Impresora 3D
Una impresora 3D es
una máquina capaz de realizar "impresiones" de
diseños en 3D,
creando piezas o maquetas volumétricas a partir de un diseño hecho por
ordenador. Surgen con la idea de convertir archivos de 2D en prototipos reales
o 3D. Comúnmente se ha utilizado en la matricería o la prefabricación de
piezas o componentes, en sectores como la arquitectura y
el diseño industrial. En la actualidad se está
extendiendo su uso en la fabricación de prótesis médicas,
ya que la impresión 3D permite adaptar cada pieza fabricada a las
características exactas de cada paciente.
Las impresoras 3D normalmente utilizan diversos polímeros como material de
impresión, pero además existen clases especiales de impresoras tales como
Foodini, impresora que crea comida, o algunas que hasta pueden imprimir casas
depositando cemento por capas pero la mayoría de los modelos comerciales
actualmente son de dos tipos:
de compactación, con
una masa de polvo que se compacta por estratos.
de adición, o de
inyección de polímeros, en las que el propio material se añade por capas.
Según el método empleado para la compactación del polvo, se pueden clasificar en:
Impresoras 3D de tinta: utilizan
una tinta aglomerante para compactar el polvo. El uso de una tinta permite la
impresión en diferentes colores.
Impresoras 3D láser: un
láser transfiere energía al polvo haciendo que se polimerice. Después se
sumerge en un líquido que hace que las zonas polimerizadas se solidifiquen.
Una vez impresas todas las capas sólo hay que sacar la pieza. Con ayuda de
un aspirador se retira el polvo sobrante, que se reutilizará en futuras
impresiones.
Funcionamiento
El funcionamiento se basa en un inyector y cabezal que se mueve en 3
dimensiones XYZ, el software usa un modelo 3D seccionado en capas de hasta 0.1
mm de espesor, por lo que la impresión se realiza capa por capa, una vez que el
cabezal termina de inyectar el material para una capa, este se mueve en el eje
Z y pasa a una segunda para realizar el mismo proceso. Debido a que el proceso
es capa a capa, el tiempo de impresión suele tardar horas, y entre más complejo
sea el modelo más tiempo demora.
Muchos de estos programas son muy sencillos de utilizar, ya que las
interfaces son muy agradables para el usuario, además algunos de estos nos
presentan herramientas especiales para poder saber si nuestro diseño cumple con
las características esperadas tanto en forma como rendimiento.
Impresoras 3D de tinta
En el caso de las impresoras de tinta, el polvo compositivo utilizado puede
ser a base de escayola o celulosa (el más común es el de escayola). El
resultado es bastante frágil, por lo que conviene someter la pieza a una
infiltración a base de cianocrilato o epoxis para darle la
dureza necesaria. Las piezas hechas con polvo de celulosa pueden infiltrarse
con un elastómero para conseguir piezas flexibles.
La ventaja es que es un método más rápido y
económico, aunque las piezas son más frágiles.
Impresoras 3D de láser
En el caso de las impresoras de láser, al acabar el proceso de impresión,
debe esperarse un tiempo para que el material acabe de polimerizarse.
Después ya se puede manipular la pieza.
La ventaja es que las piezas son más resistentes,
aunque el proceso es más lento y más costoso.
Impresoras que inyectan polímeros
Otra tecnología de impresión 3D funciona inyectando resinas en estado
líquido y curándolas con luz ultravioleta.
Se trata de fotopolímeros de base acrílica con
diferentes propiedades físico-mecánicas: variedad de flexibilidades, elongación
a rotura, resistencia, colores, etc. Se caracteriza por su precisión y acabado
de superficie, lo que hace que su aplicación en matricería resulte muy adecuada.
Las piezas están totalmente curadas al terminar la impresión y no hay tiempo de
espera, aunque hay que retirar soportes de impresión con un chorro de agua a
presión. Esta tecnología ha sido la primera en lograr inyectar dos materiales
diferentes en una misma impresión, permitiendo la creación de materiales
digitales con propiedades "a la carta".
