Rèplica d’un objecte mitjançant escanejat i impressió 3D.
Has creat un objecte amb les teves mans i t’agradaria reproduir-lo?
No trobes al mercat aquell recanvi de la peça trencada per al teu vehicle històric, embarcació o enginy?…
La impressió 3D és una tecnologia increïble que et permet crear objectes físics tridimensionals a partir de dissenys digitals. És com si poguessis donar vida a les teves idees i crear coses que puguis tocar i sentir.
Imagina que tens una impressora normal que pot imprimir en paper, però en lloc d’una tinta, utilitza materials especials com plàstic o metall per construir capa per capa un objecte sòlid en tres dimensions. En lloc d’imprimir en un sol pla com un full de paper, la impressora 3D va afegint capes sobre capes fins que l’objecte està completament format.
Per fer això, primer necessites un disseny digital 3D de l’objecte que vulguis imprimir. Pots escanejar en 3D el teu objecte preferit, crear un disseny utilitzant un programari especialitzat de modelatge 3D o descarregar dissenys ja fets d’internet. Un cop tinguis el disseny, el carregues a la impressora 3D, tries el material que vols utilitzar i dónes inici al procés.
Durant la impressió, la màquina comença a depositar el material capa per capa seguint el disseny digital que li has donat. El resultat final és un objecte sòlid i tangible que pots sostenir a les teves mans.
En una impressora 3D genèrica (FDM, per exemple), tens un carret especial (capçal d’extrusió) que es mou en dues direccions: d’avanç cap enrere (eix X) i d’esquerra a dreta (eix Y). Després, tens una base (plataforma) que es mou cap amunt i cap avall (eix Z).
Ara, imagina que estàs imprimint un cub en 3D. La impressora començaria a la base amb la primera capa. Després, el carret es mouria en les direccions X i Y per dipositar material i formar un quadrat a la base. Aquesta seria la primera capa del cub.
Un cop s’ha acabat la primera capa, la plataforma es mou lleugerament cap amunt (o cap avall, depenent del tipus de tecnologia d’impressió 3D), el que permet que la impressora comenci a treballar en la segona capa. Novament, el carret es mou en les direccions X i Y per afegir material i formar un nou quadrat. Ara tindríem dues capes superposades.
Aquest procés es repeteix una i altra vegada, capa a capa, fins que el cub està completament format. Com més capes tingui l’objecte, més detallat i complex serà.
El gruix de cada capa és un altre aspecte important. És com l’altura de cada nivell del cub. Si tries un gruix de capa més petit, com per exemple 0,1 mm, les capes seran més primes i l’objecte final serà més suau i amb més detalls. Si tries un gruix de capa més gran, com 0,3 mm, les capes seran més gruixudes i l’objecte final tindrà menys detalls, però la impressió serà més ràpida.
La elecció del gruix de capa és important segons el tipus d’objecte que vulguis imprimir. Per a objectes que requereixen molta precisió, com figures detallades o peces mecàniques, s’utilitzen capes més primes. Per a objectes més grans i menys detallats, es poden utilitzar capes més gruixudes per accelerar el procés d’impressió.
La quantitat de polígons que ha de tenir un model 3D per imprimir-lo depèn de diversos factors, com ara la grandària i la complexitat de l’objecte, així com el tipus d’impressora 3D que s’utilitzi per a la impressió.
En general, la majoria de les impressores 3D poden imprimir models amb una resolució de fins a 100 micròmetres. Això significa que el model hauria de tenir prou polígons perquè la seva forma sigui reconeixible i nítida a aquesta escala. Com a regla general, es recomana que els models 3D tinguin com a mínim 100.000 polígons per a una impressió 3D de qualitat.
Tanmateix, també és important tenir en compte el tamany del fitxer. Si el model té massa polígons, pot ser que es converteixi en un arxiu massa gran i difícil de manipular. En aquest cas, és recomanable simplificar el model reduint la quantitat de polígons per mantenir la resolució però disminuir el tamany de l’arxiu.
La majoria de les impressores 3D actuals treballen amb triangles, de manera que els models 3D per a impressió 3D es converteixen en una xarxa de triangles. Això es deu al fet que els triangles són més senzills de processar per la impressora 3D, ja que es poden dividir en triangles més petits fins a obtenir la resolució desitjada.
Això no vol dir que els quads (polígons quadrats, amb 4 vèrtexs) no es puguin utilitzar per a la creació de models 3D per a impressió 3D. De fet, molts programes de disseny 3D permeten treballar amb quads, i els models creats amb quads es poden convertir en triangles per a la impressió 3D. No obstant això, es recomana que els models 3D es creïn utilitzant triangles directament, ja que això assegura una millor compatibilitat amb les impressores 3D.
