Impresoras 3d

¿Debe invertir ya en una impresora 3D para su hogar?

Amitt Sharma, de 26 años, un empresario con sede en Delhi, ha estado trabajando en varios proyectos de impresión en 3D como hobby desde hace cuatro años. Ha utilizado su impresora 3D de código abierto para hacer esculturas, artículos de utilidad como portalápices y otros artículos de regalo personalizados, e incluso un recinto para su frambuesa Pi (pequeño ordenador de sobremesa).

Sharma pertenece a una nueva generación de jóvenes usuarios que están aprovechando las impresoras 3D de sobremesa para crear lo que desean, en lugar de gastar dinero en comprarlas o hacerlas fabricar. Según Sharma, para hacer cualquier cosa usando plástico antes, tuvo que ir a un fabricante que le cobraba una cantidad exorbitante. Ahora puede hacerlo a un precio más bajo, desde la comodidad de su casa en cuestión de horas.

Una impresora 3D puede ser un producto de utilidad para imprimir herramientas personalizadas, que pueden no encontrarse en una tienda debido al cambio de productos y a la escasez. Puede ser una manera creativa de aumentar la creatividad de un niño al diseñar algo y luego imprimirlo para su uso. Se puede utilizar para artículos decorativos como una maceta, una araña, interiores, asas de fijación o cualquier otra pieza que necesite imprimirse.

Las impresoras 3D para usuarios domésticos son mucho más pequeñas (ya que necesitan caber en un escritorio) y más fáciles de usar, en comparación con las impresoras más grandes que se utilizan en la industria automotriz y de fabricación. La mayoría de estas impresoras 3D de sobremesa utilizan la tecnología FDM (Fused Deposition Modelling) 3D (también conocida como FFF o Fused Filament Fragmentation), ya que cuesta menos. Este tipo de impresora funde un filamento de plástico y lo posiciona capa por capa (de ahí la palabra aditivo), uno encima del otro para formar el objeto final. Según Formlabs, las impresoras FDM son las mejores para pruebas básicas de modelos conceptuales o prototipos de piezas de bajo coste. Tienen una resolución más baja y pueden no dar resultados precisos cuando se imprimen objetos con un diseño complejo o características intrincadas, que necesitarán las impresoras más caras de Sinterización Láser Selectiva (SLS).

Ellos (SLS) pueden costar más de 1 crore. Aunque hay algunas versiones de escritorio de SLS que cuestan menos, pero no son tan fáciles de usar como las industriales, dice Swapnil Sansare, CEO y fundador de Divide By Zero, un fabricante de impresoras 3D. Una impresora SLS de escritorio puede costar alrededor de ₹3 lakh y puede imprimir múltiples objetos en un solo día. Las impresoras SLS utilizan el láser para fusionar pequeñas partículas de polvo polimérico y crear objetos con estructuras y patrones complejos. El número de personas que gastan en impresoras 3D para uso doméstico es casi insignificante y se necesita una mayor concienciación, rues Sansare. Agrega: Antes de creer que llegará a todos los hogares, tenemos que trabajar en nuestro sistema educativo. Si resulta ser parte de nuestro sistema educativo, las cosas cambiarán en los próximos cinco años.

John señala que actualmente muchas escuelas han instalado impresoras 3D para proyectos y, con el tiempo, también puede ser un buen dispositivo para los hogares.

El coste de propiedad de una impresora 3D de sobremesa FDM es mucho más barato que el de una impresora SLS. Una impresora FDM de «hágalo usted mismo», que puede imprimir objetos pequeños, empieza en ₹18,000. Los que tienen un tamaño de cama de 200 x 200 mm y que pueden imprimir objetos más grandes pueden costar desde ₹50,000 hasta más de ₹2-3 lakh. El precio se basa en el tamaño, la velocidad, las micras, la precisión, el diseño y el cuerpo de la máquina. Un filamento de ácido poliláctico (PLA), utilizado en impresoras FDM, con un diámetro de 1,75 mm y una longitud de 300 metros, cuesta alrededor de ₹1,000. Se puede utilizar cualquier filamento de terceros con una impresora FDM. El manejo de la impresora FDM también es más fácil que el de las impresoras SLS. Además, una máquina ligera portátil puede ser manejada por un niño, pero necesita ser supervisada por un anciano. En la mayoría de los casos, la máquina está cerrada por todos lados, pero algunas máquinas 3D están abiertas.

Sharma señala que no es necesario conocer el diseño en 3D para fabricar productos en casa. Hay muchos modelos gratuitos que se pueden descargar e imprimir desde plataformas como Thingiverse. Claramente, el paisaje de la impresión en 3D ha madurado lo suficiente como para permitir a los usuarios con una vena creativa fabricar cosas desde la comodidad de su estudio, garaje o sala de estar sin gastar demasiado dinero.

Impresión 3d en cristal

Para la mayoría de nosotros, la impresión en 3D significa imprimir en plástico de algún tipo, ya sea en filamento o en resina fotográfica. Sin embargo, todos hemos querido imprimir en otros materiales, especialmente en materiales más sustanciales. Las impresoras de metal existen pero no son baratas. Sin embargo, es posible imprimir moldes y piezas metálicas fundidas con ellos. Imprime moldes. Pero en vez de metal, echa partes de vidrio.

