Impresoras 3D a puerta en casa

2014/09/01 Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

Donde no se espera que las impresoras 3D sean útiles, los miembros de la empresa de Oiartzun Tumaker quieren introducir sus impresoras. Y es que están convencidos de que si estas impresoras tienen algún límite, a nadie se le ha ocurrido el camino para superarlo. La tecnología asociada a las impresoras 3D está evolucionando a gran velocidad y los expertos están convencidos de que antes o después llegará a los hogares.
Ed. © Josef KubeAi/350RF

Se denominan impresoras porque, al igual que las impresoras de papel tradicionales, regeneran el modelo dado. Sin embargo, en lugar de tirar la tinta sobre un papel, acumulan el material, generalmente plástico, capa a capa, hasta convertir el modelo solicitado en un objeto tridimensional. Esto es lo contrario a la forma tradicional de hacer las piezas, que normalmente dan forma a partir de un bloque de materiales, retirando los trozos de material o erosionándolos en lugares determinados. En la fabricación por adición se parte del vacío y se deposita el material en los lugares que requiera la pieza final. El interior puede tener un grado de llenado definido por uno mismo, ofreciendo todas las posibilidades entre estar completamente vacío y totalmente lleno, modificando el grado de compacidad de las piezas.

"La tecnología de las impresoras 3D no tiene grandes misterios y, de hecho, no es nueva; estas máquinas llevan 30 años en el mercado", explica Jon Bengoetxea, director de Tumaker. En la base se trata de un robot cartesiano que se mueve en varios ejes y que se deposita sobre una cabeza. Para ello calienta el hilo de plástico que está enrollado en bobinas o cartuchos hasta que se funde y saca un hilo fino. Esto es lo que se deposita en capas. "¿Qué hacer? --añade Bengoetxeak--, lo que el usuario tiene en mente. Y es que las posibilidades que ofrecen estas herramientas son infinitas".

Bengoetxea recuerda un caso que nunca hubiera imaginado ser cliente de ellos: "Vino un quesero preguntándonos si las impresoras 3D podían ser útiles para hacer los moldes para su quesería. Estaba muy contenta porque podía hacer lo que tenía en la cabeza, y lo hizo él a la medida".

Imágenes realizadas mediante impresora 3D en la empresa Tumaker. Ed. Oihane Lakar/Elhuyar Zientzia

Explosión creativa de la socialización

El mayor cambio que se está produciendo en relación a las impresoras 3D es que se están "socializando", con un coste cada vez menor y una mayor facilidad de uso. Por lo tanto, cada vez se puede llegar a más gente, lo que abre el camino para crear cada vez más usos. "Hasta ahora se utilizaban principalmente para prototipar en la fase de diseño de productos", explica Bengoetxea. El prototipo permite crear y tocar de forma rápida y a bajo coste una réplica del producto final y en función de ello proponer cambios en el producto final.

Las impresoras 3D han sacado las opciones de las fábricas y las han llevado a las escuelas, concretamente a varias escuelas de Formación Profesional. Así ha vivido Bengoetxea: "En los alumnos que están aprendiendo a diseñar sus productos, que hasta ahora sólo veían su diseño en la pantalla del ordenador, el poder tener en las manos supone un cambio tanto en la percepción como en la actitud: son inmediatamente conscientes de lo que falta, lo que hay que cambiar, etc. Es decir, el proceso de diseño enriquece enormemente, los alumnos se motivan muchísimo".

Las empresas, con las puertas abiertas a la creatividad, ya han empezado a utilizar las impresoras 3D en su día a día, no sólo para prototipar, sino también para otros usos: "pueden hacer casi todo lo de plástico, son herramientas, son protectores, son componentes de las piezas finales... Nosotros, por ejemplo, fabricamos a través de las impresoras algunos componentes plásticos para las nuevas impresoras que estamos fabricando, de manera que algunas las convertimos en padres de otras", dice Bengoetxea. De esta manera, "disminuye la dependencia de los proveedores, los hacen a medida. Además, tienen garantizado que van a ser piezas sin defectos y son costosamente baratas".

Jon Bengoetxea, director de la empresa Tumaker. La empresa, con dos años de trayectoria, tiene ya dos tipos de impresoras a la venta y se está trabajando en la creación de un escáner para convertir objetos en modelos reconocibles por las impresoras 3D. Ed. Oihane Lakar/Elhuyar Zientzia

Materiales en su mayoría plásticos

Las impresoras mencionadas y, en general, las que más se están extendiendo en el mercado son las 3D que trabajan con polímeros. "Y es que para utilizar estas impresoras hay que calentar el material y fundir y el plástico es excelente", ha precisado Bengoetxea. Existe una diversidad de polímeros, de todos los existentes sólo unos pocos se utilizan para imprimir y, sin embargo, son muchos. Pueden utilizarse ABS, PLA, PET, nylon, plásticos transparentes, plásticos flexibles, resinas con polvo de madera, plásticos que imitan la piedra, etc.

