What is 3D printing and how does it work?

This site is supported by its readers, and we may receive commissions if you purchase products through our links, at no additional cost to you. More information..

La impresión 3D es el proceso de transformar un modelo 3D virtual, en un objeto tridimensional, físico y tangible.

Esta acción se realiza a través de la combinación de distintos tipos de software de diseño 3D, programas de segmentación, y una máquina que realiza el trabajo de llevar a cabo las órdenes impuestas por dichos programas.

Esta máquina se la conoce popularmente como impresora 3D y es una máquina capaz de crear objetos tridimensionales a través de un sistema, que deposita la cantidad correcta de material capa tras capa, dejando como producto final un objeto tridimensional.

En la actualidad, las tecnologías de impresión 3d han avanzado tanto, que incluso permiten imprimir una gran variedad objetos en distintos materiales.

Como alimentos impresos en 3D, casas de cemento, botes, estructuras e inclusive aún se desarrollan tecnologías para imprimir órganos humanos.

Al día de hoy la impresión 3D se ha hecho tan popular, que muy posiblemente todos tengamos una impresora 3D en nuestros escritorios dentro de muy poco tiempo.

¿Como funciona la impresión 3D?

El proceso de impresión 3D funciona tomando un modelo, o gráfico hecho por computadora, y cortándolo digitalmente en muchas capas.

Una vez hecho esto la impresora 3D comenzará a imprimir depositando un material de a una capa por vez, capa por capa, hasta haber completado el proceso de impresión.

Para conocer cómo funciona esta tecnología deberemos dividirla en tres etapas y de esta manera comprender más a fondo su funcionamiento.

Etapa número 1: Creación de un diseño 3D

To be able to print in 3D it is essential to have a 3D model, you can create a model or download one from different internet sites where authors share their work for free or charging for them.

Existen diversos tipos de software de diseño en 3D que son capases de plasmar un objeto virtual y tridimensional diseñado desde cero por su creador. Muchos de ellos son de pago, pero muchos otros son de coste gratuito.

Podemos nombrar programas como: 3Ds Max, SketchUp, Blender, Zbrush, Adobe 3D, Rhinoceros, (entre otros) e inclusive un programa online de diseño gratuito llamado tinkercad.

¿Qué pasa si no sé diseñar en 3D?

En el caso de no saber diseñar en 3D no te preocupes, existen sitios web donde los diseñadores comparten sus creaciones.

Some of these sites are: thingiverse, Cults 3d, Myminifactory among others, with hundreds and even thousands of 3D models available for download online, always respecting the creators' copyrights.

Una vez creado (o descargado) el objeto 3D, se lo denomina modelo 3D y es el primer requerimiento para poder imprimirlo. Este archivo será guardado en nuestra computadora con un formato llamado “Stl” y será el archivo que utilizaremos con el Slicer o Segmentador.

Etapa numero 2: Segmentación, o corte por capas.

Luego de obtener nuestro modelo 3D vamos a necesitar un programa, conocido en inglés como “Slicer” cuya función es la de cortar en cientos o inclusive miles de “capas”.

Estos programas los podremos descargar de internet de forma gratuita, desde la página de sus creadores, algunos de ellos son: Ultimaker Cura, Prusa Slicer, Creality Slic3r entre otros.

Uno de los programas más utilizados por su interfaz amigable es Cura de Ultimaker.

Con este software podremos abrir el archivo Stl descargado o creado previamente y en él cortarlo en capas, de forma tal que la impresora 3D sea capaz de reconocer su lenguaje para comenzar con el proceso de impresión.

Si bien diseñar un objeto en 3D es extremadamente complejo para algunos, también lo es utilizar un programa de segmentación o Slicer, ya que la cantidad de variables que tienen estos programas son muchas y equivocarse en alguna de ellas puede llevar al fracaso en el momento de realizar la impresión.

¡Pero a no preocuparse! que a estas alturas ya hay suficiente información para aprender y ponerse manos a la obra sin cometer tantos errores. En este blog veremos mucho sobre este tema y estás invitado a volver todas las veces que quieras.

Una vez que nuestro modelo 3D ha sido segmentado o cortado en cientos de capas, el software guardará todas las indicaciones en un archivo llamado “G-code” de forma tal que pueda ser entendido por la impresora 3D y así comenzar a crear, capa tras capa, un objeto tridimensional que nos dejará maravillados.

Etapa número 3: Utilizar la Impresora 3D.

En esta etapa ya no utilizaremos más software de ningún tipo y pasaremos a la acción, configurando y preparando la impresora.

Las impresoras 3D no funcionan como las clásicas impresoras de chorro de tinta, en las que se envía el archivo y la máquina realizará el proceso de impresión de una forma automática y fiable.

3D printers must be correctly calibrated and leveled before printing.

Existen distintos tipos de impresoras 3D, por Estereolitografía (SLA), Impresoras 3D de Sinterización Selectiva por Láser (SLS), Impresoras 3D por Inyección, Impresión por deposición de material fundido (FDM).

¿Como funciona una impresora 3D?

Para entender cómo funciona, deberemos conocer sus partes y que funciones cumplen. En el mundo de la impresión 3D existen distintos tipos de impresoras 3D que trabajan de distintas formas y utilizan distintos tipos de materiales.

En este blog ahondaremos en cada una de ellas, pero para efectos educativos utilizaremos el ejemplo FDM, impresión por deposición de material fundido.

Como ejemplo utilizaré una de las impresoras 3D más vendidas por su relación calidad-precio en los últimos años, la Creality Ender 3.

Parts of a 3D printer (FDM)

1. Estructura: puede ser metálica, de aluminio o inclusive con partes impresas en 3D y va a ser donde los demás compontes van a estar fijados.
2. Ejes de coordenadas: X, Y, Z, son rails que permiten que la impresora pueda realizar los movimientos según sea necesario sobre estos ejes para la impresión de la pieza.
3. Sistema de Extrusión: Consiste de un motor que va a empujar el filamento a través de un tubo de llamado Bowden hasta llegar a una boquilla donde el filamento será fundido y depositado sobre una cama caliente.
4. Hotend: Forma parte del sistema de extrusión y es una pieza fundamental ya que es la encargada de calentar y fundir el plástico que llega a la boquilla o nozzle en inglés, para su deposición en la cama caliente.
5. Nozzle: Es una boquilla metálica, por esta misma es donde sale el plástico fundido para ser depositado de sobre la cama caliente, siendo enfriado inmediatamente después por los ventiladores.
6. Cama caliente: Es la superficie donde se va a realizar la impresión de las piezas. Se llama caliente porque sube de temperatura para que el material tenga mejor agarre, no se levante ni se despegue la pieza en el medio de la impresión.

Ya conociendo sus partes, se procede con la calibración y nivelación de la impresora, para poder de esta manera realizar la impresión.

Conclusion:

El proceso de impresión 3D puede llevar muchas horas y el éxito de la misma va a depender de una correcta simbiosis entre todos los puntos antes mencionados.

• Un diseño de un modelo 3D, sin fallas.
• El correcto uso del programa segmentador o “Slicer”.
• The assembly, calibration and leveling of the 3D Printer.

De fallar en alguno de estos procesos, el resultado final podrá indudablemente tener múltiples fallas de impresión y se deberá repetir todo el proceso, habiendo perdido todo aquel material que se haya utilizado.

Si hicimos las cosas bien, una vez terminado todo el proceso, tendremos en nuestras manos un producto Impreso en 3D. Un objeto físico creado desde lo virtual, con aplicaciones infinitas en el mundo real.

También puedes leer: «Qué saber antes de comprar una impresora 3D«