Cubre varias técnicas. La primera es crear un relieve (es decir, una forma tridimensional que surge de una base). De acuerdo con el poste, esto previene las desviaciones difíciles. Luego funde un molde de sílice y utiliza un horno para fundir el vidrio en el molde. Usted puede esperar hacer eso con un horno de tamaño completo, pero en realidad puede conseguir un horno pequeño y económico que se ajuste a su horno de microondas.

La segunda técnica es un proceso a la cera perdida en el que el plástico se quema en un horno de alta temperatura. La técnica final crea un vacío interno para hacer que parezca que un objeto está dentro de otro objeto.

En el caso de los objetos pequeños, parece que sería muy accesible. Los proveedores de arte tienen kits económicos para la fundición de vidrio para los que sólo se necesita un horno o un microondas. Los hornos pequeños son razonablemente baratos, o usted puede ser capaz de encontrar a alguien que le dé o alquile tiempo de horno.

El proceso no es muy diferente de la fundición en metal. Hemos cubierto varios tutoriales.

5 de los mayores mitos sobre la impresión en 3D

La primera condena por la impresión en 3D de un arma de fuego fue reportada recientemente en Londres, poco después de que se usaran máscaras impresas en 3D para engañar el reconocimiento facial. ¿Deberíamos tener miedo?

La impresión en 3D se refiere a una serie de procesos de fabricación digital que construyen objetos directamente a partir de modelos informáticos, sin necesidad de herramientas costosas, en capas de material. Aunque los procesos de impresión en 3D varían mucho, incluyendo la fusión de polvo metálico con láser o el endurecimiento de la «tinta» líquida de plástico con luz ultravioleta, la mayoría de la gente tiende a pensar en máquinas de escritorio de impresión en 3D que funden carretes de plástico. Dado que estos son a menudo construidos o diseñados por entusiastas, son muy asequibles, con algunos modelos que cuestan menos de 250 dólares.

La impresión en 3D no está exenta de problemas. Pero investigamos las realidades del uso de las impresoras 3D por parte de las empresas y los consumidores y, por lo tanto, podemos disipar algunos de los temores más comunes en torno a la impresión en 3D.

1. TODO EL MUNDO IMPRIMIRÁ ARMAS DE FUEGO

Los diseños de una «pistola» que podría producirse en una impresora 3D de sobremesa se compartieron por primera vez en Internet hacia 2013. Aunque esta puede haber sido una poderosa declaración política, una sola condena y ninguna lesión reportada en seis años sugiere que la amenaza es limitada. De hecho, la mayoría de los expertos creen que las armas impresas en 3D pueden ser más peligrosas para sus usuarios que cualquier otra persona. Como dijo un usuario de impresión en 3D que entrevistamos: Nunca voy a disparar un arma impresa en 3D. Con la cantidad de huellas que salen mal, tendrías que ser mucho más valiente que yo.

Si bien es posible imprimir algo que se parece a una pistola, es probable que necesite componentes metálicos. Y municiones. No todo puede o debe imprimirse en 3D.

2. DESTRUIRÁ EL MEDIO AMBIENTE

A algunas personas les preocupa que facilitar la producción de objetos de plástico provoque problemas medioambientales debido a la facilidad de impresión de nuevos productos.

El argumento contrario es que la impresión reduce masivamente los residuos, en comparación con la fabricación «sustractiva» tradicional (corte, perforación, etc.). Además, los materiales pueden ser biodegradables. Por ejemplo, los materiales de origen vegetal pueden utilizarse para convertir los residuos de alimentos en filamentos para impresoras 3D. La impresión en 3D ofrece posibilidades de utilización de plásticos reciclados. Y proyectos como la restauración de hábitats marinos mediante la impresión en 3D de los arrecifes de coral muestran cómo la impresión en 3D puede contribuir a la sostenibilidad del medio ambiente.

3. NOS ROBARÁ NUESTROS TRABAJOS

Durante años, la impresión en 3D ha sido descrita como una actividad disruptiva o revolucionaria. Como con cualquier otra tecnología en la historia, estos términos han llevado a temer la pérdida de puestos de trabajo.

Por ejemplo, la capacidad de producir formas complejas en una sola pieza reduce el negocio de los proveedores que actualmente fabrican componentes. Por otro lado, el acceso a la producción local de bajo costo ayuda a convertir ideas brillantes en oportunidades de negocio y de carrera. Proporcionar habilidades de diseño e impresión en 3D está ayudando a las personas vulnerables a diseñar y fabricar joyas en lugar de ser víctimas de la explotación. Además, la impresión en 3D ha permitido a los empresarios crear dispositivos de control de bajo coste que permiten a los caficultores mejorar sus medios de subsistencia.

