Què és la impressió 3D

La impressió 3D, també coneguda com a manufactura per addició, és un procés pel qual es creen objectes físics dipositant un material per capes segons un model digital. Tots els processos d’impressió 3D requereixen que el programari, el maquinari i els materials treballin en conjunt.

La tecnologia d’impressió 3D pot utilitzar-se per crear tota mena de coses, des de prototips i peces simples fins a productes finals altament tecnològics, com peces per aeronaus, edificis, implants mèdics i rebosteria.

Quines tecnologies d’impressió 3D existeixen

Existeix un gran nombre de tecnologies per impressió 3D, les principals diferències es troben en la forma en què les diferents capes són utilitzades per crear les peces. Alguns mètodes fonen o reblaneixen el material per produir les capes, com per exemple el sinteritzat de làser selectiu (SLS) i el modelat per deposició fosa (FDM), mentre que d’altres dipositen materials líquids que són solidificats amb diferents tecnologies. Aquí podeu veure algunes de les tecnologies més comunes d’impressió 3D:

Quina impressora 3D és més adient per les aules

Les impressores 3D que s’han fet més populars són les FDM, gràcies al fet que són més fàcils d’utilitzar i al seu preu més reduït. També ens trobem que el material que s’utilitza a les FDM és més econòmic i el podem trobar amb una àmplia gamma de colors. El funcionament bàsic d’una impressora FDM és el següent:

Hi ha dues famílies d’impressora 3D de sobretaula: les de codi obert i les de tecnologia propietària, que solen ser “ready to print”.

Impressores de codi obert (projecte REPRAP)

Són impressores més difícils d’utilitzar però que ofereixen molta flexibilitat: pots escollir tots els paràmetres d’impressió. Això dóna més llibertat a l’usuari però no és fàcil regular la impressora perquè els models que s’imprimeixin quedin perfectes. Solen ser més barates, sobretot si venen desmuntades i les ha de muntar l’usuari (tasca que no és fàcil), però hi ha molt suport de la comunitat amb molta informació per portar la tasca a terme.

Aquest tipus d’impressores, al ser de codi obert, es pot accedir a multitud de millores tant en l’àmbit d’estructura (mitjançant peces per imprimir) com en l’àmbit de hardware i software, i ens permet millorar-la a mesura que augmentem el coneixement del sistema d’impressió 3D, ja que amb la mateixa impressora es poden fabricar les peces que després muntarem.

Es poden trobar aquest tipus d’impressores a partir de 150 €.

Impressores Propietàries (ready to print)

Les impressores “ready to print” són impressores més enfocades a l’usuari no especialitzat, que intenten garantir una qualitat d’impressió estable i que la experiència sigui el més senzilla possible. Solen ser més cares, robustes i molt més fàcils d’utilitzar, amb l’inconvenient de que només podrem controlar els paràmetres bàsics de la impressora.

Al ser impressores propietàries no en podem fer cap modificació. Una impressora equivalent a la indicada a l’apartat anterior es pot trobar a partir de 600 €.

Quin material utilitzem per imprimir

La varietat de materials que trobem a les bobines d’impressió FDM és cada vegada més gran. Les més comunes són el PLA i l’ABS, però també n’hi ha de PET, HIPS, flexible, fibra de carboni, “fusta”.... Però a l’hora d’imprimir en 3D, s’ha de tenir en compte tots els avantatges i inconvenients que ofereixen els materials que s’utilitzen, sense oblidar les tècniques d’impressió que s’han d’aplicar a cada material. Per aquests motius la gran majoria de les peces s’imprimeixen en dos materials: ABS i PLA. Quina diferència hi ha?

PLA (Poliàcid Làctic)

Aquest material és biodegradable (està fet a partir del blat de moro), és un dels més utilitzats en la impressió 3D. Totes les impressores poden treballar amb aquest material. La temperatura de treball és d’aproximadament 200ºC.

Avantatges:

• Temperatura d’impressió més baixa.

• Facilitat d’impressió.

• No necessita base calefactada.

• Molt estable.

• Impressió més ràpida.

• No és tòxic

Inconvenients:

• Poca resistència tèrmica (a partir de 60ºC perd tenacitat).

• Material amb menys resistència mecànica que l’ABS.

ABS (Acrilonitril Butadiè Estirè)

Aquest material plàstic és procedent del petroli. És molt utilitzat en la indústria. La temperatura de treball és d’aproximadament 240ºC i s’ha d’utilitzar en llocs ventilats, ja que desprèn gasos nocius per la salut.

Avantatges:

• Molt estable a altes temperatures.

• Conserva la tenacitat a altes temperatures (90ºC).

• Resistent a impactes.

Inconvenients:

• Els canvis de temperatura i els corrents d’aire afecten la impressió.

• Es necessita base calefactada a temperatura propera a 100ºC.

• Desprèn gasos nocius.

Quin programari necessitem per imprimir

Per poder imprimir una peça es necessita un software on especificar els paràmetres de la impressió (mida, qualitat, velocitat d’impressió, etc...) i desar tota la informació en un arxiu amb el format que necessita la impressora per fer la tasca. Hi ha molt programari per fer aquesta tasca, on podem destacar el Cura, Octoprint, Repetier, Meshmixer, etc., però per facilitat d'ús destaquem el Cura, ja que et permet definir la interfície tant per usuaris principiants, com per usuaris avançats, on podem modificar gran quantitat de paràmetres.

Com treure partit a la impressora 3d a l’aula

Amb l’arribada de la robòtica, cada cop són més els centres educatius que adquireixen una impressora 3D amb l’objectiu de tindre una eina més per a la realització dels seus projectes. A Internet, disposem de diferents repositoris d’arxius 3D, on els principals són: Thingiverse, MyMiniFactory, Cults3d, Pinshape, GrabCad, etc.

Thingiverse

És el repositori que disposa de més arxius penjats, on podem destacar una secció dedicada a Educació, amb multitud de projectes dirigits a docents. Disposa de diferents seccions en funció de l’especialitat dels projectes (art, enginyeria, geografia, tecnologia, història, ciència.......). També disposa d’una comunitat en la qual es poden compartir dubtes o altres projectes amb professors de la resta del món.

En cas que desitgem dissenyar les nostres pròpies peces, haurem de recórrer a programes de disseny en 3D, on podem destacar:

• Tinkercad (Nivell inicial): Ideal per començar per la seva facilitat d’us, no s’ha d’instal·lar (es treballa online) i és gratuÏt.

• Sketch Up (Nivell mitjà): Programari més complert que el Tinkercad, on podrem fer peces més complexes. Aquest programari també és gratuït, però s’ha d’instal·lar als ordinadors.

• Rhino3D, SolidWorks (Nivell avançat): Aquest programari s’utilitza a nivell professional. És de gran dificultat i de pagament.