La revolución de las impresoras 3D: esculpen,diseñan o fabrican en el hogar

Publicado en 'Actualidad Tecnológica' por zancuter, 14 Jun 2013.





  1. zancuter

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    Orígenes

    Los aficionados a los productos de alta tecnología saben que cuando un dispositivo innovador llega al mercado, sus fabricantes han dedicado años -a veces décadas- en investigación y desarrollo. Como ejemplo, una técnica de diagnóstico médico relativamente reciente, como la Resonancia Magnética (los primeros equipos comerciales salieron en la década del 80) fue descubierta a mediados del siglo veinte. Las impresoras 3D, que recién están entrando en una etapa de madurez y masificación, no son la excepción. En 1981, el ingeniero japonés Hideo Kodama, del Instituto Industrial de Investigación de Nagoya, fue el primero en publicar un escrito proponiendo el empleo de polímeros líquidos fotosensibles para lograr un modelo final sólido. Charles W. Hull, inventor norteamericano, es considerado en forma unánime como el primero en implementar la idea de Nagoya. A mediados de los ochenta, Hull solicitó una patente para un proceso que denominó “Estereolitografía”. Consistía en ir “imprimiendo” finas capas de un polímero líquido que, al ser iluminado por un rayo ultravioleta, tomaba forma sólida. El equipo, controlado por una computadora provista de un software especializado, era capaz de “descomponer” el objeto a ser modelado en estas capas, que al ser “impresas” sucesivamente una sobre la otra iban conformando el modelo sólido final. Chuck Hull fundó la empresa 3D Systems, Inc. para explotar su invención, la cual tuvo una gran acogida en la industria, que vio el enorme potencial de esta técnica para su aplicación en el prototipado rápido, permitiendo una gran reducción de costos. También desarrolló el formato de archivos STL, que sigue siendo uno de los estándares utilizados por los equipos estereolitográficos.

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    Expansión

    Los primeros equipos comerciales eran voluminosos, limitados en cuanto a sus capacidades, y su precio era elevado. Pronto aparecieron competidores en el mercado, y se desarrollaron otras técnicas que permitían el mismo resultado a través de otros procesos, capaces de “modelar” en distintos tipos de materiales, incluyendo metales. FDM (Fused Deposition Modeling), EBM (Electron beam melting), SLS (Selective laser sintering), LOM (Laminated object manufacturing) son algunas de las alternativas a la estereolitografía, cada una con sus virtudes y defectos. Uno de los puntos débiles de estos procesos de manufactura es el elevado costo de los materiales de modelado, a excepción de LOM, que puede trabajar con materiales más básicos, incluyendo el papel. De las primitivas impresoras 3D, que producían objetos monocromáticos, frágiles y de baja resolución, las prestaciones de los modelos industriales aumentaron rápidamente, al punto que pronto llegaron dispositivos capaces de “imprimir” en varios colores, y fabricar objetos lo suficientemente resistentes como para ser empleados no sólo en prototipos, sino también como partes integrantes de una manufactura comercial a gran escala. Hasta se lanzó un equipo conocido como “El Mamut”, que puede generar objetos de dos metros de longitud.

    La llegada al hogar

    De la cruza entre los aficionados a la informática y a la electrónica nace un género muy especial de hobbistas: los apasionados por la robótica. A menudo -aunque hay notables excepciones- sustentados en una importante base académica, estas personas fueron uno de los “targets” en los que pensó el ingeniero y matemático británico Adrian Bowyer, prestigioso profesor de la Universidad de Bath, ubicada en el sudeste de Inglaterra. A ellos apuntó cuando comenzó en 2005 con un proyecto que bautizó “RepRap”. El objetivo era desarrollar tanto los componentes de hardware como de software necesarios para que cualquier aficionado pudiera armar y operar su propia impresora 3D hogareña, liberando bajo la licencia pública GNU (GPL) tanto el diseño de hardware como el código fuente del programa CAD/CAM necesario para su empleo. El chispazo de genialidad de Bowyer al concebir la RepRap fue establecer como uno de los objetivos que la impresora fuese capaz de autorreplicarse, es decir, que la misma pudiera ser empleada para fabricar otras RepRaps. En los siete años que lleva el proyecto ya se han liberado tres versiones de la impresora, y numerosos colaboradores se han plegado al mismo, algunos de ellos muy reconocidos por su talento y capacidad en el ambiente, como Michael S. Hart, el escritor que ha fundado el Proyecto Gutenberg y a quien se atribuye la masificación de los e-books (libros en formato digital). Vale la pena mencionar que un componente crítico de RepRap es la placa microcontroladora Arduino -también de diseño abierto-, extremadamente popular entre los aficionados a la electrónica por su versatilidad, bajo costo y facilidad para programarla.

