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Materiales cerámicos y orgánicos

Published on julio 13, 2016 by Susana SANCHEZ RESTREPO
cerámicos

Luego de conocer los plásticos y los metales del mundo de la impresión 3D, hoy nos interesamos a los cerámicos y a los materiales orgánicos que empiezan a ocupar un lugar importante.

CERÁMICOS

Los materiales cerámicos están presentes en las aplicaciones médicas, sanitarias o industriales y siendo el material preferido del arte de la mesa (cocina y decoración), la cerámica es uno de los materiales más utilizados en la impresión 3D.

Sicnova 3D

Los objetos cerámicos pueden ser impresos con la técnica de sinterizado selectivo por láser (SLS) a partir de un polvo seco preferiblemente comprimido, o vía la solidificación del material en estado líquido, un proceso similar a la técnica FDM con una cabeza de impresión modificada.

A continuación un video que muestra la impresión 3D de un jarrón en porcelana. (Fuente: Unfold)

En el mercado encontramos varias ofertas de EOS para la fabricación de moldes: La Ceramics 5.2, arena de silicato y de aluminio altamente resistente a la temperatura; la Quartz 4.2 y la Quartz 5.7, arena de cuarzo recubierto con resina fenólica que permite imprimir formas complejas.

¿Sabías que? Un grupo de investigadores del Institute for Advanced Architecture of Catalonia (IAAC), en Barcelona , trabaja sobre el proyecto FabClay que explora los nuevos procesos de fabricación digital. Buenos resultados fueron obtenidos con la adaptación de un robot Kuka para la impresión 3D de cerámicos.

ARENA

La arena es utilizada principalmente para la fabricación de moldes de fundición pero también puede ser utilizada en el campo de la arquitectura cuando esta es mezclada con otros materiales. Este material fue impreso la primera vez en 1999 por la empresa ExOne que ofrece hoy en día la impresora de arena más grande del mercado, la S-Max, capaz de imprimir piezas de un tamaño máximo de 1800 x 1000 x 700 mm.

A continuación un video para entender el funcionamiento de la impresora 3D de arena :

Otra máquina fue desarrollada por un grupo de investigadores del Institute for Advanced Architecture of Catalonia (IAAC) para el proyecto Stone Spray que funciona con energía solar y con arena de playa mezclada con un aglutinante.

Sand Wall: 500 mm x 150 mm x 400 mm Este experimento muestra que la impresión 3D en arena puede ser utilizada a escala arquitectónica

Sand Wall: 500 mm x 150 mm x 400 mm
Este experimento muestra que la impresión 3D en arena puede ser utilizada a escala arquitectónica

CEMENTO

El mismo principio de impresión de cerámicos puede ser utilizado para imprimir en cemento o con cualquier otro material compuesto fabricado a partir de una masa húmeda. El MIT Media Lab desarrolló una máquina de impresión 3D con grandes piezas de poliuretano donde el cemento es vertido, que permite la fabricación de puertas, ventanas, muros de construcción, entre otros.

Otra tecnología utilizada para la impresión 3D de edificios enteros en cemento artificial fue desarrollada en Italia por Enrico Dini, fundador de D-Shape. Esta máquina fue inspirada de la técnica de estereolitografía (SLA), pero esta vez utilizando arena y un aglutinante inorgánico en vez de rayos ultravioleta, lo cual otorga al material las propiedades del mármol. Este proyecto promete cambiar la forma en la que concebimos la arquitectura !

¿ Sabías que ? La D-Shape será integrada en las investigaciones de la Agencia Espacial Europea para el diseño de una impresora de una estación espacial en la luna.

MÁRMOL

Detalles de una impresora 3D, diseñada por MarbleEcoDesign

Detalles de una impresora 3D, diseñada por MarbleEcoDesign

El mármol también está en la lista de materiales utilizados cerámicos en la impresión 3D, gracias a la investigación y desarrollo de la empresa MarbleEcoDesign.

Esta roca se extrae de la piedra caliza, y se utiliza desde la antigüedad para la escultura, la construcción y la decoración. El mármol es un material extremadamente duro y resistente. Es muy difícil de trabajar y durante su producción, procesamiento y pulido hay una alta pérdida de materiales importantes y costosos. Los Ingenieros MarbleEcoDesign encontraron una manera de recoger los restos de mármol y crear un polímero fotorreactivo que se puede utilizar para la impresión 3D.

MADERA Y PIEDRA

Diseñados para ser utilizados con impresoras 3D que operan sobre el principio de fusión en la deposición (FDM), estos materiales están disponibles en forma de filamentos. El filamento de madera (LayWood) está compuesto de madera reciclada y un aglutinante inorgánico a base de polímeros, y el filamento de piedra (LayBrick) está compuesto de minerales similares al polvo de tiza. Pero la mayor innovación es que los objetos no tienen solamente la apariencia (con diferentes efectos) sino también el olor de la madera y, en el caso de la piedra, se pueden obtener tanto superficies lisas como rugosas, en función de la variación de la temperatura extrusión.

LOS MATERIALES ORGÁNICOS

Tejidos biológicos

Impresión de tejidos orgánicos - Organovo

Impresión de tejidos orgánicos – Organovo

Hoy en día, es posible hablar de tejidos humanos de impresión 3D a partir de una estructura de gel en la cual se inyectan las células vivas para comenzar la construcción del tejido biológico. La limitación de esta técnica es el suministro constante de sangre para permitir que las células permanezcan vivas durante la impresión. Es un área en plena fase de investigación y desarrollo. 

El pionero en esta tecnología es Organovo con la impresora MMX NOVOGEN BioPrinter, pero también hay otras empresas como EnvisionTEC y varias universidades que tienen modelos de máquinas para seguir con esta nueva tendencia, muy importante en el futuro de los trasplantes y en el campo farmacéutico en general.

Ceras

Se utiliza principalmente para la fundición, tanto para piezas mecánicas, obras de arte, en odontología y para la fabricación de joyas. Existen varios tipos de cera en el mercado: La compañía 3D Systems ofrece VisiJet procera, Hi-Cast VisiJet y VisiJet Dentcast Dental Cera-up para impresoras 3D ProJet 3500 y Project 5000 que trabajan en la tecnología Multijet. Por su parte, Solidscape, de Stratasys, comercializa el modelo 3Z, el 3Z Lab Cast, el plusCast y el Indura Cast, para la gama de impresoras 3Z (Max, Lab, Studio, Pro) que utilizan un procedimiento similar al de la tecnología Multijet. Por último, también encontramos soluciones en maquinaria y materiales en EnvisionTEC de Objet (tecnología Polyjet).
Un video para entender el proceso Multijet de 3D Systems (en inglés):
 Materiales alimentarios

Todavía en fase de desarrollo, el chocolate, el queso y los helados hacen parte de los materiales alimenticios que se puede imprimir. El principio de la impresión es el del modelado por deposición fundida o FDM donde el suministro de material se logra con una jeringa en lugar de un cabezal de extrusión convencional. Los alimentos no son sintetizados durante la impresión, las máquinas sólo para la creación de diseños complejos.

Impresión 3D de chocolate con la Choc Creator V1

Impresión 3D de chocolate con la Choc Creator V1

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