Tecnologías de impresión 3D en la educación, fundamentos y ventajas de cada una.

La impresión 3D es una de las tendencias más importantes de los últimos años en el ámbito tecnológico, pero contrariamente a la idea generalizada, no se reduce a un tipo de máquina, sino a un conjunto de tecnologías que permiten crear objetos sin necesidad de moldes ni mínimos. Cada tecnología tiene sus propios usos y aplicaciones, así como sus propios materiales.

Hoy en día existen varios dispositivos que pueden ser de gran utilidad en el aula y año tras año son cada vez más los centros que los utilizan para llevar a cabo proyectos educativos. habilidades STEAM, las que se valoran cada vez más en los jóvenes a la hora, por ejemplo, de encontrar trabajo, son las competencias registradas en los campos de la ciencia, la tecnología, la ingeniería, las artes y las matemáticas. Y la impresión 3D es una de ellas.

Importancia en la educación

La impresión de modelos 3D desarrolla habilidades que involucran a los estudiantes en el proceso, logra que se adapten al cambio y resuelvan errores. De esta forma, el aprendizaje no se basa solo en la observación, sino que se aprende imprimiendo archivos que tú mismo creas. Al integrar la impresión 3D en el aula, los estudiantes desarrollan la creatividad y las habilidades de organización al abrir sus mentes a una miríada de posibilidades, incluida la creación de objetos 3D individuales o por partes, así como la mejora de todos los objetos existentes.

Pasar de los planos al diseño 3D y poder tocar las propias creaciones brinda un enfoque de aprendizaje mucho más realista y dinámico. Y así la asimilación del conocimiento se producirá de forma natural.

La tecnología 3D en las escuelas primarias y secundarias no solo estimula el compromiso y fomenta el pensamiento creativo para mejorar las oportunidades de aprendizaje en materias STEM , pero al integrarlo en diferentes materias, sirve como una plataforma para que los profesores preparen a sus alumnos para el futuro, facilitando la adquisición de habilidades y experiencia en la resolución de problemas.

En el caso de la Educación y Formación Profesional (FP), la implementación de la tecnología 3D incorpora mucha más información que el funcionamiento del equipo; invita a los estudiantes a explorar todos los aspectos del diseño, desde dibujar en papel, diseñar o modelar con software 3D, hasta preparar sus archivos para la impresión 3D.

Las posibilidades que ofrecen las impresoras 3D para la educación en las escuelas son infinitas, y se pueden adaptar a las necesidades de cada nivel educativo, consiguiendo un rápido retorno de la inversión. Hay muchas tecnologías de impresión 3D disponibles en la actualidad, pero las dos más comunes y accesibles son FFF/FDM y láser.

Extrusión de materiales:FFF/FDM

La tecnología FDM (Fused Deposition Modeling), también conocida como FFF (Fused Filament Manufacturer), es la tecnología más extendida en el mercado actual. Esta tecnología consiste en obtener una pieza mediante la deposición capa a capa de un filamento que ha sido fundido introduciéndolo en una extrusora que lo ha procesado a una temperatura superior a su punto de fusión. Existen dos tipos de diámetros de filamento (1,75 mm y 2,85 mm), y la gran ventaja de esta tecnología es la gran variedad de materiales disponibles, su económico precio y la posibilidad de combinarlos permitiendo, por ejemplo, reducir el postprocesado. de eliminación del soporte mediante la incorporación de un material de soporte soluble en la impresión. Además, el mantenimiento de este equipo es muy sencillo, limitándose a calibrar los ejes o calentar el extrusor en caso de que se haya obstruido.

Imagen 1:Impresora Raise3D E2 3D. Fuente:Elevar 3D.

Esta tecnología es ideal para piezas fuertes, grandes, mecánica y térmicamente resistentes. Pero a pesar de las ventajas mencionadas anteriormente con respecto a la tecnología de extrusión de materiales, hay un aspecto en el que no pueden competir con las tecnologías láser, y es que, aunque requieren más tiempo de postprocesado, son mucho más precisos y rápidos.

