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Richard Smith necesitaba construir un robot que trepara por la pared para un cliente -por lo que imprimi� uno.

Smith, director de Smith Engineering Gb Ltd., utiliz� un programa de CAD para el dise�o de un modelo 3D del WallRover, un robot ambulante de doble v�a con un rotor giratorio en el chasis que crea una succi�n suficiente para mantener el aparato fijado a una pared. Entonces envi� el archivo de dise�o de cada componente a una impresora 3D, que esculpi� los objetos en secciones de menos de 1/100th de pulgada de espesor imprimi�ndolos, una capa a la vez, en un pl�stico ABS fundido como si fuera la �tinta�.

A medida que la impresora 3D comienza la fabricaci�n de un objeto, cada capa se fusiona o se pega a la anterior, y el producto poco a poco se construye. Las impresoras 3D utilizan una variedad de distintas t�cnicas de fabricaci�n, algunas de las cuales se basan en la tecnolog�a de chorro de tinta, y pueden utilizar muchos tipos diferentes de materiales �de construcci�n� para imprimir objetos en tres dimensiones.

Antes de comprar su impresora 3D, Smith enviaba sus dise�os a una oficina de servicios para la fabricaci�n, y las partes se enviaban de vuelta en tres o cuatro d�as. Con Smith utilizando una agencia de servicios para el proyecto WallRover -que pas� a trav�s de 22 iteraciones de dise�o- hubiera tardado seis meses en completarse, se�ala Smith.

En cambio, Smith fue capaz de obtener un dise�o final y un prototipo totalmente funcional para el cliente en dos semanas.

Y lo hizo con una �impresora de inyecci�n de pl�stico� 3D de grado de consumidor que �l construy� a partir de un kit. El RapMan, de la divisi�n Bits From Bytes de 3D Systems, le cost� 1.500 d�lares. Smith gast� otros 180 d�lares para los filamentos de pl�stico -la �tinta� consumida por la impresora. �Ahorr� cinco meses de tiempo de desarrollo y entre 15 mil y 20 mil d�lares en los modelos�, que fueron creados en casa en lugar de ser enviados a una oficina de servicios, agrega.

M�s peque�o y m�s barato

La impresi�n en 3D no es nueva. La t�cnica de fabricaci�n que hoy conocemos como la impresi�n en 3D, tambi�n llamada fabricaci�n aditiva o fabricaci�n digital directa, se ha utilizado para la creaci�n r�pida de prototipos durante d�cadas. Pero en los �ltimos 24 meses, los precios han ca�do a un nivel que la hace atractivo a un p�blico m�s amplio.

La tecnolog�a es m�s compacta, sobre todo en la categor�a de impresi�n de pl�stico a chorro. Cathy Lewis, vicepresidente de marketing global del fabricante de impresoras 3D Systems Inc., se�ala que los modelos actuales son �ideales� para uso personal.

Pero la creaci�n de un objeto 3D para imprimir puede ser complicada. Los dise�os creados en un programa de CAD necesitan ser �herm�ticos�, o completos. �Todas las superficies tienen que estar cerradas y estar una encima de la otra, o el resultado final tendr� agujeros�, se�ala Jon Cobb, vicepresidente de marketing del proveedor de impresoras 3D Stratasys.

El dise�o debe entonces ser exportado a un formato de archivo est�ndar que las impresoras 3D puedan utilizar; con mayor frecuencia el formato de estereolitograf�a (STL), desarrollado originalmente por 3D Systems, que se ha convertido en un est�ndar de facto de la industria.

Hasta hace poco, la calidad de los archivos de STL producidos por los programas de CAD no era suficiente para la impresi�n en 3D y requer�an limpieza adicional. Sin embargo, Cobb se�ala que el problema ha desaparecido en gran parte de las herramientas profesionales de modelado de s�lidos, tales como AutoCAD o SolidWorks. (Las herramientas de dise�o orientadas al consumidor tienen una historia diferente).

Aun as�, Pete Basiliere, analista de Gartner, que cubre la impresi�n en 3D, no ve que los consumidores utilicen esta tecnolog�a para la impresi�n personal de art�culos �nicos o para el hogar. �Lo que inhibe al consumidor es su costo. Es demasiado caro para la mayor�a de la gente�. En cambio, dice, las oficinas de servicios pueden intervenir para llenar esas necesidades.