La impresión en 3D es una buena manera de aumentar el compromiso con la ciencia y la ingeniería en las escuelas. Y en nuestra investigación, también conocimos a personas mayores que buscaban actualizar sus habilidades mediante el aprendizaje de la impresión en 3D. Por ejemplo, uno estaba ocupando su tiempo en el retiro haciendo regalos para la familia, arreglando cosas para los vecinos, e incluso enseñando a otros a imprimir. Otro, que antes trabajaba en industrias creativas, veía la impresión y el diseño en 3D como una forma de iniciar un negocio, volver a ser creativo y alejarse de un trabajo insatisfactorio. Otros utilizaron impresoras 3D para crear inventos. En resumen, ha ayudado a que los sueños empresariales sean alcanzables.

4. TODO EL MUNDO IMPRIMIRÁ PRODUCTOS FALSOS

Desde hace varios años, las empresas pueden fabricar piezas de repuesto o incluso nuevos productos con impresión en 3D, como audífonos, calzado deportivo y coronas dentales. Entonces, ¿por qué no imprimimos todo en 3D?

En parte porque cuesta mucho más que la producción en masa, pero también porque las empresas temen que alguien les robe sus diseños o produzca versiones falsas. Así como la industria de la música tardó años en dejar de luchar contra Napster y abrazar las ventas digitales, los fabricantes tardarán en acostumbrarse a la idea de que su propiedad intelectual puede ser compartida en línea. Mientras tanto, la voluntad de compartir es lo que define a las comunidades de usuarios de la impresión en 3D que se reúnen en los espacios de creación y en línea, para explorar ideas, aprender nuevas habilidades, iniciar negocios o simplemente hacer amigos.

Una solución al problema de los diseños accesibles podría ser el uso de una cadena de bloques para hacer un seguimiento de los productos impresos en 3D. Pero al mismo tiempo, las empresas deben elegir si los clientes que quieren crear, descargar e imprimir diseños deben ser tratados como colaboradores o competidores.

5. ES DEMASIADO CARO

Nuestra investigación ha significado que a menudo estamos explicando cómo funciona la impresión en 3D a los miembros del público. A medida que observan la impresora en acción, sus preocupaciones iniciales sobre las armas de fuego a menudo son reemplazadas rápidamente por preguntas sobre materiales y diseños. Luego viene el temor de que esto sea demasiado caro, demasiado difícil o ambos para que los individuos lo prueben por sí mismos.

Para aquellos que son reacios a salpicarse en su propia máquina, muchas bibliotecas públicas ahora ofrecen acceso, y la mayoría tienen computadoras que se pueden usar para crear los diseños, usando herramientas de dibujo que se pueden descargar gratuitamente. O si no le apetece crear sus propios diseños, es posible descargar y «remezclar» una variedad de objetos, desde piezas de repuesto para reparaciones domésticas hasta ayudas para pacientes con artritis. Incluso puedes pedirle a alguien que imprima los diseños por ti.

La impresión en 3D todavía requiere cierto esfuerzo: preparar los diseños, configurar la impresora y corregir los inevitables errores. Pero la buena noticia es que hay una gran comunidad de personas en línea y en varios espacios de fabricantes que están encantados de ayudarle.

Primera impresora 3d para la fabricación de bienes de consumo

Gantri, un galardonado fabricante de lámparas de diseño directo al consumidor, ha presentado hoy su primera impresora 3D llamada «Gantri DancerTM». Con patente pendiente, Gantri Dancer es la primera impresora 3D cilíndrica multi-gantry del mundo.

Aprovecha cuatro pórticos y una placa de construcción circular giratoria para imprimir hasta cuatro veces más rápido que las mejores impresoras 3D de sobremesa de su clase actuales, manteniendo al mismo tiempo un alto nivel de calidad del producto.

La misión de Gantri es capacitar a los diseñadores para crear utilizando tecnologías avanzadas, dijo Christianna Taylor, PhD y CTO de Gantri. Nuestro objetivo es impulsar la adopción de la fabricación digital como una alternativa viable al sistema de fabricación industrial actual en la producción de productos de alta calidad para el consumidor.

En qué es diferente

Sistema multi-gantry coordinado – Utilizando una placa de construcción circular giratoria, los cuatro pórticos de Dancer pueden trabajar juntos simultáneamente para imprimir una sola pieza. Como resultado, no hay ninguna zona muerta, o vacío, en el centro y puede imprimir la misma parte usando sólo un cuarto del tiempo.
Aproveche los materiales sostenibles – Dancer está diseñado para utilizar el exclusivo PLA a base de maíz de Gantri, que requiere una salida de alta temperatura constante para facilitar el amasado.

Acceso frontal completo – El acceso a la cama de impresión, el mantenimiento y el cambio de bobinas se realizan desde la parte frontal, lo que permite una automatización completa en un futuro próximo.
Carcasa de diseño personalizado – El marco de aluminio de grado aeroespacial y los paneles de policarbonato ofrecen un cuerpo ligero y resistente que minimiza la vibración y es rápido de ensamblar.

Traducción automática de modelos 3D , Gantri desarrolló un algoritmo de traducción único que convierte los sistemas de modelado actuales en el sistema coordinado multi-gantry de Dancer sin necesidad de aportaciones adicionales por parte del usuario.

A partir de noviembre de 2019, Gantri comenzará a migrar toda su flota de impresoras a Dancer en la fábrica Gantri de San Leandro, California. Como resultado, Gantri estima que el plazo medio de producción Made for you disminuirá de unas cuatro semanas en la actualidad a dos semanas.

