Impresión 3D

La impresión 3D o fabricación aditiva es la construcción de un objeto tridimensional a partir de un modelo CAD o un modelo 3D digital. Se puede realizar en una variedad de procesos en los que el material se deposita, une o solidifica bajo el control de una computadora, y el material se agrega (como plásticos, líquidos o granos de polvo que se fusionan), generalmente capa por capa.

En la década de 1980, las técnicas de impresión 3D se consideraban adecuadas solo para la producción de prototipos funcionales o estéticos, y un término más apropiado en ese momento era creación rápida de prototipos. A partir de 2019, la precisión, la repetibilidad y la gama de materiales de la impresión 3D han aumentado hasta el punto de que algunos procesos de impresión 3D se consideran viables como tecnología de producción industrial, por lo que el término fabricación aditiva se puede utilizar como sinónimo de impresión 3D. Una de las principales ventajas de la impresión 3Des la capacidad de producir formas o geometrías muy complejas que de otro modo serían imposibles de construir a mano, incluidas piezas huecas o piezas con estructuras internas de entramado para reducir el peso. El modelado por deposición fundida (FDM), que utiliza un filamento continuo de un material termoplástico, es el proceso de impresión 3D más común en uso a partir de 2020.

Terminología

El término genérico fabricación aditiva (AM) ganó popularidad en la década de 2000, inspirado en el tema de la suma de materiales (de varias maneras). Por el contrario, el término fabricación sustractiva apareció como un retroónimo de la gran familia de procesos de mecanizado con eliminación de material como proceso común. El término impresión 3D todavía se refería solo a las tecnologías de polímeros en la mayoría de las mentes, y el término AMera más probable que se utilizara en contextos de producción de piezas de uso final y metalurgia que entre los entusiastas de los polímeros, la inyección de tinta o la estereolitografía. La inyección de tinta era la tecnología menos familiar a pesar de que se inventó en 1950 y se entendió poco debido a su naturaleza compleja. Las primeras impresoras de inyección de tinta se utilizaron como grabadoras y no como impresoras. Todavía en la década de 1970, el término grabadora estaba asociado con la inyección de tinta. Posteriormente, la inyección de tinta continua evolucionó a inyección de tinta bajo demanda o gota a demanda. Los chorros de tinta eran de una sola boquilla al principio; ahora pueden tener hasta miles de boquillas para imprimir en cada pasada sobre una superficie.

A principios de la década de 2010, los términos impresión 3D y fabricación aditiva evolucionaron en sentidos en los que eran términos genéricos alternativos para las tecnologías aditivas, uno utilizado en el lenguaje popular por las comunidades de consumidores y fabricantes y los medios, y el otro utilizado de manera más formal por la industria final. utilice productores de piezas, fabricantes de máquinas y organizaciones de estándares técnicos globales. Hasta hace poco, el término impresión 3D se asociaba con máquinas de bajo precio o capacidad. La impresión 3D y la fabricación aditiva reflejan que las tecnologías comparten el tema de la adición o unión de materiales en un entorno de trabajo 3D bajo control automatizado. Peter Zelinski, editor en jefe de La revista Additive Manufacturing señaló en 2017 que los términos todavía son sinónimos en el uso casual, pero algunos expertos de la industria manufacturera están tratando de hacer una distinción en la que la fabricación aditiva comprende la impresión 3D más otras tecnologías u otros aspectos de un proceso de fabricación.

Otros términos que se han utilizado como sinónimos o hiperónimos incluyen fabricación de escritorio, fabricación rápida (como el sucesor lógico a nivel de producción de prototipos rápidos) y fabricación bajo demanda (que hace eco de la impresión bajo demanda en el sentido 2D de impresión). Tal aplicación de los adjetivos rápido y bajo demanda al sustantivo fabricación fue novedoso en la década de 2000 y revela el modelo mental prevaleciente de la larga era industrial en la que casi toda la fabricación de producción implicaba largos plazos de entrega para el laborioso desarrollo de herramientas. Hoy en día, el término sustractivono ha reemplazado el término mecanizado, sino que lo complementa cuando se necesita un término que cubra cualquier método de remoción. Las herramientas ágiles son el uso de medios modulares para diseñar herramientas que se producen mediante métodos de fabricación aditiva o impresión 3D para permitir la creación rápida de prototipos y respuestas a las necesidades de herramientas y accesorios. Las herramientas ágiles utilizan un método rentable y de alta calidad para responder rápidamente a las necesidades de los clientes y del mercado, y se pueden utilizar en hidroformado, estampado, moldeado por inyección y otros procesos de fabricación.

Historia

1940 y 1950

Murray Leinster describió por primera vez el concepto general y el procedimiento que se utilizará en la impresión 3D en su cuento de 1945 Things Pass By "Pero este constructor es eficiente y flexible. Alimento plásticos magnetrónicos, el material del que hacen casas y barcos". hoy en día, en este brazo móvil. Hace dibujos en el aire siguiendo los dibujos que escanea con fotocélulas. Pero el plástico sale del extremo del brazo de dibujo y se endurece a medida que sale... siguiendo solo los dibujos".

También fue descrito por Raymond F. Jones en su historia, "Herramientas del oficio", publicada en la edición de noviembre de 1950 de la revista Astounding Science Fiction. Se refirió a él como un "spray molecular" en esa historia.

1970

En 1971, Johannes F Gottwald patentó la grabadora de metal líquido, patente de EE. UU. 3596285A, un dispositivo continuo de material metálico de inyección de tinta para formar una fabricación de metal extraíble en una superficie reutilizable para uso inmediato o recuperada para imprimir nuevamente mediante refundición. Esta parece ser la primera patente que describe la impresión 3D con creación rápida de prototipos y fabricación controlada de patrones bajo demanda.

La patente establece: "Tal como se usa aquí, el término impresión no tiene un sentido limitado, sino que incluye la escritura u otros símbolos, la formación de caracteres o patrones con una tinta. El término tinta, tal como se usa en, pretende incluir no solo materiales que contienen colorantes o pigmentos, sino cualquier sustancia fluida o composición adecuada para su aplicación en la superficie para formar símbolos, caracteres o patrones de inteligencia mediante el marcado. La tinta preferida es del tipo de fusión en caliente. La gama de composiciones de tinta disponibles comercialmente que podrían cumplir con los requisitos de la no se conocen en la actualidad. Sin embargo, se ha logrado una impresión satisfactoria de acuerdo con la invención con la aleación de metal conductor como tinta".

