Tecnologías de manufactura aditiva

La manufactura aditiva (MA) en términos formales se denomina  como,  prototipos rápidos y popularmente como impresión en 3D. El término prototipo rápido (PR) es utilizado en una gran variedad de industrias para describir un proceso rápido o partes del antes de su liberación o comercialización. En otras palabras, se enfoca en la creación de “algo” de forma rápida y  cuya salida es un prototipo o base de un modelo que se deriva del  producto final [1].

La MA se refiere cada vez más a una variedad de tecnologías que se utilizan para fabricar  modelos físicos, prototipos o componentes funcionales  por medio de un Diseño Asistido por computadora (CAD 3D). Utiliza comúnmente términos incluidos en prototipos rápidos (RP) y en manufactura rápida (MR). En MA, los objetos físicos se construyen  capa por capa.

Actualmente, esta tecnología puede ahora producir objetos con una amplia variedad de materiales que van desde polímeros blandos y flexibles a altas aleaciones de metales de alto rendimiento [2].

La MA se ha aplicado con éxito en la medicina desde principios de 1990. Inicialmente, los procesos de PR se utilizaron en estereolitografía, donde se realizaron modelos en 3D con una gran precisión de la anatomía de un esqueleto, a partir de datos  de una tomografía Tridimensional  Computarizada (TC). A este proceso se ha hecho referencia como modelado médico o biomodelado, la cual  ha llegado a ser ampliamente aceptado como una buena práctica, ya que en varios artículos de investigación se reportan casos de éxito y los beneficios obtenidos sobre todo en cirugía cráneo-maxilofacial. Los modelos médicos se han utilizado típicamente para planificar, ensayos de  cirugía y en el diseño y fabricación de prótesis personalizadas [2].

Las tecnologías de MA también se han aplicado  directamente para la fabricación personalizada  de dispositivos médicos; por ejemplo, en  prótesis facial, marcos de prótesis parciales removibles, guías quirúrgicas e incluso implantes directamente desde datos de CAD en 3D. 

Últimamente,  la  MA también está siendo explotada en la Ingeniería de Tejidos, donde las ventajas de  trabajar por capas hace que se utilicé para construir andamios porosos de alta complejidad que pueden apoyar el crecimiento de las células vivas.

A la fecha no existe material específico para determinadas aplicaciones, este tiene que ser desarrollado y sometidos a pruebas de investigación para identificar  si se considera biocompatible. Por consiguiente, estos materiales pueden estar limitados para aplicaciones externas. El desarrollo de nuevos materiales  está en proceso de investigación sus avances tendrán más aplicaciones médicas en el futuro [2].

Las  tecnologías de MA pueden variar de acuerdo con los siguientes parámetros [1]:

Costo: Desde algunas máquinas que emplean tecnologías más caras, como el láser, que va a costar más que otras.

Tipo de material: Algunas máquinas sólo pueden procesar uno o dos materiales, mientras que otros pueden procesar más, incluyendo materiales compuestos.

Mantenimiento: Algunas máquinas son más complejas que otras, por lo consiguiente el mantenimiento aumentan en el costo.

Velocidad: Debido a las tecnologías aplicadas, algunas máquinas construyen  piezas más rápido que otras.

Versatilidad: Algunas tienen parámetros de configuración complejas donde parte la calidad, esto puede equilibrarse con otros parámetros, como la velocidad de generación.

Espesor: Algunas máquinas tienen una limitación en el espesor de la capa debido a  los parámetros de procesamiento del material.

Precisión: Aparte del espesor de la capa, en el plano de resolución también tiene un impacto en exactitud. Por ejemplo, los sistemas basados en láser tienen un tamaño mínimo que se basa en el diámetro del haz del láser.

En la Universidad Politécnica de Tulancingo, en el laboratorio de manufactura integrada por computadora (CIM) se cuenta con una impresora  3D, en esta máquina se fabrican impresiones de prototipos  o maquetas volumétricas a partir de un modelo,  realizado en un software de diseño, por estudiantes de las carreras de Ingeniería industrial y Tecnologías de Manufactura, aplicando  las tecnologías de la Manufactura Aditiva.

M. en M. Marco Antonio Hernández De Ita

Profesor de Tiempo Completo