En cuanto a los materiales, Bengoetxea ha explicado que hay "mucho trabajo": "Cuantos más polímeros se puedan utilizar en las impresoras, más uso tendrán las impresoras y, por tanto, más espacio tendrán sentido. Por ejemplo, en el sector alimentario no se puede utilizar cualquier tipo de polímero, por lo que si las impresoras se ajustan a los que se pueden utilizar, pueden incluirse en este sector. El objetivo es minimizar los límites".

Moldes creados por un protesista dental para su trabajo con impresora 3D. Las férulas de corrección dental se diseñan con los moldes necesarios y se realizan en diferentes fases del tratamiento. La sustitución de un proveedor externo por otro en su clínica supone un importante ahorro de tiempo y dinero. Ed. Tumaker

Estas adaptaciones tienen una gran dinámica a nivel mundial, y en la empresa Tumaker también trabajan en homologaciones. "Cuando sale un nuevo material interesante, lo probamos y definimos cómo, en qué condiciones y parámetros, debe trabajar la máquina con este material. Generalmente se trata de ajustes a nivel de software, por ejemplo, la temperatura que se debe aplicar al cabezal de la máquina para fundir el material".

No todos avanzarán

Aunque las impresoras 3D que están funcionando aquí y ahora son las que trabajan con polímeros, hay otras que funcionan con otros materiales. Algunas de ellas son las que trabajan con metales, es decir, máquinas que imprimen piezas metálicas en lugar de las de plástico. Uno de ellos fue presentado en la Bienal de Máquina Herramienta celebrada en junio en Bilbao. "Es un avance espectacular, poder hacer cualquier forma con cualquier metal, pero hay que tener en cuenta que hablamos de tecnología de otro nivel. Se trata de máquinas de uso industrial con un coste de 500.000 euros. Los que tenemos entre manos cuestan entre 800 y 1.500 euros", explica Bengoetxea.

Bengoetxea también ve un gran futuro a las impresoras 3D llamadas bioprinter, que trabajan con células y se utilizan a nivel de investigación.

Imagen realizada con una impresora 3D que trabaja con la comida. Está hecha de azúcar. Ed. 3D Systems

Bengoetxea no ve con tanta claridad el futuro de las impresoras 3D que han salido para cocinar. En la base, en estas máquinas, se sustituyen los cartuchos de los hilos de plástico por los componentes que van a contener la comida y se procede a la separación de cada uno de los componentes con la forma indicada por la impresora. "Como título tienen mucha fuerza y los medios de comunicación les han dado mucho eco, pero hay que ver qué futuro tendrán y si la gente va a apoyar o no. En definitiva, una cosa es qué se puede hacer con la tecnología y otra si es rentable hacerlo. Y yo creo que las impresoras que preparan los alimentos tienen un alto coste respecto a lo que ofrecen", dice.

El tiempo dirá cuáles de las tecnologías que se han creado van a seguir adelante y cuáles no. "No se puede prever de dónde va a actuar el mercado. En estos momentos la evolución es vertiginosa, con pocos obstáculos para crear y hacer cosas nuevas en este campo. Sin embargo, en alguna ocasión habrá una reestructuración en la que disminuirá el número de personas que trabajan", ha anunciado Bengoetxea.

Sin embargo, no duda que antes o después se convertirán en una herramienta habitual en los hogares: "En la actualidad sólo los aficionados a la tecnología la tienen, pero a la vista de la velocidad de penetración en las empresas, puede ocurrir alguna vez. Es un juguete bonito, permite hacer muchas cosas y con ellas se aprende mucho".

Mediante la impresora 3D se analiza el comportamiento real de las células tumorales
Aunque la difusión de las impresoras 3D se ha producido en máquinas que trabajan principalmente con polímeros, también se han creado variantes que pueden ser utilizadas en otros muchos ámbitos. Entre ellas, la elaboración de modelos celulares tridimensionales y el estudio del comportamiento celular en ellos. Según un artículo publicado en la revista Biofabrication, varios centros de biomanufactura china y un laboratorio de investigación del cáncer analizaron el crecimiento y comportamiento de células cancerígenas del cuello de útero en un modelo de estas características. En el estudio realizado se observó que las células cultivadas en un modelo tridimensional estaban más cerca del comportamiento intrínseco de las células cancerosas que las cultivadas en culturas celulares bidimensionales que se utilizan en estudios de laboratorio.
Ed. Xu Zhao et al. 2014 Biofabrication
En una impresora 3D creada por los propios investigadores, se colocó una mezcla de células cancerígenas y gelatina y proteínas fibrosas del cuello de útero, formando una estructura reticular con la impresora, que vertía capa a capa, a una longitud y anchura de diez milímetros y a dos milímetros de altura. Además de demostrar la supervivencia del 90% de las células en el proceso de impresión, los investigadores compararon las células amarillas con el metabolismo de las células de las culturas bidimensionales tradicionales. Se observó que al crecer en un modelo tridimensional, las células presentaban una mayor tasa de crecimiento y, a diferencia de la bidimensional, tendían a formar estructuras esféricas. Asimismo, las células cancerosas mostraron una mayor quimiorresistencia.
Los propios autores anuncian que, a la vista de las características biológicas de las células de estos nuevos modelos tridimensionales in vitro, la tecnología de impresión tridimensional de células contribuirá a avanzar en la investigación del cáncer.