"Pero en términos de requisitos materiales para pantallas tan grandes y continuas, si se consumen a tasas conocidas hasta ahora, pero aumentan en proporción al aumento de tamaño, el alto costo limitaría severamente cualquier disfrute generalizado de un proceso o aparato que satisfaga los objetivos anteriores".

Por lo tanto, es un objeto adicional de la invención minimizar el uso de materiales en un proceso de la clase indicada.

"Es un objeto adicional de la invención que los materiales empleados en dicho proceso se recuperen para su reutilización".

Según otro aspecto de la invención, una combinación para escribir y similares comprende un soporte para mostrar un patrón de inteligencia y una disposición para retirar el patrón del soporte.

En 1974, David EH Jones expuso el concepto de impresión 3D en su columna habitual Ariadne en la revista New Scientist.

1980

Los primeros equipos y materiales de fabricación aditiva se desarrollaron en la década de 1980.

En abril de 1980, Hideo Kodama del Instituto de Investigación Industrial Municipal de Nagoya inventó dos métodos aditivos para fabricar modelos de plástico tridimensionales con polímero termoendurecible fotoendurecible, en los que el área de exposición UV se controla mediante un patrón de máscara o un transmisor de fibra de exploración. Presentó una patente para este trazador XYZ, que se publicó el 10 de noviembre de 1981 (JP S56-144478). Los resultados de su investigación como artículos de revista se publicaron en abril y noviembre de 1981. Sin embargo, no hubo reacción a la serie de sus publicaciones. Su dispositivo no fue muy evaluado en el laboratorio y su jefe no mostró ningún interés. Su presupuesto de investigación era de solo 60.000 yenes o 545 dólares al año. Se abandonó la adquisición de los derechos de patente para el trazador XYZ y se terminó el proyecto.

Una patente estadounidense 4323756, método de fabricación de artículos por deposición secuencial, concedida el 6 de abril de 1982 a Raytheon Technologies Corp, describe el uso de cientos o miles de "capas" de metal en polvo y una fuente de energía láser y representa una referencia temprana a la formación de "capas" y la fabricación de artículos sobre un sustrato.

El 2 de julio de 1984, el empresario estadounidense Bill Masters presentó una patente para su proceso y sistema de fabricación automatizado por computadora (US 4665492). Esta presentación está registrada en la USPTO como la primera patente de impresión 3D en la historia; fue la primera de tres patentes pertenecientes a Masters que sentaron las bases de los sistemas de impresión 3D que se utilizan en la actualidad.

El 16 de julio de 1984, Alain Le Méhauté, Olivier de Witte y Jean Claude André presentaron su patente para el proceso de estereolitografía. La aplicación de los inventores franceses fue abandonada por la French General Electric Company (ahora Alcatel-Alsthom) y CILAS (The Laser Consortium). El motivo alegado fue "por falta de perspectiva comercial".

En 1983, Robert Howard inició RH Research, más tarde llamada Howtek, Inc. en febrero de 1984 para desarrollar una impresora 2D de inyección de tinta a color, Pixelmaster, comercializada en 1986, utilizando tinta plástica termoplástica (fusión en caliente). Se armó un equipo, 6 integrantesde Exxon Office Systems, Danbury Systems Division, una startup de impresoras de inyección de tinta y algunos miembros del grupo Howtek, Inc que se convirtieron en figuras populares en la industria de la impresión 3D. Un miembro de Howtek, Richard Helinski (patente US5136515A, Método y medios para la construcción de artículos tridimensionales por deposición de partículas, solicitud del 7 de noviembre de 1989 concedida el 4 de agosto de 1992) formó una empresa de New Hampshire CAD-Cast, Inc, cuyo nombre cambió posteriormente. a Visual Impact Corporation (VIC) el 22/8/1991. Un prototipo de la impresora 3D VIC para esta empresa está disponible con una presentación en video que muestra un modelo 3D impreso con una inyección de tinta de una sola boquilla. Otro empleado, Herbert Menhennett, formó una empresa de New Hampshire, HM Research, en 1991 e introdujo Howtek, Inc. tecnología de inyección de tinta y materiales termoplásticos a Royden Sanders de SDI y Bill Masters de Ballistic Particle Manufacturing (BPM), donde trabajó durante varios años. Tanto las impresoras 3D BPM como las impresoras 3D SPI utilizan inyectores de tinta estilo Howtek, Inc y materiales estilo Howtek, Inc. Royden Sanders obtuvo la licencia de la patente de Helinksi antes de fabricar Modelmaker 6 Pro en Sanders Prototype, Inc (SPI) en 1993. James K. McMahon, que fue contratado por Howtek, Inc para ayudar a desarrollar la inyección de tinta, luego trabajó en Sanders Prototype y ahora opera Layer Grown Model Technology, un proveedor de servicios 3D que se especializa en la compatibilidad con impresoras SDI y de inyección de tinta de boquilla única de Howtek. James K. McMahon trabajó con Steven Zoltan, inventor de inyección de tinta bajo demanda de 1972, en Exxon y tiene una patente en 1978 que amplió la comprensión de los chorros de tinta de diseño de boquilla única (chorros alfa) y ayudó a perfeccionar los chorros de tinta de fusión en caliente de Howtek, Inc. Esta tecnología termoplástica de fusión en caliente de Howtek es popular entre la fundición de inversión de metal, especialmente en la industria de la joyería de impresión 3D.El primer cliente de Sanders (SDI) Modelmaker 6Pro fue Hitchner Corporations, Metal Casting Technology, Inc en Milford, NH, a una milla de las instalaciones de SDI a finales de 1993-1995, fundiendo palos de golf y piezas de motores de automóviles.

El 8 de agosto de 1984, se presentó una patente, US4575330, asignada a UVP, Inc., luego asignada a Chuck Hull de 3D Systems Corporation, su propia patente para un sistema de fabricación de estereolitografía, en el que se agregan láminas o capas individuales mediante el curado de fotopolímeros con impacto. radiación, bombardeo de partículas, reacción química o simplemente láseres de luz ultravioleta. Hull definió el proceso como un "sistema para generar objetos tridimensionales mediante la creación de un patrón de sección transversal del objeto que se va a formar".La contribución de Hull fue el formato de archivo STL (estereolitografía) y las estrategias de relleno y corte digital comunes a muchos procesos en la actualidad. En 1986, Charles "Chuck" Hull obtuvo una patente para este sistema, y ​​su empresa, 3D Systems Corporation, se formó y lanzó la primera impresora 3D comercial, la SLA-1, más tarde en 1987 o 1988.