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    Evolución de la RepRap

    Desde los inicios estuvo claro que se avanzaba rápidamente hacia la obtención de los dos objetivos principales del proyecto: la evolución y la autorreplicación. Uno de los primeros prototipos, “Zaphod”, logró imprimir uno de los componentes de sí misma exitosamente. La primera versión final de la RepRap, la 1.0, conocida como “Darwin”, estuvo lista en 2007. Meses después, “Darwin” era capaz de fabricar la mitad de sus propios componentes. A fines del año siguiente, más de 100 participantes del proyecto reportan haber armado sus propias RepRap 1.0 exitosamente. Al tiempo, la primera “Darwin” fabricada por un usuario no involucrado en el desarrollo de RepRap es completada, y el interés por el proyecto se incrementa velozmente. En 2009 se logran ensamblar circuitos impresos utilizando una RepRap. Poco después se libera la versión 2.0, alias “Mendel”, abandonando la forma de cubo para pasar a un modelo piramidal. A mediados de 2010 RepRap 3.0, “Huxley” facilita la construcción de la impresora notablemente, tanto en diseño como en cantidad de materiales necesarios para su ensamblado, requiriendo un 30% menos de “combustible” para fabricar una. Para inicios de 2012 el proyecto contaba con miles de usuarios, y su construcción y uso ya gozaba de una gran repercusión entre los aficionados a la electrónica, la robótica, la informática, el modelado 3D y la programación. En los últimos meses han proliferado con gran velocidad pequeñas empresas que se dedican a vender kits para armar RepRaps, o incluso productos ya terminados y customizados en forma acorde a las necesidades de sus clientes.

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    Liberator: La polémica

    En los últimos días se desató una gran polémica a raíz de un objeto producido con estas tecnologías. Aunque ya hacía tiempo que otras ramas, muy lejanas de la producción industrial -como las artes visuales y la joyería- venían haciendo uso de estas impresoras 3D, la confección y libre difusión a través de Internet del diseño para “imprimir” un arma de fuego tomó por sorpresa a ciudadanos y gobiernos de todo el mundo por igual. La “Liberator”, una pistola de un solo tiro, diseñada para disparar munición calibre .380 ACP (similar a la 9mm) es producida por un grupo norteamericano sin fines de lucro llamado “Defense Distributed”. Es sabido que los ciudadanos estadounidenses reivindican su derecho constitucional a poseer y portar armas de fuego, y han tomado de pésima manera los sucesivos intentos por parte de los gobiernos estatales y nacional por privarles del mismo. Más que producir un arma realmente útil y funcional (las primeras pruebas de Liberator han demostrado que tiene todavía un larguísimo camino por recorrer hasta acercarse a este estado), es obvio que el objetivo de Defense Distributed es demostrar que cuando existe voluntad grupal e individual por ejercer un derecho, por más controversial que el mismo sea, no hay organismo que pueda impedirlo. El Departamento de Estado de los EE.UU. ha intervenido, obligando a los diversos sitios web que ofrecían la descarga de los planos de la pistola imprimible a descolgar el archivo, pero el ubicuo sitio de descargas mediante BitTorrent The Pirate Bay (¡cuándo no!) se ha negado de plano a cumplir con dicha disposición. Pese a manifestarse en contra del uso y proliferación de las armas de fuego, TPB se ha constituido en un ícono de la rebelión digital contra cualquier intento de censura por parte de organizaciones o gobiernos, y ha resistido los innumerables y encarnizados intentos por cerrarlos que ha llevado adelante la industria del entretenimiento (cine, TV, videojuegos) por supuesta incitación a la piratería. Respecto del caso puntual de Liberator, afirman que “nunca hemos quitado un archivo para su descarga por presiones, y no vamos a empezar ahora. Si algún loco de las armas quiere obtener una para llevar adelante un crimen, lo hará, estén disponibles o no para su descarga estos planos”.

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    Fines más nobles

    Un uso sin lugar a dudas menos problemático, pero igualmente imprevisto que se está pensando para esta tecnología no podría tener un fin más noble: paliar la epidemia de hambre que sufre una gran parte de la población mundial. La empresa Systems & Materials Corp., liderada por un ingeniero mecánico y especialista en impresión 3D, acaba de obtener financiación de la NASA para desarrollar un equipo capaz de fabricar comida en base a ingredientes no perecederos, sustentables y con alto contenido proteínico, como algas e insectos. El proyecto implica el uso de cartuchos rellenables con polvos y aceites, los cuales podrían durar (y conservarse en estado comestible) hasta tres décadas hasta necesitar ser rellenados. Los primeros prototipos producidos por esta empresa, suficientemente funcionales como para llamar la atención de la agencia espacial norteamericana, fabrican alimentos más apropiados para el paladar occidental: uno de ellos “imprime” chocolate, y el otro una mini-pizza. La NASA espera acertar con esta apuesta una carambola a dos bandas: en el largo plazo se habla de paliar el hambre en la tierra, pero en lo inmediato la idea es proveer de alimento en forma sencilla y económica a los tripulantes de sus naves y estaciones espaciales.

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