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Historia de la fabricación aditiva
Los años 80: la génesis de la impresión 3D
Los primeros intentos de impresión 3D se remontan a 1980, de la mano del Dr. Hideo Kodama, quien desarrolló un método de producción por capas creando el precursor de la estereolitografía (SLA) con un proceso de solidificación de resina capa a capa mediante una lámpara UV.
La primera patente sobre «fabricación aditiva» fue presentada el 16 de julio de 1984 por tres franceses: Jean-Claude André, Olivier de Witte y Alain le Méhauté, para la empresa Cilas Alcatel. Esta patente no dio lugar a ninguna invención, ya que no surgieron oportunidades comerciales. Ese mismo año, un estadounidense llamado Charles W. Hull patentó la tecnología de estereolitografía SLA (StereoLithography Apparatus).
Planos de la patente de Charles W. Hull en 1984 (fuente: https://www.3dsystems.com/)
Fue esta patente la que dio origen al nombre de la extensión de archivo de impresión .STL (STereolithography Layers). Esta patente es utilizada por 3D Systems, que ahora es un gigante en la fabricación de impresoras 3D, cofundada por Chuck Hull. En 1987, 3D Systems anunció la SLA-1, la primera impresora 3D SLA. La empresa lanzó su segunda impresora 3D un año después, en 1988: la SLA-250. La primera impresora 3D disponible comercialmente fue, por tanto, una impresora 3D...
La década de 1990: los fundamentos industriales
En 1990 se fundó EOS GmbH en Alemania. La empresa desarrolló el primer sistema EOS Stereos para la producción de aplicaciones de impresión 3D. Hoy en día, EOS es famosa por su calidad de fabricación, en particular por su tecnología de sinterizado selectivo por láser (SLS) para plásticos y metales.
En 1992, Stratasys patentó finalmente la tecnología FDM (Fused Deposition Modeling o modelado por deposición fundida), lo que le permitió comercializar las primeras impresoras 3D de deposición por hilo para uso profesional e individual.
Entre 1992 y 2000 surgieron muchas empresas en el campo de la fabricación aditiva, con tecnologías muy diferentes entre sí. Entre ellas cabe citar el desarrollo de la tecnología MCP de Arcam y la SLM (Selective Laser Melting), que hoy se utiliza en las industrias aeroespacial y automovilística. La tecnología de impresión por inyección de tinta del MIT pasó a manos de ZCorp cuando esta desarrolló el Binder Jetting. Esta técnica dio lugar a la Z402, una impresora 3D que produce modelos pulverizando un aglutinante hecho de agua, yeso en polvo y almidón.
En los años 90 también se desarrollaron herramientas CAD (diseño asistido por ordenador) para la impresión en 3D. Algunos investigadores...
Los años 2000: una década de innovación
El año 2000 supuso un trampolín para la bioimpresión en 3D. Se imprimió en 3D el primer riñón funcional. Estos riñones se probaron en el laboratorio con ratones y la tasa de rechazo fue muy baja. Pasarían trece años antes de que se realizara el primer trasplante en un paciente humano.
Fue también en 2000 cuando se desarrollaron las nuevas aplicaciones de impresión 3D en hormigón. Ya se había investigado en los años 60, pero se abandonó por falta de fondos y tecnología. La tecnología en cuestión es la D-Shape, que permite imprimir en 3D imitaciones de hormigón, un material similar a la piedra. No fue hasta 2008 cuando los constructores invirtieron en máquinas de gran formato capaces de producir pequeñas casas en menos de 24 horas.
El año 2004 fue muy importante en la historia de la impresión 3D individual: se produjo el nacimiento del RepRap Project (Replication Rapid prototyper), un proyecto de código abierto que consistía en reproducir una impresora 3D utilizando esta última. Para este proyecto se adoptó la tecnología FDM. La popularidad del proyecto RepRap fue tal que contribuyó en gran medida a popularizar la cultura maker.
Impresora RepRap en su primera versión Darwin (fotografía bajo licencia GFDL)...
La década de 2010: la democratización
En 2010 se creó el primer automóvil impreso en 3D. La estructura principal se imprimió íntegramente en 3D. Muchos actores de la industria se están interesando por la fabricación aditiva, encabezados por los fabricantes alemanes BMW y Audi.
Strati, el primer automóvil funcional impreso en 3D
En 2011, la Universidad de Cornwell diseñó una impresora 3D capaz de imprimir alimentos. La NASA fue el primer cliente interesado en esta tecnología, con el objetivo de facilitar el transporte de alimentos en el espacio.
Dentro del proyecto RepRap se han diseñado varios tipos de impresoras FDM. Algunos colaboradores del proyecto decidieron crear impresoras de terceros inspiradas en estas impresoras RepRap. El resultado fue la Prusa i3, diseñada por Joseph Prusa en 2012. Esta impresora de código abierto será un escaparate institucional para muchos fabricantes de impresoras 3D.
La Prusa Mendel desarrollada en el marco del proyecto RepRap
En 2014, la NASA llevó una impresora 3D al espacio para crear el primer objeto impreso en 3D fuera del planeta Tierra.
Entre 2015 y 2020 se produjeron numerosas innovaciones médicas: impresión en 3D de tejidos, órganos y prótesis a bajo coste. El primer corazón artificial funcional se imprimió en 2019.
Cada día se desarrollan numerosos materiales...
La década de 2020: ¿qué le depara el futuro a la impresión 3D?
En la última década, el presupuesto mundial para la investigación en fabricación aditiva ha crecido de forma constante, hasta convertirse en uno de los mayores presupuestos de investigación del mundo. Los sectores más importantes son la impresión 3D médica, la bioimpresión 3D de órganos y tejidos y la impresión 3D para la industria de la construcción. Le siguen de cerca las tecnologías de fabricación industrial SLM y SLS para optimizar la producción de piezas para los sectores aeroespacial y automovilístico.
Por ejemplo, la impresión 3D se utiliza ahora para miniaturizar y aligerar los motores de Fórmula 1 con el fin, entre otras cosas, de optimizar la relación potencia-peso del vehículo y el consumo de combustible. Y ahí es exactamente hacia donde se dirige la industria del automóvil. Lo mismo ocurre en la industria aeronáutica, donde el objetivo es crear nuevas piezas más ligeras e igual de resistentes mediante la impresión 3D, con el fin de reducir el consumo de combustible de los aviones.
Aun así, el sector de la impresión 3D ha experimentado un fuerte descenso de la actividad en 2020 y 2021, debido principalmente a la crisis sanitaria de la covid-19. Dado que la mayoría de los componentes...