Otro problema es que algunos objetos necesitan tener apoyo a�adido para que no se derrumben o se hundan antes de que el material endurezca completamente. Si un objeto tiene que ser apoyado durante el proceso de impresi�n, el software del controlador de pre-procesamiento que viene con la impresora 3D hace esa determinaci�n, y agrega autom�ticamente los soportes de la estructura necesarios para el dise�o.

El material de apoyo suele ser diferente de la acumulaci�n de material, y debe ser removido durante una etapa de post-proceso que normalmente consiste en soplar, romper, disolver, fusionar o cortar el material no deseado.

El precio es justo

Disminuci�n de los precios, mejor calidad y software m�s f�cil de usar est�n abriendo la demanda de impresoras 3D. Los modelos comerciales -capaces de poner hacia fuera prototipos industriales de fabricaci�n- que costaban 100 mil d�lares ahora comienzan en los 15 mil d�lares, mientras que las impresoras 3D personales para el mercado de los aficionados y la educaci�n se venden por menos de  mil 500 d�lares.

�Sol�a ser un gasto de seis o siete ceros�, se�ala Basiliere de Gartner.

Entre las ofertas industriales, los modelos de alta gama a�adieron caracter�sticas como la posibilidad de imprimir colores (aunque la mayor�a solo puede imprimir un color a la vez), para ejecutar los trabajos m�s r�pido, para imprimir capas m�s finas para un mayor detalle, y ofrecer una mayor �rea de impresi�n para la creaci�n de objetos de mayor tama�o.

Para los dise�adores industriales que hacen prototipos, utilizar una impresora 3D reci�n salida al mercado es m�s r�pido que ir a una oficina de servicios, y los costos de operaci�n pueden llegar a apenas una d�cima parte de lo que cuesta en una oficina de servicios. Los precios de las impresoras 3D ahora son lo suficientemente bajos como para justificar los presupuestos departamentales, a�ade Basiliere de Gartner.

Los fabricantes, como los de la industria automotriz, han utilizado tradicionalmente las impresoras 3D en el laboratorio o como parte de una �oficina de servicios� interna, indica Terry Wohlers, consultor principal y presidente de Wohlers Associates Inc., que rastrea el mercado de la impresi�n 3D. Ahora se est�n presentando en las oficinas corporativas, donde se conectan a la red como cualquier otra impresora. �Debido a que son m�s asequibles, ahora est�n dispersas en todo General Motors y Chrysler�, se�ala.

Otras industrias tambi�n utilizan la tecnolog�a. Ben White utiliza una impresora 3D de Z Corp. para producir prototipos de postes de cortinas para ventanas, pistas, persianas y otros equipos para Integra Products Ltd. �Es m�s econ�mico arrendar una impresora que enviar productos fuera para su fabricaci�n�, se�ala White, ingeniero senior de dise�o de productos. �Estamos a un 10 a 15% del costo de la oficina de servicios�, agrega, la recuperaci�n es m�s r�pida y los modelos se acercan con mayor precisi�n a las especificaciones del dise�o original. Despu�s de seis meses, la empresa est� utilizando la impresora para producir el 95% de sus prototipos.

Otros reportan ahorros similares. Mediante el uso de una impresora HP DesignJet para la r�pida creaci�n de prototipos, Tintometer Ltd. aceler� sus tiempos de desarrollo de productos en un 40 a 60%, se�ala el dise�ador industrial Amy Penn. Y la compa��a, que fabrica instrumentos industriales que miden el color, tambi�n utiliza la impresora 3D para crear los productos terminados.

La DesignJet construye plantillas que calibran los componentes antes de que se inserten en el instrumento final durante el proceso de fabricaci�n. Las partes cumplen con mayor precisi�n las especificaciones originales en comparaci�n con lo que Tintometer obtuvo de una empresa de servicios, y son tan fuertes y mucho m�s baratas, se�ala Penn. La impresora 3D tambi�n hace que sea rentable imprimir piezas de concepto que los vendedores pueden mostrar a los clientes. �El retorno de la inversi�n se vio en seis meses�, agrega.