Usos actuales
En medicina
El campo de la medicina es uno de los más avanzados en cuanto al uso de
las impresoras 3D.
Prótesis
Existen impresoras que son capaces de crear guías quirúrgicas y modelos
dentales. Las
guías quirúrgicas se usan para que el dentista sepa exactamente dónde debe
colocar un implante. Pero lo que es más sorprendente es que ya se han realizado
implantes de prótesis más allá de la odontología.
Es el caso de un estudiante de secundaria de Colorado, que ha creado una prótesis robótica con una
impresión 3D. Estebrazo robótico tiene un coste de 500
dólares, unas 160 veces inferior a los que se construyen por los métodos
tradicionales, por lo que podría llegar a la mayoría de los hogares,
independientemente de su poder de adquisición. El brazo es controlado por ondas cerebrales y
tiene un diseño robusto y avanzado. En agosto del 2013, este estudiante estaba
ya trabajando en la tercera generación de esta creación.
Por otro lado, existe un proyecto denominado Project Daniel, de
Not Impossible, que fue iniciado en diciembre del 2013. Daniel Omar, de quien
toma nombre el proyecto, perdió ambos brazos en la guerra del Sudán en 2012,
con tan sólo 14 años. Al conocer la noticia, Mick Ebeling viajó hasta el lugar
y decidió crear la fundación Not Impossible. De esta manera, inicialmente creó
una prótesis de brazo para Daniel, creada con una impresora 3D. Una vez
alcanzado este objetivo, se creó en Sudán la primera escuela taller de
prótesis, desde la que se crean varias prótesis semanalmente. Así, un gran
número de niños pueden disfrutar de lo que para ellos es un privilegio, ya que
sin estas máquinas de tres dimensiones la creación de las prótesis alcanza
precios desorbitados que pocas familias pueden permitirse.
Una de las grandes ventajas que ha ofrecido la creación de prótesis es que
las instrucciones a seguir para crear una son públicas en Internet. Así,
cualquiera puede acceder a ello y no supone un sobrecoste ni económico ni de
conocimiento. Una de las ventajas de este gran avance es que en el caso de los
niños, que se encuentran en edad de crecimiento, se puede crear varias prótesis
mientras siga su crecimiento sin tener que gastar una millonada con cada nueva.
Hay muchas personas que se inician por su cuenta en este mundo de las
impresoras 3D, como es el caso de un padre que descubrió estas máquinas gracias
a la publicación en la web de dichas instrucciones para crear una mano.
Trasplantes
Mucha gente sufre accidentes que le provocan heridas tan graves que
necesitan una reconstrucción de algunas partes del cuerpo. Existen dos casos:
que necesiten coger piel de una parte del cuerpo y colocarla en la lesión, cosa
muy dolorosa, o que necesiten reconstruir algún hueso. En ambos casos las
impresoras en tres dimensiones pueden ayudarnos.
En el primer caso, ya se ha dado la primera creación de un material con
propiedades parecidas a las del tejido humano. Este material se forma
con miles de gotas de agua conectadas y puede realizar alguna de las tareas de
las células de
nuestro cuerpo.
En el ámbito del segundo caso, en marzo de 2014 se le reconstruyó parte del rostro a un
chico que había sufrido un accidente de moto. Inicialmente, cuando ingresó en
el hospital después del accidente, intentaron la reconstrucción de la mejor
forma posible pero no pudieron hacer todo lo que quisieron porque podría perder
visibilidad en el ojo. Gracias a las nuevas tecnologías hicieron una recreación
de su cráneo antes del accidente y, con ayuda de una impresora 3D, imprimieron
unos modelos para ayudar y planificar la reconstrucción. Así,
han podido recolocarle todo el rostro y hacer que sea una persona más feliz,
pudiendo hacer vida normal.