La tecnología utilizada por la mayoría de las impresoras 3D hasta la fecha, especialmente los modelos para aficionados y orientados al consumidor, es el modelado por deposición fundida, una aplicación especial de extrusión de plástico, desarrollada en 1988 por S. Scott Crump y comercializada por su empresa Stratasys, que comercializó su primer FDM. máquina en 1992.

Tener una impresora 3D en la década de 1980 costaba más de $300 000 ($650 000 en dólares de 2016).

1990

Los procesos AM para la sinterización o fusión de metales (como la sinterización selectiva por láser, la sinterización directa por láser de metales y la fusión selectiva por láser) generalmente tenían sus propios nombres individuales en las décadas de 1980 y 1990. En ese momento, todo el trabajo de los metales se realizaba mediante procesos que ahora se denominan no aditivos (fundición, fabricación, estampado y mecanizado); aunque se aplicó mucha automatización a esas tecnologías (como soldadura robótica y CNC), la idea de una herramienta o cabeza que se mueve a través de una envolvente de trabajo 3D que transforma una masa de materia prima en una forma deseada con una trayectoria se asoció solo con la metalurgia. con procesos que eliminan metal (en lugar de agregarlo), como fresado CNC, EDM CNC y muchos otros. Pero las técnicas automatizadas que agregaronmetal, que más tarde se llamaría fabricación aditiva, estaban comenzando a desafiar esa suposición. A mediados de la década de 1990, se desarrollaron nuevas técnicas para la deposición de materiales en las universidades de Stanford y Carnegie Mellon, incluidos los materiales microfundidos y rociados. Los materiales de sacrificio y de apoyo también se habían vuelto más comunes, lo que permitió nuevas geometrías de objetos.

El término impresión 3D originalmente se refería a un proceso de lecho de polvo que empleaba cabezales de impresión de inyección de tinta estándar y personalizados, desarrollado en el MIT por Emanuel Sachs en 1993 y comercializado por Soligen Technologies, Extrude Hone Corporation y Z Corporation.

El año 1993 también vio el comienzo de una empresa de impresoras 3D de inyección de tinta inicialmente llamada Sanders Prototype, Inc y más tarde llamada Solidscape, que introdujo un sistema de fabricación de chorro de polímero de alta precisión con estructuras de soporte solubles (categorizado como una técnica de "punto sobre punto").

En 1995, la Fraunhofer Society desarrolló el proceso de fusión por láser selectivo.

Años 2000

En 2005, el Dr. Adrian Bowyer inició el proyecto RepRap, una iniciativa de código abierto con el objetivo de producir una máquina de creación rápida de prototipos autorreplicante. Diseñaron una impresora 3D que podía imprimir la mayoría de sus componentes y en 2008 se logró la primera autorreplicación cuando RepRap 1.0 “Darwin” hizo una copia completa de sus partes.

La parte de código abierto del proyecto tomó forma en el RepRap Forum, donde usuarios de todo el mundo desarrollaron nuevas ideas y diseños para impresoras 3D. Gran parte de las innovaciones que encontramos en las impresoras 3D actuales provienen de estas publicaciones en el foro. Lo más notable es el hotend totalmente metálico y el diseño de la Prusa i3.

Las patentes del proceso de impresión Fused Deposition Modeling (FDM) expiraron en 2009. Esto abrió la puerta a una nueva ola de empresas, muchas nacidas de la comunidad RepRap, para comenzar a desarrollar impresoras 3D FDM comerciales.

2010s

A medida que maduraron los diversos procesos aditivos, quedó claro que pronto la remoción de metal ya no sería el único proceso de metalurgia realizado a través de una herramienta o un cabezal que se mueve a través de una envolvente de trabajo 3D, transformando una masa de materia prima en la forma deseada capa por capa. La década de 2010 fue la primera década en la que las piezas de uso final de metal, como los soportes del motor y las tuercas grandes, se cultivaron (ya sea antes o en lugar del mecanizado) en la producción de trabajo en lugar de mecanizarse obligatoriamente a partir de barras o placas. Todavía se da el caso de que la fundición, la fabricación, el estampado y el mecanizado prevalecen más que la fabricación aditiva en la metalurgia, pero la fabricación aditiva ahora está comenzando a hacer avances significativos, y con las ventajas del diseño para la fabricación aditiva, está claro para los ingenieros que mucho más está por venir.

Un lugar donde AM está haciendo un avance significativo es en la industria de la aviación. Con casi 3.800 millones de pasajeros aéreos en 2016,la demanda de motores a reacción de bajo consumo de combustible y fáciles de producir nunca ha sido mayor. Para los grandes OEM (fabricantes de equipos originales) como Pratt and Whitney (PW) y General Electric (GE), esto significa mirar hacia la AM como una forma de reducir costos, reducir la cantidad de piezas no conformes, reducir el peso en los motores para aumentar la eficiencia del combustible y encontrar formas nuevas y altamente complejas que no serían factibles con los métodos de fabricación anticuados. Un ejemplo de la integración de AM con la industria aeroespacial fue en 2016 cuando Airbus recibió el primer motor LEAP de GE. Este motor tiene boquillas de combustible impresas en 3D integradas, lo que les otorga una reducción de piezas de 20 a 1, una reducción de peso del 25 % y tiempos de montaje reducidos.Una boquilla de combustible es perfecta en carretera para la fabricación aditiva en un motor a reacción, ya que permite un diseño optimizado de los componentes internos complejos y es una pieza no giratoria de baja tensión. De manera similar, en 2015, PW entregó sus primeras piezas AM en el PurePower PW1500G a Bombardier. Apegándose a las piezas no giratorias y de bajo estrés, PW seleccionó los estatores del compresor y los soportes del anillo de sincronización para implementar esta nueva tecnología de fabricación por primera vez. Si bien la fabricación aditiva sigue desempeñando un papel pequeño en el número total de piezas en el proceso de fabricación de motores a reacción, el retorno de la inversión ya se puede ver en la reducción de piezas, las capacidades de producción rápida y el "diseño optimizado en términos de rendimiento y costo". ".

A medida que la tecnología maduró, varios autores comenzaron a especular que la impresión 3D podría ayudar al desarrollo sostenible en el mundo en desarrollo.

En 2012, Filabot desarrolló un sistema para cerrar el ciclo con plástico y permite que cualquier impresora 3D FDM o FFF pueda imprimir con una gama más amplia de plásticos.

En 2014, Benjamin S. Cook y Manos M. Tentzeris demostraron la primera plataforma de fabricación aditiva de electrónica impresa integrada verticalmente (VIPRE) de múltiples materiales que permitió la impresión 3D de electrónica funcional que opera hasta 40 GHz.