Dancer es una innovación asombrosa. Combina hardware avanzado, software e ingeniería industrial para hacer que la impresión en 3D con modelo de deposición fundida (FDM) sea drásticamente más eficiente. Además, estamos invirtiendo en robótica avanzada y IA para mejorar aún más nuestra plataforma de fabricación de principio a fin. Esto nos permitirá diversificar los materiales y las categorías para nuestros diseñadores y clientes.

Acerca de Gantri

Fundada en San Francisco, Gantri es un fabricante galardonado de lámparas de diseño de consumo directo. Ofrecemos una nueva generación de luminarias creadas exclusivamente por diseñadores líderes a nivel mundial y fabricadas de forma sostenible en la fábrica de Gantri mediante impresión en 3D patentada. Nuestras innovadoras tecnologías de diseño y fabricación dan a cada diseñador la libertad de dar vida a sus ideas únicas, haciendo que un gran diseño sea radicalmente más accesible, asequible y sostenible.

Los polímeros de memoria como forma para aumentar la rigidez

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Aunque los robots blandos son muy flexibles y se adaptan a entornos más complejos, no son muy buenos para realizar tareas con una gran capacidad de carga debido a la baja rigidez de los materiales que los componen. Se ha intentado utilizar materiales y estructuras de rigidez variable para desarrollar actuadores blandos ajustables, pero estos están limitados por factores tales como deformaciones superficiales, respuestas lentas y dificultad para fabricar microfunciones.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD) y de la Universidad de Shanghai Jiao Tong (SJTU) ha publicado recientemente un artículo titulado «Fast-Response, Stiffness-Tunable Soft Actuator by Hybrid Multimaterial 3D Printing<>», en el que se detallan los esfuerzos que han llevado a cabo para solucionar este problema.

El resumen dice: Este trabajo presenta un paradigma para diseñar y fabricar actuadores blandos de respuesta rápida y sintonizables en rigidez (FRST) mediante la impresión híbrida en 3D multimaterial. La integración de una capa de polímero con memoria de forma en el cuerpo del actuador completamente impreso aumenta su rigidez hasta 120 veces sin sacrificar la flexibilidad y la adaptabilidad.

El circuito de calentamiento Joule impreso y el microcanal de refrigeración fluida permiten velocidades de calentamiento y enfriamiento rápidas y permiten que el actuador FRST complete un ciclo de ablandamiento y endurecimiento en 32 s. Se utilizan simulaciones numéricas para optimizar la capacidad de carga y las velocidades térmicas. La alta capacidad de carga y la adaptabilidad de forma del actuador FRST se demuestran finalmente con una pinza robótica con tres actuadores FRST que pueden agarrar y levantar objetos con formas arbitrarias y varios pesos que van desde menos de 10 g hasta 1,5 kg.

Una vez limpio, el trozo de SMP I fue llevado a nuestro dispositivo DIW autoconstruido para la fabricación del circuito de calefacción Joule, escribieron los investigadores. Una jeringa fue sostenida verticalmente en el dispositivo DIW, y sus traducciones en el plano de impresión fueron activadas por etapas lineales….las cuales fueron controladas con precisión por motores paso a paso.

La rebanada 3D printedSMP con el circuito de calentamiento Joule se colocó en un horno universal para sinterizar el circuito Ag NP antes de ser unido con el cuerpo del actuador. En cada espaciador entre las cámaras de aire vecinas en el cuerpo del actuador, se creó una ranura para recibir un inserto para el segmento SMP.

El diseño de ranura e inserto mejoraría la fuerza de adhesión en la interfaz para limitar mejor la tensión de la capa de recubrimiento al inflarse e impedir que el aire se desplace fuera del canal central, explicaron los investigadores.

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Una vez que las interfaces de unión fueron curadas, el equipo probó cuán hermético era todo, luego insertó cables conductores a través de los canales de la base del actuador, los cuales fueron conectados al circuito de calentamiento de Joule y luego sinterizados. La loncha SMP II se pegó con la lámina de elastómero utilizando VeroClear, y las piezas procesadas se pegaron entre sí, de nuevo con VeroClear.

Los investigadores realizaron todo tipo de pruebas en su actuador blando impreso en 3D, incluyendo una prueba DMA, pruebas de tracción a 25 °C y 70 °C, una prueba de rigidez de la tira, y otras. Se completó una prueba de caracterización de la capacidad de carga de un solo actuador FRST, y el equipo también llevó a cabo simulaciones de elementos finitos en un esfuerzo por aprender más sobre el mecanismo de variación de la rigidez.

Los investigadores escribieron: Para obtener información sobre las posibles formas de mejorar la capacidad de carga, simulamos las pruebas de rigidez a la flexión mediante la variación de dos parámetros, a saber, el espesor de la capa SMP y el módulo de material a temperatura ambiente.

También se realizaron simulaciones de elementos finitos para pruebas de calentamiento y enfriamiento, y los investigadores también caracterizaron los parámetros de impresión.

Termistor pegado a la superficie más interna del componente SMP con cables que se extienden desde los bordes laterales del actuador.

