tecnología sigue cogiendo ritmo en el mundo profesional e industrial.

Según un informe reciente, la empresa de investigación de mercado 3DPBM Research espera que la fabricación aditiva de metal crezca en valor desde 1.600 millones de dólares en 2020 a 30.000 millones para 2030, y esto se debe en gran parte al reposicionamiento de AM como herramienta de producción y al desarrollo de más materiales de ingeniería de alto rendimiento. (Dicho esto, la impresión 3D seguirá siendo una valiosa herramienta de prototipado en muchas industrias, y las aplicaciones de prototipado se beneficiarán igualmente de mejoras tecnológicas.)

No es solo la AM de metal la que crece. Tecnologías como Multi Jet Fusion de HP han abierto nuevas posibilidades en impresión de plástico, mientras que innovadores como Carbon han desarrollado procesos novedosos de alta velocidad en la categoría de fotopolimerización. Áreas de nicho como bioprinting 3D e impresión 3D micro también están rompiendo nuevos terrenos regularmente, mientras que la impresión 3D de compuestos (ej. impresión 3D de fibra de carbono continua) también está en auge: IDTechEX espera que el mercado de impresión 3D de compuestos valga 1.700 millones de dólares para 2030.

En resumen, la impresión 3D se convertirá gradualmente en un competidor serio para otros procesos de fabricación en muchas disciplinas.

¿Cómo se está desarrollando la impresión 3D en China?

Aunque China presume solo de unos pocos fabricantes notables de impresoras 3D —UnionTech (SLA), Farsoon (DMLS, SLS), Shining 3D (FDM, DLP, SLA) y Creality (FDM, DLP, SLA) son algunos de los nombres más conocidos— China y la región Asia-Pacífico es uno de los mercados de impresión 3D de más rápido crecimiento, mostrando adopción generalizada (parcialmente gracias a incentivos gubernamentales).

Actualmente, la actividad AM en China se concentra en Shanghai, Xi'an, Guangdong (donde 3ERP tiene su sede) y el Cinturón Económico del Bohai, que incluye Tianjin, Hebei, Liaoning y Shandong. Algunas grandes empresas occidentales de AM como 3D Systems, Stratasys y EOS tienen oficinas en Shanghai.

Aunque la producción de impresoras 3D chinas está dominada por tecnologías FDM y de resina, alrededor de la mitad de impresoras vendidas en China son para uso industrial (en oposición a uso personal o profesional a pequeña escala).

En octubre de 2020, la empresa de investigación de mercado CONTEXT encontró que el mercado de impresión 3D de China había sido mucho más resistente frente a la pandemia que otros mercados y estaba desempeñando un papel importante en la recuperación del mercado global de impresión 3D.

¿Cómo externalizar servicios de impresión 3D?

La inversión en hardware y software de impresión 3D no es adecuada para todas las empresas, y muchas empresas exitosas externalizan sus necesidades de impresión 3D a terceros, como oficinas de servicios de impresión 3D en línea (para proyectos únicos) o con socios de prototipado y fabricación como 3ERP (para proyectos únicos o pedidos repetidos).

Al externalizar servicios de impresión 3D, es importante considerar si su negocio necesita servicios de diseño y producción, o solo servicios de producción. (Tenga en cuenta que un modelo 3D mal ejecutado puede no imprimirse correctamente en 3D.)

En general, sin embargo, pedir piezas impresas en 3D a un tercero es más simple que nunca. Muchos fabricantes pueden comenzar la impresión 3D con solo un modelo 3D digital, aunque proyectos más importantes pueden requerir también un dibujo técnico para transmitir información extra como materiales, colores y tolerancias. Algunos proveedores de servicios de impresión 3D (3ERP incluido) ofrecerán consejo sobre tecnologías y materiales de impresión 3D adecuados para su proyecto.

Vea nuestros servicios de impresión 3D al completo, incluyendo tecnologías y materiales disponibles, o solicite un presupuesto para su proyecto de impresión 3D.