A medida que el precio de las impresoras comenzó a bajar, las personas interesadas en esta tecnología tenían más acceso y libertad para hacer lo que querían. A partir de 2014, el precio de las impresoras comerciales seguía siendo alto, con un costo de más de $ 2,000. Sin embargo, se pueden obtener algunos kits de bricolaje por menos de $ 400, lo que permite a los aficionados ingresar a la impresión fuera de los métodos de producción e industria.

El término "impresión 3D" originalmente se refería a un proceso que deposita un material aglutinante en un lecho de polvo con cabezales de impresora de inyección de tinta capa por capa. Más recientemente, la lengua vernácula popular ha comenzado a utilizar el término para abarcar una variedad más amplia de técnicas de fabricación aditiva, como la fabricación aditiva por haz de electrones y la fusión selectiva por láser. Los estándares técnicos estadounidenses y globales utilizan el término oficial fabricación aditiva para este sentido más amplio.

El proceso de impresión 3D más utilizado (46 % a partir de 2018) es una técnica de extrusión de materiales llamada modelado por deposición fundida o FDM. Si bien la tecnología FDM se inventó después de las otras dos tecnologías más populares, la estereolitografía (SLA) y la sinterización selectiva por láser (SLS), FDM suele ser la más económica de las tres por un amplio margen, lo que contribuye a la popularidad del proceso.

2020

A partir de 2020, las impresoras 3D han alcanzado el nivel de calidad y precio que permite a la mayoría de las personas ingresar al mundo de la impresión 3D. En 2020, se pueden encontrar impresoras de calidad decente por menos de US $ 200 para máquinas de nivel de entrada. Estas impresoras más asequibles suelen ser impresoras de modelado por deposición fundida (FDM). En noviembre de 2021, un paciente británico llamado Steve Verze recibió la primera prótesis ocular del mundo totalmente impresa en 3D del Moorfields Eye Hospital de Londres.

Principios generales

Modelado

Los modelos imprimibles en 3D se pueden crear con un paquete de diseño asistido por computadora (CAD), a través de un escáner 3D o con una cámara digital simple y un software de fotogrametría. Los modelos impresos en 3D creados con CAD dan como resultado relativamente menos errores que otros métodos. Los errores en los modelos imprimibles en 3D se pueden identificar y corregir antes de imprimir. El proceso de modelado manual de preparación de datos geométricos para gráficos 3D por computadora es similar a las artes plásticas como la escultura. El escaneo 3D es un proceso de recopilación de datos digitales sobre la forma y apariencia de un objeto real, creando un modelo digital basado en él.

Los modelos CAD se pueden guardar en el formato de archivo de estereolitografía (STL), un formato de archivo CAD de facto para la fabricación aditiva que almacena datos basados ​​en triangulaciones de la superficie de los modelos CAD. STL no está diseñado para la fabricación aditiva porque genera archivos de gran tamaño de piezas optimizadas de topología y estructuras reticulares debido a la gran cantidad de superficies involucradas. En 2011 se introdujo un formato de archivo CAD más nuevo, el formato de archivo de fabricación aditiva (AMF) para resolver este problema. Almacena información mediante triangulaciones curvas.

Impresión

Antes de imprimir un modelo 3D desde un archivo STL, primero debe examinarse en busca de errores. La mayoría de las aplicaciones CAD producen errores en los archivos STL de salida, de los siguientes tipos:

1. agujeros
2. caras normales
3. autointersecciones
4. conchas de ruido
5. múltiples errores
6. problemas de voladizo

Un paso en la generación STL conocido como "reparación" corrige tales problemas en el modelo original. Por lo general, los STL que se han producido a partir de un modelo obtenido a través del escaneo 3D a menudo tienen más de estos errores, ya que el escaneo 3D a menudo se logra mediante la adquisición/mapeo de punto a punto. La reconstrucción 3D a menudo incluye errores.

Una vez completado, el archivo STL debe ser procesado por una pieza de software llamada "slicer", que convierte el modelo en una serie de capas delgadas y produce un archivo de código G que contiene instrucciones adaptadas a un tipo específico de impresora 3D (FDM impresoras). Este archivo de código G se puede imprimir con el software de cliente de impresión 3D (que carga el código G y lo usa para instruir a la impresora 3D durante el proceso de impresión 3D).

La resolución de la impresora describe el grosor de la capa y la resolución X–Y en puntos por pulgada (ppp) o micrómetros (μm). El grosor típico de la capa es de alrededor de 100 μm (250 DPI), aunque algunas máquinas pueden imprimir capas tan finas como 16 μm (1600 DPI). La resolución X–Y es comparable a la de las impresoras láser. Las partículas (puntos 3D) tienen un diámetro de alrededor de 50 a 100 μm (510 a 250 DPI). Para esa resolución de impresora, especificar una resolución de malla de 0,01 a 0,03 mm y una longitud de cuerda ≤ 0,016 mm genera un archivo de salida STL óptimo para un archivo de entrada de modelo determinado. Especificar una resolución más alta da como resultado archivos más grandes sin aumentar la calidad de impresión.

La construcción de un modelo con métodos contemporáneos puede llevar desde varias horas hasta varios días, según el método utilizado y el tamaño y la complejidad del modelo. Los sistemas aditivos normalmente pueden reducir este tiempo a unas pocas horas, aunque varía mucho según el tipo de máquina utilizada y el tamaño y la cantidad de modelos que se producen simultáneamente.

Refinamiento

Aunque la resolución producida por la impresora es suficiente para muchas aplicaciones, se puede lograr una mayor precisión imprimiendo una versión ligeramente más grande del objeto deseado en resolución estándar y luego eliminando el material mediante un proceso sustractivo de mayor resolución.

La estructura en capas de todos los procesos de fabricación aditiva conduce inevitablemente a un efecto escalonado en las superficies de las piezas que están curvadas o inclinadas con respecto a la plataforma de construcción. Los efectos dependen en gran medida de la orientación de la superficie de una pieza dentro del proceso de construcción.

Algunos polímeros imprimibles como el ABS, permiten alisar y mejorar el acabado superficial mediante procesos químicos de vapor a base de acetona o disolventes similares.

Algunas técnicas de fabricación aditiva son capaces de utilizar múltiples materiales en el curso de la construcción de piezas. Estas técnicas pueden imprimir en múltiples colores y combinaciones de colores simultáneamente, y no necesariamente requieren pintura.

Algunas técnicas de impresión requieren que se construyan soportes internos para las características sobresalientes durante la construcción. Estos soportes deben retirarse mecánicamente o disolverse al finalizar la impresión.