Láser (SLA, SLS)

Este tipo de impresora, en lugar de depositar el filamento, proyecta toda la capa sobre el material, que se solidifica a medida que avanza.

En la esteriolitografía o SLA, la fotopolimerización se produce cuando se expone una resina líquida fotosensible a una fuente de luz. Cuando se controla la fuente de luz, puede dar forma a un objeto. Esta tecnología contiene resina líquida dentro de un tanque y, al mover una plataforma hacia arriba y hacia abajo, solidifica una capa de material a la vez con la ayuda de un láser.

En el caso del SLS, se trata de una tecnología capaz de fabricar piezas completamente sólidas mediante la sinterización o fusión de partículas de polvo de plástico o metal. Esta tecnología dosifica un polvo muy fino de material sobre una cama plana, en la que se funde el material necesario y luego se cubre con una nueva capa de polvo. La variación en la tecnología viene dada por la fuente de energía de fusión y el material a utilizar. En el caso del SLS se hace con plásticos, principalmente Nylon 12, que se funde con láser.

Imagen 2:Estudiantes con impresoras de Formlabs. Fuente:Formlabs.

Este tipo de tecnologías son ideales para realizar pequeños detalles o acabados complejos en piezas que necesitan mayor robustez, consiguiendo mayor precisión y ahorrando tiempo de impresión. Sin embargo, son más caras en comparación con la impresión de filamentos, ya que tanto la resina como la propia máquina son más caras.

¿Qué pasa con los niños? Pues también hay impresoras compatibles con un público más infantil, que cuentan con todas las medidas de seguridad y están especialmente adaptadas para cubrir las necesidades que existen en las aulas:aislamiento, materiales y funcionamiento específicamente pensado para los niños. El fabricante de impresoras 3D de escritorio XYZprinting ha desarrollado la impresora Toybox exclusivamente para niños. Sin embargo, no siempre se trata de impresoras 3D, por ejemplo, 3Doodler ofrece una variedad de paquetes de aprendizaje para su lápiz 3D.

Imagen 3:3Doodler. Fuente:Wobleworks.

El bolígrafo 3Doodler es una forma sencilla de integrar la impresión 3D en las escuelas al facilitar la creación de obras de arte en 3D, dando a los alumnos una comprensión básica de la tridimensionalidad.

Implementación en el aula

La importancia de lainclusión de la impresión 3D en carreras y escuelas profesionales es un hecho. Y dado que la formación es fundamental para la aplicación e implementación de la tecnología 3D, especialmente para la industria, se ha convertido en una necesidad profesional.

La aplicación práctica de esta tecnología se puede incorporar en una amplia variedad de materias escolares para simplificar los conceptos teóricos a menudo difíciles para los estudiantes . Pero no es fácil ni muy habitual encontrar una impresora 3D en los colegios españoles, y aunque hay iniciativas experimentales que lo han conseguido, casi siempre su uso está orientado a proyectos puntuales o jornadas completas de proyectos. En otros países, como Estados Unidos o Reino Unido, se están incorporando a las aulas, conscientes de su potencial como recurso educativo, su versatilidad y la posibilidad de fomentar la participación activa de los alumnos.

Algunas de las razones por las que se debe acelerar la inclusión más notable de esta tecnología incluyen las siguientes:

1. Motiva al alumno y fomenta el aprendizaje.

2. Acelera el proceso de aprendizaje.
3. Mejora la retención de información.
4. Desarrolla la capacidad crítica y reflexiva.
5. Favorece el aprendizaje colectivo y personalizado.

En el proceso de hacer tangibles ciertos proyectos, los niños y adolescentes pueden captar conceptos subyacentes complejos. Al asimilar estos conceptos a través de la práctica, los estudiantes se mantienen motivados durante el proceso de aprendizaje. Sin duda, el uso de equipos 3D en el entorno educativo permite a los alumnos realizar diferentes proyectos y actividades que potencian sus habilidades STEAM, mejoran sus habilidades de trabajo en equipo, potencian su autoestima y potencian su creatividad.