La velocitat d’impressió 3D varia segons diversos factors, com ara el model de la impressora 3D, el tipus de material que s’està utilitzant, la complexitat del model, l’alçada de capa seleccionada i altres ajustaments de la configuració.
En general, la majoria de les impressores 3D per a ús domèstic i comercial s’imprimeixen a una velocitat de 30-120 mm/s. Les impressores 3D més avançades i més grans poden imprimir a velocitats més altes, però això pot afectar la qualitat de la impressió, la resolució i la fiabilitat de l’impressió.
En general, imprimir a una velocitat més alta pot resultar en una impressió més ràpida, però també pot generar més vibracions i inexactituds que puguin afectar la qualitat de la impressió. En canvi, imprimir a una velocitat més baixa pot ser més lent, però generalment ofereix una millor qualitat i més precisió.
I el color?. La impressió 3D en color és una tecnologia cada vegada més accessible. Hi ha diverses maneres de produir models 3D en color, i la més comuna és utilitzar una impressora 3D que estigui equipada amb múltiples extrusors que puguin imprimir en diferents colors.
En aquest cas, el model 3D es descompon en diferents fitxers, un per a cada color, i la impressora 3D imprimeix cada color de forma separada en el seu corresponent extrusor. La impressora 3D es mou entre les diferents regions del model per imprimir cada color allà on sigui necessari. Això permet la creació de models 3D amb diferents tonalitats i textures.
També hi ha altres tecnologies que permeten la impressió 3D en color, com ara la impressió en 3D amb tinta o la impressió en 3D amb llum. Aquests mètodes utilitzen diferents tècniques per a la impressió en color, com ara la injecció de tinta en capes de pols, la solidificació de materials fotosensibles en diferents colors, o la projecció de llum en diferents longituds d’ona per a crear diferents colors.
La impressió 3D té moltes aplicacions, des de crear peces de recanvi i prototips per a la indústria, fins a fer joguines, joies, figures d’acció personalitzades o fins i tot pròtesis mèdiques. També és una eina valuosa per a l’educació, ja que permet explorar conceptes de disseny, enginyeria i creativitat.
Hi ha diverses tecnologies utilitzades en la impressió 3D, cadascuna amb les seves característiques i aplicacions específiques.
Aquí en tens algunes de les més comunes:
Fused Deposition Modeling (FDM) / Fused Filament Fabrication (FFF): Aquesta és una de les tecnologies més populars i accessibles. Utilitza filaments de plàstic fos (com PLA o ABS) que s’extrueixen capa per capa per construir l’objecte.
Stereolithography (SLA): Utilitza un làser ultraviolat per solidificar resina líquida fotosensible en capes successives, creant models amb alta precisió i detalls finos.
Selective Laser Sintering (SLS): Utilitza un làser per fondre pols de materials com nylon, poliamida o metall, capa per capa, creant objectes duradors i complexos.
Digital Light Processing (DLP): Similar a SLA, però en lloc d’un làser, utilitza projectors digitals per curar resina fotosensible en capes.
Selective Laser Melting (SLM) / Electron Beam Melting (EBM): Aquestes tecnologies s’utilitzen per a la impressió 3D de metalls. Utilitzen un làser o un feix d’electrons per fondre i fusionar pols metàl·lic capa per capa.
PolyJet: Utilitza capçades d’impressió que depositen gotes de material líquid que es solidifiquen mitjançant llum ultraviolada, permetent imprimir objectes a tot color i amb alta precisió.
Binder Jetting: Utilitza un aglutinant químic per unir pols de metall, ceràmica o sorra capa per capa, creant objectes amb detalls i textures.
Laminated Object Manufacturing (LOM): Utilitza capes de materials laminats, com paper o plàstic, que són tallades i unides per formar l’objecte.
Material Jetting: Similar a PolyJet, però utilitza caps d’impressió que dipositen material líquid que es solidifica amb llum ultraviolada o calor.
Continuous Liquid Interface Production (CLIP): Una tecnologia similar a SLA que utilitza una “finestra” d’oxigen permeable per solidificar la resina líquida en lloc d’utilitzar capes.
És important tenir en compte que la tecnologia d’impressió 3D està en constant evolució i apareixen noves tecnologies constantment. Cada una d’aquestes tecnologies té els seus avantatges i desavantatges, i s’escull en funció dels requisits específics de cada projecte.