Todas las impresoras 3D de metal comercializadas implican cortar el componente de metal del sustrato de metal después de la deposición. Un nuevo proceso para la impresión 3D GMAW permite modificar la superficie del sustrato para eliminar el aluminio o el acero.

Materiales

Tradicionalmente, la impresión 3D se centró en polímeros para impresión, impresoras 3D fff/fdm como ácido poliláctico, acrilonitrilo butadieno estireno, tereftalato de polietileno, poliuretano, fibras de carbono y otros materiales compuestos.

debido a la facilidad de fabricación y manipulación de materiales poliméricos. Sin embargo, el método ha evolucionado rápidamente para no solo imprimir varios polímeros, sino también metales y cerámicas, lo que hace que la impresión 3D sea una opción versátil para la fabricación. La fabricación capa por capa de modelos físicos tridimensionales es un concepto moderno que "proviene de la industria CAD en constante crecimiento, más específicamente del lado del modelado sólido de CAD. Antes de que se introdujera el modelado sólido a fines de la década de 1980, los modelos tridimensionales fueron creados con marcos y superficies de alambre".pero en todos los casos las capas de materiales están controladas por la impresora y las propiedades del material. La capa de material tridimensional está controlada por la tasa de deposición establecida por el operador de la impresora y almacenada en un archivo de computadora. El primer material impreso patentado fue una tinta de fusión en caliente para imprimir patrones utilizando una aleación de metal calentado. Ver la historia de la década de 1970 arriba.

Charles Hull presentó la primera patente el 8 de agosto de 1984 para usar una resina acrílica curada con UV usando una fuente de luz UV enmascarada en UVP Corp para construir un modelo simple. El SLA-1 fue el primer producto SL anunciado por 3D Systems en Autofact Exposition, Detroit, noviembre de 1978 en Detroit. El SLA-1 Beta se envió en enero de 1988 a Baxter Healthcare, Pratt and Whitney, General Motors y AMP. El primer SLA-1 de producción se envió a Precision Castparts en abril de 1988. El material de resina UV cambió rápidamente a un material de resina a base de epoxi. En ambos casos, los modelos SLA-1 necesitaban un horno de curado UV después de enjuagarlos con un limpiador solvente para eliminar la resina límite sin curar. Se vendió un aparato de curado posterior (PCA) con todos los sistemas. Las primeras impresoras de resina requerían una hoja para mover la resina fresca sobre el modelo en cada capa. El espesor de la capa era 0. 006 pulgadas y el modelo HeCd Laser del SLA-1 era de 12 vatios y barría la superficie a 30 pulgadas por segundo. UVP fue adquirida por 3D Systems en enero de 1990.

Una revisión de la historia muestra que en la década de 1980 se utilizaron varios materiales (resinas, polvo de plástico, filamentos de plástico y tinta plástica de fusión en caliente) para obtener patentes en el campo de la creación rápida de prototipos. Itzchak Pomerantz de Cubital también introdujo la resina curada con UV de lámpara enmascarada en el Soldier 5600, los polvos termoplásticos sinterizados con láser de Carl Deckard (DTM) y el papel adhesivo cortado con láser (LOM) apilado para formar objetos de Michael Feygin antes de que 3D Systems hiciera su primer anuncio. Scott Crump también estaba trabajando con el modelado de filamentos de plástico (FDM) "derretido" extruido y la deposición de gotas había sido patentada por William E Masters una semana después de la patente de Charles Hull en 1984, pero tenía que descubrir los termoplásticos de inyección de tinta introducidos por la impresora 3D de Visual Impact Corporation en 1992 usando chorros de tinta de Howtek, Inc.,

Impresión 3D multimaterial

Los esfuerzos para lograr la impresión 3D de múltiples materiales van desde procesos mejorados similares a FDM como VoxelJet, hasta nuevas tecnologías de impresión basadas en vóxeles como el ensamblaje en capas.

Un inconveniente de muchas tecnologías de impresión 3D existentes es que solo permiten imprimir un material a la vez, lo que limita muchas aplicaciones potenciales que requieren la integración de diferentes materiales en el mismo objeto. La impresión 3D de múltiples materiales resuelve este problema al permitir que se fabriquen objetos de arreglos complejos y heterogéneos de materiales usando una sola impresora. Aquí, se debe especificar un material para cada vóxel (o elemento de píxel de impresión 3D) dentro del volumen del objeto final.

Sin embargo, el proceso puede estar plagado de complicaciones debido a los algoritmos aislados y monolíticos. Algunos dispositivos comerciales han tratado de resolver estos problemas, como la construcción de un traductor Spec2Fab, pero el progreso aún es muy limitado. No obstante, en la industria médica se ha presentado un concepto de píldoras y vacunas impresas en 3D. Con este nuevo concepto se pueden combinar múltiples medicamentos, lo que disminuirá muchos riesgos. Con más y más aplicaciones de impresión 3D de múltiples materiales, los costos de la vida diaria y el desarrollo de alta tecnología serán inevitablemente más bajos.

También se investigan materiales metalográficos de impresión 3D. Al clasificar cada material, CIMP-3D puede realizar una impresión 3D sistemática con múltiples materiales.

Impresión 4D

El uso de la impresión 3D y estructuras de múltiples materiales en la fabricación aditiva ha permitido el diseño y la creación de lo que se denomina impresión 4D. La impresión 4D es un proceso de fabricación aditiva en el que el objeto impreso cambia de forma con el tiempo, la temperatura o algún otro tipo de estimulación. La impresión 4D permite la creación de estructuras dinámicas con formas, propiedades o funcionalidad ajustables. Los materiales sensibles a estímulos/inteligentes que se crean mediante la impresión 4D se pueden activar para crear respuestas calculadas como el autoensamblaje, la autorreparación, la multifuncionalidad, la reconfiguración y el cambio de forma. Esto permite la impresión personalizada de materiales que cambian de forma y con memoria de forma.

La impresión 4D tiene el potencial de encontrar nuevas aplicaciones y usos para materiales (plásticos, compuestos, metales, etc.) y creará nuevas aleaciones y compuestos que antes no eran viables. La versatilidad de esta tecnología y materiales puede generar avances en múltiples campos de la industria, incluidos el espacial, el comercial y el médico. La repetibilidad, la precisión y la gama de materiales para la impresión 4D deben aumentar para permitir que el proceso sea más práctico en todas estas industrias.