Penn no revel� lo que pag�, pero ella tiene la DesignJet 3D a color, que se vende por aproximadamente 21 mil d�lares. La versi�n en blanco y negro de la impresora DesignJet 3D se vende por aproximadamente 16 mil d�lares.

En t�rminos de env�os, el mercado de las impresoras 3D sigue siendo relativamente peque�o. Las ventas de unidades para uso profesional crecieron a una tasa anual compuesta del 37% en el 2010, de acuerdo con Wohlers. Esto incluye su uso por los ingenieros industriales, arquitectos, ingenieros en los mercados tradicionales, como el aeroespacial, productos de consumo, electr�nica, fabricantes de herramientas y otros problemas de fabricaci�n. Pero ese crecimiento del 2010 ascendi� a solo 6.164 unidades -una peque�a fracci�n del mercado de las impresoras 2D. En el 2010 hubo m�s de 44 millones de impresoras tradicionales enviadas a todo el mundo, seg�n IDC.

Con solo 51 mil impresoras 3D vendidas en el mundo desde 1988, y 2,7 millones de asientos CAD de modelado de s�lidos, Wohlers estima que hay un mont�n de espacio para el crecimiento. Para el 2015, Wohlers espera que los embarques de impresoras 3D industriales sea m�s del doble de las 15 mil unidades.

El potencial de crecimiento es una raz�n para que Hewlett Packard sumerja un dedo del pie en el agua con la introducci�n de la DesignJet 3D, que HP vende solo en Europa. La impresora es una nueva versi�n de la impresora 3D uPrint Stratasys.

Tambi�n se ha desarrollado un creciente mercado de aficionados por las impresoras 3D, la gente usa la tecnolog�a para hacer de todo, desde juguetes hasta Bulls de tiro. Las herramientas gratuitas para los aficionados al modelado 3D (ver recuadro) hacen m�s f�cil el proceso de creaci�n, mientras que empresas como Industrias MakerBot, LLC proporcionan extrusi�n de pl�stico a bajo costo, o impresoras de chorro de pl�stico.

Los fabricantes tambi�n ofrecen bibliotecas de objetos preconfigurados para que los usuarios puedan trabajar con ellos. Por ejemplo, MakerBot ofrece Thingiverse, un sitio web donde los usuarios pueden compartir objetos que han creado. Autodesk 123D ofrece una comunidad similar.

Muchas impresoras 3D personales van a las instituciones educativas, en vez de a las casas. �Queremos que est�n en manos de los ni�os�, se�ala Bre Pettis, CEO de MakerBot. �Se les da acceso a la potencia bruta de la innovaci�n�.

Desafortunadamente, el software sencillo de dise�o 3D para los aficionados en casa no es adecuado para uso profesional, y las herramientas profesionales siguen siendo bastante complicadas de usar. Eso deja un gran vac�o entre los consumidores y los dise�adores industriales. �Hoy en d�a es necesario ser un usuario experto en CAD para crear contenido digital, o se necesita un esc�ner de lujo para capturar la geometr�a 3D de un objeto que quiera imprimir�, se�ala Lewis de 3D Systems.

La impresora 3D MakerBot, se vende por  mil 500 d�lares. Aunque est� dise�ada para el mercado dom�stico/aficionado, los dise�adores profesionales est�n encontrando que los dispositivos son funcionales para algunas aplicaciones comerciales. Por ejemplo, Smith Engineering utiliza un producto similar para construir y montar las piezas de un prototipo de robot comercial.

En el 2010, los proveedores de impresoras 3D enviaron 5.978 impresoras 3D personales -casi tantas como las vendidos en el mercado profesional. Pero Wohlers duda que se desarrolle un amplio mercado de impresoras 3D para el uso personal en casa.

El mercado ser� m�s grande, se�ala, cuando aparezcan en la demanda los fabricantes que utilicen impresoras 3D industriales o personales que cuesten entre 500 a cinco mil d�lares. Van a producir art�culos �nicos de una sola vez o en peque�as cantidades a medida que los consumidores o empresas que no quieran molestarse en dise�ar e imprimir los elementos por s� mismos, se�ala Wohlers.