Por otro lado, un grupo de médicos de la Universidad de Pekín imprimió una vértebra,
siendo éste el primer caso. Se la implantaron con éxito a un niño de 12 años en
una operación de 5 horas, después de retirarle la suya que contenía un tumor maligno. Esta vértebra está creada con titanio y tiene
unos pequeños poros de forma que el hueso pueda crecer dentro y no obstaculice
el crecimiento, de manera que no son necesarios tornillos u otras conexiones.
Órganos
En las impresoras 3D usadas para crear órganos se usan células vivas como material para
imprimir. A partir de éstas es posible generar un órgano para implantárselo a una persona.
Es uno de los objetivos más esperados, ya que hay enormes colas de espera para
que las personas que necesitan un órgano lo reciban, y a diario mueren varias
de ellas debido a la espera demasiado larga. Existen varios grupos estudiando
la creación de distintos órganos, siendo el corazón el
gran objetivo. De momento, hay un grupo de ingenieros de la Universidad de
Connecticut que ha creado riñones
artificiales.7 Su
objetivo es que estos órganos sean trasplantados a seres humanos y tengan las
mismas funcionalidades que un riñón natural,
y parece que no falta mucho para alcanzar esta meta. Por otro lado, Organovo
informó que el año 2014 saldría el primer hígado creado
con una impresora de tres dimensiones. De momento el año 2013 disponían de
réplicas en miniatura pero que ya tenían las funcionalidades de uno natural.
Otros
La escoliosis es
una enfermedad en la que la columna vertebral sufre una curvatura en forma de S
o de C. Cuando esta curvatura es mayor de un número determinado de grados es
necesario el uso de un corsé.
Estos acostumbran a ser muy aparatosos, incómodos y antiestéticos. Es por ello
que mucha gente no quiere llevarlos o disminuye enormemente su autoestima.
Parece que se ha encontrado la solución, llamadaBespoke. Mediante un escaneo del cuerpo
del paciente se obtienen las medidas exactas y se imprime este corsé, pudiendo
tener distintos estilos y ser personalizable. Además es transpirable, por lo
que aumentará también la comodidad y durabilidad.
En este caso hablamos de algo sorprendente a la par que útil. Hace unos
años que surgieron las ecografías en
3D, que supuso un gran avance en este sector. Sin embargo, el año 2013 se
produjo un nuevo paso: la impresión en tres dimensiones del feto.
Su principal objetivo es que se puedan detectar malformaciones en los no natos,
así como posibles complicaciones en el parto. De esta manera podrían evitarse y
ayudar al personal médico a un mejor seguimiento del periodo de gestación del
bebé. Otra utilidad es para padres con ceguera, quienes, gracias a estos
objetos realizados con material fácilmente palpable, podrán saber cómo será su
hijo. Sin
embargo, muchos padres se están interesando en disponer de este objeto, de
manera que puedan tener un recuerdo material de la gestación de su hijo.
Por último, hacemos referencia a la inmovilización de un miembro del cuerpo
debido a una fractura. Normalmente se usa una escayola hecha
con yeso por
los médicos que tarda unas 20 horas en secarse y que se mantiene totalmente
rígida, pudiendo causar rozaduras en algunos casos. Cortex Exoskeleton es un proyecto
que usa una impresora 3D para crear una pieza de inmovilización con la medida
perfecta de cada paciente. Para ello, se usa un escáner 3D para
obtener la medida exacta del miembro y, junto con una radiografía para
visualizar la rotura y su posición, se envía a una impresora que crea una pieza
de inmovilización. Esta pieza es mucho más resistente y ligera que una escayola
de yeso; además tiene una serie de agujeros que permiten la transpiración de la
piel, impidiendo así que salgan hongos. Es una única pieza que tiene una
apertura por donde el paciente introducirá el miembro y se cerrará con unas
bisagras incorporadas en la estructura. Es
mucho más estético y cómodo ya que no abulta demasiado, por lo que no nos
causará problemas con la ropa. Así, también se pueden imprimir muñequeras o tablillas para personas
que lo necesiten.
No hay comentarios:
Publicar un comentario