Para convertirse en una opción de producción industrial viable, hay un par de desafíos que la impresión 4D debe superar. Los desafíos de la impresión 4D incluyen el hecho de que las microestructuras de estos materiales inteligentes impresos deben ser similares o mejores que las piezas obtenidas a través de procesos de mecanizado tradicionales. Es necesario desarrollar materiales nuevos y personalizables que tengan la capacidad de responder consistentemente a diversos estímulos externos y cambiar a la forma deseada. También existe la necesidad de diseñar un nuevo software para los diversos tipos de técnicas de impresión 4D. El software de impresión 4D deberá tener en cuenta el material base inteligente, la técnica de impresión y los requisitos estructurales y geométricos del diseño.

Procesos e impresoras

Hay muchos procesos de fabricación aditiva de marca diferentes, que se pueden agrupar en siete categorías:

• Fotopolimerización en cuba
• Chorro de material
• Chorro de aglomerante
• Fusión de lecho de polvo
• Extrusión de materiales
• Deposición de energía dirigida
• Laminación de láminas

Las principales diferencias entre procesos están en la forma en que se depositan las capas para crear piezas y en los materiales que se utilizan. Cada método tiene sus propias ventajas y desventajas, por lo que algunas empresas ofrecen una selección de polvo y polímero para el material utilizado para construir el objeto. Otros a veces usan papel comercial estándar listo para usar como material de construcción para producir un prototipo duradero. Las principales consideraciones al elegir una máquina son generalmente la velocidad, los costos de la impresora 3D, del prototipo impreso, la elección y el costo de los materiales y las capacidades de color. Las impresoras que trabajan directamente con metales suelen ser caras. Sin embargo, se pueden usar impresoras menos costosas para hacer un molde, que luego se usa para hacer piezas de metal.

ISO/ASTM52900-15 define siete categorías de procesos de fabricación aditiva (AM) dentro de su significado: inyección de aglutinante, deposición de energía dirigida, extrusión de material, inyección de material, fusión de lecho de polvo, laminación de láminas y fotopolimerización en cuba.

El primer proceso en el que se deposita material tridimensional para formar un objeto se realizó con chorro de material o, como se llamó originalmente, deposición de partículas. La deposición de partículas por inyección de tinta comenzó con la tecnología de inyección de tinta continua (CIT) (década de 1950) y luego con la tecnología de inyección de tinta bajo demanda (década de 1970) utilizando tintas termofusibles. Las tintas de cera fueron los primeros materiales tridimensionales inyectados y, más tarde, se inyectaron metales de aleación a baja temperatura con CIT. A continuación, el Departamento de Defensa lanzó hot melts de cera y termoplásticos. Los objetos eran muy pequeños y comenzaban con caracteres de texto y números para señalización. Un objeto debe tener forma y puede ser manipulado. Los caracteres de cera se desprendieron de los documentos de papel e inspiraron una patente de grabadora de metal líquido para hacer caracteres de metal para señalización en 1971.

Algunos métodos funden o suavizan el material para producir las capas. En la fabricación de filamentos fundidos, también conocida como modelado por deposición fundida (FDM), el modelo o la pieza se produce mediante la extrusión de pequeñas gotas o flujos de material que se endurecen inmediatamente para formar capas. Un filamento de termoplástico, alambre de metal u otro material se introduce en un cabezal de boquilla de extrusión (extrusora de impresora 3D), que calienta el material y enciende y apaga el flujo. FDM está algo restringido en la variación de formas que se pueden fabricar. Otra técnica fusiona partes de la capa y luego se mueve hacia arriba en el área de trabajo, agregando otra capa de gránulos y repitiendo el proceso hasta que se acumula la pieza. Este proceso utiliza los medios no fusionados para soportar voladizos y paredes delgadas en la pieza que se está produciendo, lo que reduce la necesidad de soportes auxiliares temporales para la pieza.Recientemente, FFF/FDM se ha expandido a la impresión 3D directamente desde gránulos para evitar la conversión a filamento. Este proceso se llama fabricación de partículas fundidas (FPF) (o fabricación granular fundida (FGF) y tiene el potencial de utilizar más materiales reciclados.

Las técnicas de Powder Bed Fusion, o PBF, incluyen varios procesos como DMLS, SLS, SLM, MJF y EBM. Los procesos de Powder Bed Fusion se pueden usar con una variedad de materiales y su flexibilidad permite estructuras geométricamente complejas, lo que lo convierte en una opción ideal para muchos proyectos de impresión 3D. Estas técnicas incluyen la sinterización selectiva por láser, tanto con metales como con polímeros, y la sinterización directa por láser de metales.La fusión selectiva por láser no utiliza la sinterización para la fusión de gránulos de polvo, pero derretirá completamente el polvo utilizando un láser de alta energía para crear materiales totalmente densos en un método por capas que tiene propiedades mecánicas similares a las de los metales fabricados convencionales. La fusión por haz de electrones es un tipo similar de tecnología de fabricación aditiva para piezas metálicas (por ejemplo, aleaciones de titanio). EBM fabrica piezas fundiendo polvo metálico capa a capa con un haz de electrones en alto vacío.Otro método consiste en un sistema de impresión 3D de inyección de tinta, que crea el modelo capa por capa extendiendo una capa de polvo (yeso o resinas) e imprimiendo un aglutinante en la sección transversal de la pieza mediante un proceso similar al de inyección de tinta. Con la fabricación de objetos laminados, las capas delgadas se cortan para darle forma y se unen. Además de los métodos mencionados anteriormente, HP ha desarrollado Multi Jet Fusion (MJF), que es una técnica a base de polvo, aunque no se utilizan láseres. Una matriz de inyección de tinta aplica agentes de fusión y detallado que luego se combinan mediante calentamiento para crear una capa sólida.

Otros métodos curan materiales líquidos utilizando diferentes tecnologías sofisticadas, como la estereolitografía. La fotopolimerización se usa principalmente en estereolitografía para producir una parte sólida a partir de un líquido. Los sistemas de impresoras de inyección de tinta, como el sistema Objet PolyJet, rocían materiales de fotopolímero en una bandeja de construcción en capas ultrafinas (entre 16 y 30 μm) hasta que se completa la pieza.Cada capa de fotopolímero se cura con luz ultravioleta después de inyectarse, produciendo modelos completamente curados que se pueden manipular y usar de inmediato, sin poscurado. Las características ultrapequeñas se pueden hacer con la técnica de microfabricación 3D utilizada en la fotopolimerización multifotónica. Debido a la naturaleza no lineal de la fotoexcitación, el gel se solidifica solo en los lugares donde se enfocó el láser, mientras que el gel restante se lava. Se producen fácilmente tamaños de características de menos de 100 nm, así como estructuras complejas con partes móviles e interconectadas. Otro enfoque más utiliza una resina sintética que se solidifica mediante LED.