Gartner predice que el precio de las impresoras 3D profesionales, que ahora se venden por 15 mil d�lares, se reducir� a unos 2.500 d�lares en el 2020 y ofrecer�n un mejor rendimiento y m�s caracter�sticas. Pero en �ltima instancia, agrega Basiliere, �sesde la perspectiva del fabricante no es el precio de venta de la impresora lo que m�s importa, sino la venta de los suministros�. Los costos de los consumibles para las impresoras 3D promedio oscilan entre 2,50 a 10 d�lares por pulgada c�bica, de acuerdo con Basiliere.

Fabricaci�n en las peque�as empresas

El surgimiento de impresi�n en 3D de bajo costo, aten�a la barra para algunos tipos de fabricaci�n. �Las empresas y los individuos con talento para el dise�o y la comprensi�n del negocio pueden iniciar un negocio y comenzar la fabricaci�n de productos�, se�ala Wohlers.

Despu�s de ver lo que una impresora 3D podr�a hacer, Ed Fries, el ex vicepresidente de Microsoft Game Studios, inici� FigurePrints, que utiliza m�quinas ZPrinter de Z Corp. para crear modelos personales de avatares de World of Warcraft y entusiastas de los juegos de la Xbox Live.

FigurePrints descarga los personajes directamente de cada sitio de juego, y permite que los usuarios los arreglen antes de realizar un pedido. A continuaci�n, un artista limpia el objeto, suavizando la serie de pol�gonos que describen la figura, y agrega una tercera dimensi�n a algunos de los elementos en 2D de la imagen, como una capa y el cabello.

Fies eligi� ZPrinter porque es la �nica impresora 3D en el mercado que soporta impresi�n a todo color. Es decir, se puede imprimir un objeto con m�ltiples colores.

El consider� t�cnicas de fabricaci�n m�s tradicionales, como un proceso de fundici�n de resina dise�ado para un bajo volumen de producci�n. �Pero usted no puede entregar la pintura a la resoluci�n que obtenemos, que es de 600 dpi�, se�ala, y cuesta m�s.

Eso es una ventaja clave del enfoque de la impresi�n de chorro de tinta a todo color, a�ade el CEO de Z Corp. John Kawola. �Debido a que usamos cabezales de chorro de tinta, podemos imprimir una botella con todos los gr�ficos de la etiqueta y el texto en ella�.

Mientras que las impresoras de pl�stico golpean y exprimen pl�stico ABS a trav�s de una �cabeza de extrusi�n�, que parece una jeringa o pistola de goma, la ZPrinter construye un objeto 3D mediante la difusi�n de una fina capa de polvo y con un cabezal de impresi�n de chorro de tinta para depositar, de forma selectiva, un l�quido que lo endurece.

A medida que se construyen las capas, el polvo no utilizado que rodea al objeto sirve de soporte. Una vez que el tema est� terminado, va a una estaci�n de limpieza donde un t�cnico utiliza aire comprimido para eliminar los residuos de polvo. El material compuesto, que tiene un componente de pol�mero, no es tan fuerte como el pl�stico ABS, por lo que FigurePrints sumerge cada uno en una soluci�n de pegamento que endurece el material.

Incluso utilizando el endurecedor, el producto final no es tan fuerte como el moldeado por inyecci�n de pl�stico ABS. Al principio, algunos personajes, que tienden a tener torsos s�per desarrollados, pero tobillos delgados, se desprendieron durante el env�o. Por ello los artistas se toman algunas licencias con las im�genes, en algunos casos, engrosando los tobillos o ampliando una capa o un arma hasta la base para darle m�s soporte.

�La textura y la apariencia del producto final es buena, pero no est� a la altura de las figuras de acci�n moldeadas por inyecci�n de pl�stico que comprar�a en la tienda�, admite Fries.

Los colores no son tan brillantes, y el producto final tiene una textura que Fries describe �como tiza�. Pero funciona bien para los modelos que se incluyen en una vitrina de cristal, y el precio es correcto: cuestan alrededor de cinco d�lares por pulgada c�bica para imprimir una figura, sin incluir el tiempo de pre-y post-procesamiento.

Publicado completamente en Computer World (Venezuela)