El campo de la soft robótica está ayudando a la gente a cambiar su percepción de los robots como creaciones de metal duro por algo más fluido y flexible. A través de sus experimentos, el equipo de investigación conjunto de SUTD/SJTU descubrió que al añadir polímeros de memoria de forma a la mezcla, el cuerpo de su actuador blando impreso en 3D se volvió hasta 120 veces más rígido, pero sin sacrificar la adaptabilidad ni la flexibilidad, lo que lo hace mucho más eficaz a la hora de soportar cargas elevadas.

Renuncian traer más prótesis impresas en 3D a los países en desarrollo

El fabricante de ortesis y prótesis de impresión 3D Create O&P, con sede en Nueva York, es responsable de crear el primer brazo impreso en 3D de grado médico para un sobreviviente del terremoto de Haití. Poco después de esta hazaña, introdujo la Create 3400: la primera y única impresora 3D de grado médico totalmente integrada para dispositivos ortopédicos y protésicos.

La misión de la compañía es fabricar prótesis impresas 3D rentables que sean fácilmente accesibles en todo el mundo , y no sólo en los Estados Unidos. Es seguro decir que Create O&P tiene impresión 3D usada para hacer mucho bien en el mundo.

Jeff Erenstone, cofundador y Director de Tecnología de Create O&P, es un protesista-ortopedista certificado. Ya tenía su propia práctica clínica, Mountain Orthotic and Prosthetic Services, cuando lanzó la empresa a finales de 2014 después de ver el potencial de utilizar la impresión en 3D para aumentar la productividad en la industria del cuidado ortopédico y protésico.

Ahora, ha decidido seguir adelante para seguir avanzando y mejorando la atención clínica y protésica en el mundo en desarrollo, y esta semana ha anunciado su dimisión como Director Técnico de la empresa.

Estoy muy orgulloso de haber cofundado este negocio y de trabajar con cientos de propietarios de clínicas para mejorar el cuidado de sus pacientes y aumentar la eficiencia al mismo tiempo. Estoy entusiasmado por tomar las lecciones que aprendimos aquí y mejorar el cuidado en el mundo en desarrollo, donde esta tecnología permitirá el cuidado clínico en áreas donde de otra manera no está disponible en la actualidad, dijo Erenstone.

Erenstone continuará su trabajo en el campo de la ortopedia y la protésica ampliando el uso de soluciones de impresión 3D aplicadas en el trabajo clínico en regiones en vías de desarrollo del mundo a través de su organización sin ánimo de lucro, Operation Namaste, de la que también es cofundador. Este es un movimiento bastante inspirador, en mi opinión.

Estoy muy orgulloso de los productos que desarrollamos en Create O&P, que hoy en día incluyen impresoras 3D, software, educación y otras herramientas con las que los médicos de O&P pueden producir una amplia gama de productos.

Con las capacidades de Create O&P, los médicos de los Estados Unidos y de todo el mundo han visto mejoras drásticas en la eficiencia de sus prácticas», dijo Erenstone. «Me alegra dejar esta compañía en manos competentes y enérgicas.»

La reconfortante organización Operación Namasté quiere garantizar que las personas con amputaciones en todo el mundo puedan acceder fácilmente a la atención protésica impresa en 3D. Su misión es proporcionar un continuo de cuidados protésicos y servicios de rehabilitación relacionados al pueblo de Nepal y otros países en vías de desarrollo también, como Haití.

Algunos de los proyectos en los que la Operación Namaste ha trabajado incluyen una cumbre sobre prótesis y órtesis, Camp Namaste para niños nepalíes con diferencias de extremidades, y la Nepal Warrior Trek, donde un equipo de amputados (incluyendo un oficial de policía de Ohio) y dueños de negocios viajaron al país para una larga caminata con el propósito de concientizar sobre el terremoto de Nepal de 2015 y de brindar asistencia financiera a las víctimas.

Vamos a extrañar mucho a Jeff en Create O&P y le deseamos la mejor de las suertes ya que lleva la tecnología 3D a lugares donde los pacientes con demasiada frecuencia no reciben atención. Como médico, practicante y visionario, Jeff vio los desafíos que enfrentan las clínicas nacionales, particularmente en lo que se refiere a los márgenes netos. Sabía que la impresión en 3D era la única solución que mejoraría la eficiencia y el cuidado clínico».

Erenstone fue el primer CEO de la empresa y supervisó el desarrollo de dos generaciones de sus impresoras 3D, que incluyen su serie actual que permite fabricar zócalos de diagnóstico, manos libres, en menos de tres horas. Además, también creó el software Rapid Plaster de O&P, que replica digitalmente los procesos que los médicos utilizan para diseñar encajes, así como otros dispositivos, para sus pacientes.

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Estamos implementando la visión de Jeff, que él mismo persiguió incansablemente durante más de cuatro años, dijo Dan Kelleher, cofundador y director financiero de O&P de Create O&P. Estoy agradecido a Jeff por la oportunidad de ayudarlo a perseguir este futuro digital desde 2014.»