En la estereolitografía basada en la proyección de imágenes de máscara, un modelo digital 3D se corta mediante un conjunto de planos horizontales. Cada corte se convierte en una imagen de máscara bidimensional. Luego, la imagen de la máscara se proyecta sobre una superficie de resina líquida fotocurable y se proyecta luz sobre la resina para curarla en la forma de la capa. La producción continua de interfaces líquidas comienza con un grupo de resina de fotopolímero líquido. Parte del fondo de la piscina es transparente a la luz ultravioleta (la "ventana"), lo que hace que la resina se solidifique. El objeto se eleva lo suficientemente lento como para permitir que la resina fluya por debajo y mantenga el contacto con la parte inferior del objeto.En la deposición de energía dirigida alimentada con polvo, se utiliza un láser de alta potencia para fundir el polvo metálico suministrado al foco del rayo láser. El proceso de energía dirigida con alimentación de polvo es similar a la sinterización selectiva por láser, pero el polvo de metal se aplica solo donde se agrega material a la pieza en ese momento.

A partir de diciembre de 2017, los sistemas de fabricación aditiva estaban en el mercado con un precio que oscilaba entre $ 99 y $ 500 000 y se empleaban en industrias que incluyen la aeroespacial, la arquitectura, la automotriz, la defensa y los reemplazos médicos, entre muchas otras. Por ejemplo, General Electric utiliza impresoras 3D de gama alta para fabricar piezas para turbinas. Muchos de estos sistemas se utilizan para la creación rápida de prototipos, antes de emplear métodos de producción en masa. La educación superior ha demostrado ser un importante comprador de impresoras 3D de escritorio y profesionales, lo que los expertos de la industria generalmente ven como un indicador positivo. Las bibliotecas de todo el mundo también se han convertido en lugares para albergar impresoras 3D más pequeñas para el acceso educativo y comunitario.Varios proyectos y empresas se están esforzando por desarrollar impresoras 3D asequibles para uso doméstico. Gran parte de este trabajo ha sido impulsado y dirigido a comunidades de bricolaje/fabricantes/entusiastas/adoptadores tempranos, con vínculos adicionales con las comunidades académicas y de piratas informáticos.

La litografía axial computarizada es un método de impresión 3D basado en escaneos de tomografía computarizada para crear impresiones en resina fotocurable. Fue desarrollado por una colaboración entre la Universidad de California, Berkeley con el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. A diferencia de otros métodos de impresión 3D, no crea modelos depositando capas de material como el modelado por deposición fundida y la estereolitografía, sino que crea objetos utilizando una serie de imágenes 2D proyectadas en un cilindro de resina. Se destaca por su capacidad para construir un objeto mucho más rápido que otros métodos que utilizan resinas y la capacidad de incrustar objetos dentro de las impresiones.

La fabricación aditiva líquida (LAM) es una técnica de impresión 3D que deposita un líquido o un material de alta viscosidad (p. ej., caucho de silicona líquida) sobre una superficie de construcción para crear un objeto que luego se vulcaniza con calor para endurecer el objeto. El proceso fue creado originalmente por Adrian Bowyer y luego fue desarrollado por German RepRap.

Una técnica llamada herramientas programables utiliza la impresión 3D para crear un molde temporal, que luego se llena a través de un proceso de moldeo por inyección convencional y luego se disuelve inmediatamente.

Aplicaciones

La impresión 3D o la fabricación aditiva se ha utilizado en los sectores de fabricación, médico, industrial y sociocultural (por ejemplo, patrimonio cultural) para crear tecnología comercial exitosa. Más recientemente, la impresión 3D también se ha utilizado en el sector humanitario y de desarrollo para producir una gama de artículos médicos, prótesis, repuestos y reparaciones. La primera aplicación de la fabricación aditiva fue en el extremo del espectro de fabricación del taller de herramientas. Por ejemplo, la creación rápida de prototipos fue una de las primeras variantes aditivas, y su misión era reducir el tiempo de entrega y el costo de desarrollar prototipos de nuevas piezas y dispositivos, lo que antes solo se hacía con métodos sustractivos del taller de herramientas, como fresado CNC, torneado y rectificado de precisión.En la década de 2010, la fabricación aditiva entró en producción en mucha mayor medida.

Industria de alimentos

La fabricación aditiva de alimentos se está desarrollando exprimiendo los alimentos, capa por capa, en objetos tridimensionales. Una gran variedad de alimentos son candidatos apropiados, como el chocolate y los dulces, y alimentos planos como las galletas saladas, la pasta y la pizza. La NASA está investigando la tecnología para crear alimentos impresos en 3D para limitar el desperdicio de alimentos y hacer alimentos diseñados para satisfacer las necesidades dietéticas de un astronauta. En 2018, el bioingeniero italiano Giuseppe Scionti desarrolló una tecnología que permite la producción de análogos de carne a base de plantas fibrosas utilizando una bioimpresora 3D personalizada, imitando la textura de la carne y los valores nutricionales.

Industria de la moda

La impresión 3D ha entrado en el mundo de la ropa, con diseñadores de moda experimentando con bikinis, zapatos y vestidos impresos en 3D. En la producción comercial, Nike está utilizando la impresión 3D para crear prototipos y fabricar el calzado de fútbol Vapor Laser Talon 2012 para jugadores de fútbol americano, y New Balance está fabricando en 3D calzado personalizado para atletas. La impresión 3D ha llegado al punto en que las empresas están imprimiendo anteojos de grado de consumo con ajuste y estilo personalizados bajo demanda (aunque no pueden imprimir las lentes). La personalización a pedido de las gafas es posible con la creación rápida de prototipos.

Vanessa Friedman, directora de moda y crítica de moda en jefe de The New York Times, dice que la impresión 3D tendrá un valor significativo para las empresas de moda en el futuro, especialmente si se transforma en una herramienta de impresión para los compradores. "Hay una sensación real de que esto no va a suceder pronto", dice, "pero sucederá y creará un cambio dramático en la forma en que pensamos tanto sobre la propiedad intelectual como sobre cómo son las cosas en la cadena de suministro". Ella agrega: "Ciertamente, algunas de las fabricaciones que las marcas pueden usar cambiarán drásticamente con la tecnología".