En la impressió 3D, hi ha una àmplia varietat de materials disponibles, que van des de materials rígids fins a flexibles i elàstics, així com d’altres. L’elecció del material depèn del tipus d’objecte que vulguis imprimir i les característiques específiques que necessites.
Materials tècnicament factibles:
Plàstics: Els plàstics són el material més comú per a la impressió 3D i inclouen el PLA, ABS, PETG, Nylon, entre d’altres.
Metalls: La impressió 3D de metalls com l’alumini, l’acer inoxidable, el titani o el coure es va convertint en una opció cada vegada més popular.
Resines: Les resines fotopolimèriques són materials que són solidificats per la llum UV. Aquestes resines es poden utilitzar per a la creació d’objectes detallats i de gran resolució.
Fusta: Es pot imprimir amb fusta real, fusta reciclada i materials similars a la fusta, que ofereixen un aspecte i una textura similar a aquest material.
Aliments: Sí, la impressió 3D també s’utilitza per a la creació d’aliments, com ara xocolata, pasta o fins i tot pizzes.
Altres materials: Altres materials que es poden utilitzar per a la impressió 3D inclouen el paper, la goma, el formigó i la cera.
Materials rígids (plàstics i resines):
PLA (àcid polilàctic): És un dels materials més comuns i fàcils d’utilitzar. És biodegradable, no tòxic i ofereix una bona resistència i rigidesa.
ABS (acrilonitril butadiè estirè): És un material resistent i durador, adequat per a aplicacions que requereixen major resistència a l’impacte i temperatures més altes que el PLA.
Nylon: Ofereix alta resistència i durabilitat, amb una superfície lleugerament flexible. S’utilitza en aplicacions que requereixen peces mecàniques resistents.
Materials flexibles i elàstics:
TPU (poliuretà termoplàstic): És un material elàstic i flexible, ideal per imprimir objectes que necessiten certa flexibilitat i resistència a l’ús, com fundes de telèfon o soles de sabates.
TPE (elastòmer termoplàstic): Similar al TPU, és un material elàstic i flexible que s’utilitza per imprimir objectes amb propietats de goma, com juntes o segellats.
A més d’aquests, també hi ha materials especialitzats, com resines flexibles en les impressores SLA o SLS que permeten una major varietat de propietats i aplicacions.
En el cas que et vulguis imprimir tu mateix el model 3D és important verificar la compatibilitat del material amb la teva impressora 3D, ja que no totes les impressores poden treballar amb tots els materials. Algunes impressores poden requerir ajustos o modificacions per treballar amb materials flexibles degut a les seves característiques úniques d’extrusió o curat.
En la impressió 3D, també es pot treballar amb una àmplia varietat de metalls, la qual cosa ha obert moltes oportunitats per a la fabricació avançada i personalitzada.
La impressió 3D de metalls ha revolucionat diverses indústries, ja que permet la fabricació de peces complexes amb geometries personalitzades, el que abans era difícil o fins i tot impossible d’aconseguir amb mètodes tradicionals de fabricació.
És important tenir en compte que la impressió 3D de metalls sovint es realitza a través de tecnologies més avançades i costoses, com la Selective Laser Melting (SLM) o l’Electron Beam Melting (EBM). Aquests processos utilitzen un làser o un feix d’electrons per fondre i fusionar la pols metàl·lica capa per capa per obtenir objectes sòlids i resistents.
Alguns dels metalls més comuns que s’utilitzen en la impressió 3D són:
Alumini: És un metall lleuger i resistents que s’utilitza en una varietat d’aplicacions, des de components aerospacials fins a peces d’automòbils.
Acer inoxidable: És un material molt utilitzat en la impressió 3D degut a la seva resistència i durabilitat. S’utilitza en aplicacions que requereixen una alta resistència a la corrosió i altes temperatures.
Titani: És un metall molt lleuger i resistents que s’utilitza en aplicacions aerospacials, mèdiques i industrials.
Níquel: S’utilitza en aplicacions que requereixen resistència a altes temperatures i corrosió, com a la indústria aerospacial i de l’energia.
Cobalt-crom: És un material utilitzat en aplicacions mèdiques, com per a implants i pròtesis degut a la seva biocompatibilitat.
Aliatges d’alumini, titani o níquel: Hi ha diverses aliatges d’aquests metalls que s’utilitzen per imprimir peces amb propietats específiques.
Bronze: S’utilitza per crear objectes decoratius o peces amb detalls finos.
Coure: S’utilitza en aplicacions elèctriques i electròniques, així com en joieria.
Or i plata: Són utilitzats en la indústria de la joieria i en aplicacions especialitzades.