Estructuras de malla robótica impresas en 3D controladas por campos magnéticos

Investigadores de North Carolina State Universityhan creado un nuevo tipo de robot – uno que flota en el agua y puede ser controlado con campos magnéticos aplicados. Estas estructuras de malla flexible impresas en 3D pueden agarrar objetos pequeños y transportar gotas de agua, lo que les permite imitar a las criaturas que viven en las superficies del agua. También pueden servir potencialmente como andamiajes tisulares para cultivos celulares.

Esta investigación muestra las capacidades en el campo emergente de la combinación de la impresión en 3D y la robótica blanda, dijo Orlin Velev, S. Frank y Doris Culberson Distinguished Professor of Chemical and Biomolecular Engineering at NC State.

La investigación fue publicada en un artículo titulado 3D-Printed Silicone Soft Architectures with Programmed Magneto-Capillary Reconfiguration. En el artículo, los investigadores describen cómo hicieron una tinta a partir de microesferas de silicona, unidas por silicona líquida y contenidas en agua.

Esto dio como resultado una pasta homocomposite tixotrópica que se asemeja a la pasta de dientes en que puede ser fácilmente exprimida a través de una abertura, pero que luego conserva su forma una vez depositada.

Luego, los investigadores utilizaron una impresora 3D para dar forma a la pasta en forma de malla. Los patrones fueron curados en un horno para crear estructuras de silicona flexibles que pueden ser estiradas y colapsadas por la aplicación de campos magnéticos.

Esta pasta auto-reforzada nos permite crear estructuras ultra suaves y flexibles, dijo Sangchul Roh, un estudiante de doctorado del estado de Carolina del Norte en el laboratorio de Velev.

La incorporación de partículas de carbonilo de hierro, que están ampliamente disponibles y tienen una alta magnetización, nos permite impartir una fuerte respuesta a los gradientes de campo magnético, añadió Joseph Tracy, profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales.

Las estructuras también son auxéticas, lo que significa que pueden expandirse y contraerse en todas las direcciones, dijo Velev. Con la impresión en 3D, podemos controlar la forma antes y después de la aplicación del campo magnético.

Las estructuras también se pueden utilizar cuando flotan en el agua, de forma similar a los insectos, como los estriders de agua.

Imitar tejidos vivos en el cuerpo es otra posible aplicación para estas estructuras, dijo Roh.

Los investigadores describen en el artículo cómo fueron capaces de crear mallas reconfigurables, una estructura que podía agarrar una pequeña bola de papel de aluminio y una estructura que podía llevar una sola gota de agua y luego liberarla a través de la malla a pedido.

La forma en que esto funcionó involucró a los investigadores al encender un campo magnético, lo que causó que la malla se contrajera hacia el centro y mantuviera una gota de agua en su superficie. Cuando se apagó el campo magnético, la malla se estiró de nuevo a su tamaño máximo, dejando caer la gota. Este diseño podría permitir el transporte de líquidos y la opción de mezclarlos a pedido.

Los niños diseñan equipos de juegos infantiles

En una tesis titulada Diseño de equipos de juegos infantiles con RV e impresión en 3D , el autor Christian Knaapen sostiene que la realidad virtual es necesaria para diseñar objetos en 3D. En los programas CAD, dice, hay una desconexión entre el objeto 3D en su pantalla 2D y el objeto final, con el que se puede caminar e interactuar, de ahí la necesidad de la realidad virtual. Sin embargo, la conversión de modelos hechos en realidad virtual a impresiones en 3D no es sencilla, ya que las impresiones en 3D deben mostrar una serie de propiedades deseadas. Estas propiedades incluyen

  • El objeto debe consistir en un componente conectado que toque la plataforma de impresión
  • Debe ser capaz de pararse sin caerse
  • Debe ser estructuralmente sólido

Para su proyecto, Knaapen implementa un programa que analiza estas propiedades sobre modelos hechos en realidad virtual. Es el primer programa de análisis de impresión en 3D, dice, que funciona en realidad virtual.

Para probar el programa, Knaapen pidió a 35 niños de una escuela local que diseñaran equipos de juegos infantiles en bloques de Google Blocks, después de lo cual se analizaron los modelos y se imprimieron en 3D. Los niños trabajaron en grupos de dos o tres, formando 16 grupos en total. El proyecto consistió en tres sesiones: en la primera, los niños conocieron Google Blocks y comenzaron a diseñar sus juegos infantiles.

Terminaron sus diseños en la segunda sesión, y en la tercera sesión utilizaron el programa de software de Knaapen para analizar sus propios modelos. Los diseños se imprimieron en 3D y se probaron las propiedades deseadas, y se eligió un diseño ganador.

Las impresiones fueron probadas en la conexión, el equilibrio y la fuerza. Se probó la conectividad viendo si la impresión permanecía en una parte después de quitar los soportes, y se probó el equilibrio colocando la impresión sobre una superficie plana en la orientación en la que fue diseñada, y viendo si permanecía en posición vertical.

La resistencia se probó realizando pruebas de caída desde una altura de 75 centímetros (la altura de una mesa estándar) sobre una superficie dura. Si la impresión no se rompía o se deformaba visiblemente, se consideraba lo suficientemente fuerte para el uso diario.

13 modelos se conectaron y no se desarmaron después de retirar los soportes. 14 pasaron la prueba de equilibrio, y siete sobrevivieron a la prueba de fuerza.

Podemos comparar estos resultados con las predicciones de los análisis de nuestro programa, dice Knaapen. Hacemos esto por separado para cada propiedad, como se muestra en la tabla 5.3. El análisis de conectividad predijo correctamente el resultado en el 92,9% de los casos, donde la única vez que no predijo correctamente se debió a la precisión de la impresión y a las áreas delgadas.

Observamos que el análisis de equilibrio lo predijo todo correctamente. Aún así, no podemos concluir que sea perfecto considerando el tamaño de la muestra. Sólo tuvimos que probar nuestro programa en 16 modelos, lo que significa que podría haber casos en los que esa funcionalidad no fuera suficiente. El análisis de resistencia muestra algunos problemas y sólo predijo correctamente la resistencia de la impresión física en el 50% de los casos. Además, en los casos en que predijo problemas con fuerza, a menudo no predijo qué parte del modelo sería débil correctamente, como puede verse en la figura 5.10.

Aunque se necesita más investigación, concluye Knaapen, el proyecto fue un buen primer paso para comprender lo que se necesita para convertir modelos creados en realidad virtual en impresiones en 3D. Aunque no era el propósito del experimento, también fue una gran manera de introducir a los niños a la impresión en 3D y a la realidad virtual, permitiéndoles diseñar su propio equipo de juegos infantiles.

¿Cuándo se debe utilizar la impresión en 3D en la fundición en arena?

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Fundición compleja con molde impreso en 3D (izquierda) y fundición tradicional con núcleos y moldes tradicionales (derecha)

La fundición en arena es una tecnología con una larga historia, pero está siendo reinventada por la fabricación aditiva. Los moldes de arena impresos en 3D permiten piezas fundidas de gran complejidad geométrica, y en un artículo titulado «Economías de la complejidad de los moldes de arena impresos en 3D para fundición «, un grupo de investigadores describe los beneficios de la utilización de la fabricación aditiva en la fundición en arena:

  • la integración de elementos estructurales tales como celosías periódicas para optimizar el peso frente a la resistencia
  • la inclusión estructural de características únicas tales como números de pieza grabados y/u otros detalles del historial de producción
  • geometrías complejas que generan nuevas aplicaciones de fundición no posibles anteriormente

En el artículo, los investigadores describen una herramienta de evaluación de la complejidad que califica los modelos CAD para determinar el enfoque de fundición más económico basado en la evaluación de la geometría 2D y del corte. Los tres resultados potenciales incluyen la fundición en arena tradicional, la fundición en arena con AM y un híbrido de ambos con núcleos impresos en 3D en matraces de fundición tradicionales.

Se desarrollaron cuatro algoritmos que comenzaron por cortar cada uno de los archivos STL de referencia y realizar análisis por capa, lo que produjo una complejidad media en todas las capas, explican los investigadores. Este proceso se repitió para tres orientaciones de cada pieza y los resultados se promediaron incluyendo: un caso no giratorio, un caso girado 90 grados en el eje X y 90 grados girados en el eje Y.

Las rotaciones se completaron para detectar un sesgo de complejidad relativo a la orientación. Para cada orientación, los números de complejidad de todas las capas se calcularon individualmente y luego el total se dividió por el número de capas para un valor medio que era independiente del número de cortes seleccionados. Al utilizar más capas, se esperaba que la precisión mejorara al mejorar el muestreo estadístico; sin embargo, cada capa adicional significaba un aumento en la duración del cálculo.

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Los valores del factor de complejidad de los Algoritmos AD se muestran para cada una de las piezas fundidas de referencia. E indica exterior. Indica interior.

El algoritmo A era el más simple y sumaba el número de contornos detectados para cada capa. El algoritmo B era similar a A, excepto que en lugar de incrementar la suma de contornos, se calculaba una ración y se añadía a una suma corriente. El algoritmo C resumía el número de contornos, pero también incluía una suma de defectos de concavidad que eran suficientemente cóncavos. El algoritmo D fue un agregado de los otros algoritmos: los contornos, la relación entre el perímetro y el área y el número de defectos de concavidad sumados.

16 estructuras fueron seleccionadas para la fundición, que van en complejidad desde esferas simples hasta una matriz de gyroides y una pieza de ajedrez de teselado de Voronoi. Las diferentes piezas moldeadas se ejecutaron a través del software de complejidad, y los datos resultantes se compararon con las puntuaciones de complejidad asignadas por trabajos anteriores, en los que las puntuaciones se generaron manualmente y se correlacionaron bien con la decisión de qué proceso de moldeado era el más adecuado.

De los cuatro algoritmos, el Algoritmo D dio valores que proporcionan una frontera de decisión que está en línea con la intuición de los autores, así como casos extremos obvios (esfera como un caso de simplicidad o una matriz de giroides para un caso que sólo se puede fundir con la ayuda de la impresión en 3D), según los investigadores.

Este factor de complejidad por capas se comparó con un factor de complejidad conocido para el método de fabricación de fundición convencional y mostró resultados similares, pero sin requerir conocimientos de diseño de los métodos tradicionales, afirman los investigadores. La economía de la complejidad y la cantidad se mostró para un método tradicional de fundición de herramientas y luego se comparó con tres métodos que implicaban la fabricación de aditivos.

Los investigadores presentaron cuatro opciones:

  • Fabricación tradicional (TM): Procesos tradicionales de sustracción para la fabricación de moldes / machos.
  • Impresión de arena en 3D (3DSP): Impresión de arena completa de moldes y núcleos.
  • 3D Sand Printed Core (3DSPC): Impresión en 3D de núcleos y patrones convencionales para que el molde se adapte y arrastre.
  • FDM Patternmaking (FDMP): Fabricación de núcleos convencionales e impresión en 3D utilizando modelos de deposición fundida de patrones duros para la fabricación de moldes convencionales con la ventaja de una fabricación de moldes más rápida.

El método más económico dependía de la complejidad y cantidad de las piezas que se fabricaban. Por ejemplo, para un freno de aire, 3DSP era el más rentable, independientemente del nivel de complejidad. Sin embargo, 3DSPC fue el más rentable para objetos más complejos u objetos en cantidades de 100 o más. Para piezas fundidas de baja complejidad, el FDMP fue la mejor opción, mientras que para cantidades de 1.000 3DSPC fue la más rentable para toda la gama de complejidades.

Crispin Orthotics compra HP 4200 a Europac 3D para dispositivos ortopédicos de impresión 3D

En 2016, el negocio de impresión, digitalización e inspección en 3D Europac 3D , con sede en el Reino Unido, se denominó UK Channel Partner forHP, lo que significa que es responsable de la venta y el mantenimiento de todos los equipos de impresión en 3D de HP en el país. Recientemente, Crispin Orthotics se puso en contacto con Europac 3D en busca de un nuevo paquete de software de impresión en 3D y CAD que pudiera satisfacer la demanda de dispositivos ortopédicos, a la vez que aceleraba la producción y reducía los costes de impresión en 3D, y la empresa sugirió la impresora HP 4200 Multi Jet Fusion 3D para este trabajo.

«El HP Multi Jet Fusion 4200 es capaz de producir en serie con precisión dispositivos ortopédicos a medida, lo que a su vez puede reducir costes y acelerar los tiempos de producción», dijo John Beckett, Director General y Fundador de Europac 3D. «El uso de la impresora HP Multi Jet Fusion por parte de Crispin Orthotic es indicativo de cómo la fabricación aditiva está revolucionando la industria ortopédica.»

Crispin es una clínica registrada por HCPC especializada en la producción y mantenimiento de dispositivos ortopédicos, y ya ha trabajado con HP en el pasado. Al hacer una inversión adicional en su tecnología MJF, Crispin es capaz de producir piezas que son lo suficientemente fuertes y flexibles como para convertirse en aparatos ortopédicos que pueden soportar los movimientos diarios de un ser humano.

La HP 4200 MJF puede producir piezas hasta diez veces más rápido, y con una reducción del 50% en el coste por pieza, en comparación con otros sistemas de impresión 3D SLS. Este costo reducido y mayor velocidad significa que Crispin podrá imprimir en 3D cientos de prórtesis personales y personalizadas en sólo 12 horas.

Crispin probó su nueva impresora 3D HP combinándola con el software de CAD Siemens NX, con optimización de la topología, para que sus técnicos pudieran añadir fuerza a áreas importantes y hacer que los diseños fueran más ligeros. Además, el software también es capaz de organizar múltiples piezas 3D para que encajen, o encajen perfectamente, en el lecho de impresión. Esta capacidad reduce el número de trabajos de impresión, lo que también reduce los costes y aumenta la velocidad.

La digitalización e impresión en 3D ha revolucionado la velocidad y la calidad de las piezas que producimos para nuestros clientes. El negocio también se beneficia de la velocidad de las piezas de impresión en 3D, así como de un ahorro de costes de aproximadamente el 40% en cada pieza, al eliminar la necesidad de múltiples componentes en la cadena de suministro y en el montaje», dijo Mark Thaxter, Director General de Crispin Orthotics.

«El uso de la digitalización y la impresión en 3D también proporciona una mayor libertad en el diseño de productos, especialmente aquellos con geometrías complejas. Tener la capacidad de variar el grosor del dispositivo en ciertas partes también nos permite producir dispositivos que no son posibles con los métodos actuales de fabricación».

Crispin utilizó su nueva impresora 3D HP MJF, y su Siemens NX CAD, durante un proyecto reciente. Las tecnologías combinadas permitieron a la empresa crear una órtesis de brazo impresa en 3D con una articulación de codo integrada y una fijación en el extremo, lo que permite emparejar dispositivos protésicos con ella. El dispositivo fue impreso en 3D en una sola pieza de un material de nylon duradero pero ligero.

Las piezas de muestra que Crispin 3D imprimió en su nuevo sistema HP 4200 MJF pasaron todas las pruebas necesarias. Pero aún más impresionante es que todas las piezas tienen una resistencia homogénea en los tres ejes de construcción separados, lo que demuestra que la orientación de la construcción no tiene ningún impacto negativo en la calidad o resistencia de las piezas impresas en 3D.