Industria del transporte

En automóviles, camiones y aeronaves, la fabricación aditiva está comenzando a transformar tanto (1) el diseño y la producción de monocascos y fuselajes como (2) el diseño y la producción del tren motriz. Por ejemplo:

• A principios de 2014, el fabricante sueco de superdeportivos Koenigsegg anunció el One:1, un superdeportivo que utiliza muchos componentes impresos en 3D. Urbee es el nombre del primer coche del mundo montado en un coche utilizando la tecnología de impresión 3D (su carrocería y lunas estaban "impresas").
• En 2014, Local Motors debutó con Strati, un vehículo en funcionamiento que fue completamente impreso en 3D utilizando plástico ABS y fibra de carbono, excepto el tren motriz.
• En mayo de 2015, Airbus anunció que su nuevo Airbus A350 XWB incluía más de 1000 componentes fabricados mediante impresión 3D.
• En 2015, un avión de combate Eurofighter Typhoon de la Royal Air Force voló con piezas impresas. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos ha comenzado a trabajar con impresoras 3D y la Fuerza Aérea de Israel también ha comprado una impresora 3D para imprimir piezas de repuesto.
• En 2017, GE Aviation reveló que había utilizado el diseño para la fabricación aditiva para crear un motor de helicóptero con 16 piezas en lugar de 900, con un gran impacto potencial en la reducción de la complejidad de las cadenas de suministro.

Industria de armas de fuego

El impacto de AM en las armas de fuego involucra dos dimensiones: nuevos métodos de fabricación para empresas establecidas y nuevas posibilidades para la fabricación de armas de fuego de bricolaje. En 2012, el grupo Defense Distributed, con sede en EE. UU., reveló planes para diseñar un arma de fuego impresa en 3D de plástico funcional "que podría ser descargada y reproducida por cualquier persona con una impresora 3D". Después de que Defense Distributed publicara sus planes, surgieron preguntas sobre los efectos que la impresión 3D y el mecanizado CNC generalizado a nivel de consumidor pueden tener en la efectividad del control de armas. Además, las estrategias de diseño de armaduras se pueden mejorar inspirándose en la naturaleza y creando prototipos de esos diseños fácilmente mediante la fabricación aditiva.

Sector de salud

Los usos quirúrgicos de las terapias centradas en la impresión 3D tienen una historia que comienza a mediados de la década de 1990 con el modelado anatómico para la planificación de la cirugía reconstructiva ósea. Los implantes adaptados al paciente fueron una extensión natural de este trabajo, lo que condujo a implantes verdaderamente personalizados que se adaptan a un individuo único. La planificación virtual de la cirugía y la orientación mediante instrumentos personalizados impresos en 3D se han aplicado con gran éxito a muchas áreas de la cirugía, incluido el reemplazo total de articulaciones y la reconstrucción craneomaxilofacial. Un ejemplo de ello es la férula traqueal bioabsorbible para el tratamiento de recién nacidos con traqueobroncomalaciadesarrollado en la Universidad de Michigan. El uso de la fabricación aditiva para la producción en serie de implantes ortopédicos (metales) también está aumentando debido a la capacidad de crear de manera eficiente estructuras de superficie porosa que facilitan la osteointegración. Se espera que las industrias dental y de audífonos sean la mayor área de desarrollo futuro utilizando la tecnología de impresión 3D personalizada.

En marzo de 2014, los cirujanos de Swansea utilizaron piezas impresas en 3D para reconstruir la cara de un motociclista que había resultado gravemente herido en un accidente de tráfico. En mayo de 2018, se utilizó la impresión 3D para el trasplante de riñón para salvar a un niño de tres años. A partir de 2012, las empresas de biotecnología y el mundo académico han estudiado la tecnología de bioimpresión 3D para su posible uso en aplicaciones de ingeniería de tejidos en las que los órganos y las partes del cuerpo se construyen mediante técnicas de impresión de inyección de tinta. En este proceso, las capas de células vivas se depositan en un medio de gel o matriz de azúcar y se acumulan lentamente para formar estructuras tridimensionales, incluidos los sistemas vasculares. Recientemente, se ha creado un corazón en un chip que coincide con las propiedades de las células.

Se ha estudiado la degradación térmica durante la impresión 3D de polímeros reabsorbibles, al igual que en las suturas quirúrgicas, y los parámetros se pueden ajustar para minimizar la degradación durante el procesamiento. Se pueden imprimir estructuras de andamios suaves y flexibles para cultivos celulares.

En la impresión 3D, las microestructuras simuladas por computadora se usan comúnmente para fabricar objetos con propiedades que varían espacialmente. Esto se logra dividiendo el volumen del objeto deseado en subceldas más pequeñas usando herramientas de simulación asistidas por computadora y luego llenando estas celdas con microestructuras apropiadas durante la fabricación. Varias estructuras candidatas diferentes con comportamientos similares se comparan entre sí y el objeto se fabrica cuando se encuentra un conjunto óptimo de estructuras. Se utilizan métodos avanzados de optimización de topología para garantizar la compatibilidad de estructuras en celdas adyacentes. Este enfoque flexible para la fabricación en 3D se usa ampliamente en diversas disciplinas, desde las ciencias biomédicas, donde se utilizan para crear estructuras óseas complejas y tejido humano.a la robótica donde se utilizan en la creación de robots blandos con partes móviles. La impresión 3D también encuentra sus usos cada vez más en el diseño y fabricación de aparatos de laboratorio.

La impresión 3D también ha sido empleada por investigadores en el campo farmacéutico. Durante los últimos años ha habido un aumento en el interés académico con respecto a la administración de fármacos con la ayuda de técnicas AM. Esta tecnología ofrece una forma única de utilizar los materiales en formulaciones novedosas. La fabricación AM permite el uso de materiales y compuestos en el desarrollo de formulaciones, de maneras que no son posibles con las técnicas convencionales/tradicionales en el campo farmacéutico, por ejemplo, formación de tabletas, moldeo por fundición, etc. Además, una de las principales ventajas de 3D la impresión, especialmente en el caso del modelado por deposición fundida (FDM), es la personalización de la forma de dosificación que se puede lograr, atendiendo así a las necesidades específicas del paciente.En un futuro no muy lejano, se espera que las impresoras 3D lleguen a los hospitales y farmacias para proporcionar la producción bajo demanda de formulaciones personalizadas de acuerdo con las necesidades de los pacientes.

En 2018 se utilizó por primera vez la tecnología de impresión 3D para crear una matriz para la inmovilización celular en fermentación. La producción de ácido propiónico por Propionibacterium acidipropionici inmovilizado en perlas de nailon impresas en 3D se eligió como estudio modelo. Se demostró que esas perlas impresas en 3D eran capaces de promover la unión celular de alta densidad y la producción de ácido propiónico, que podría adaptarse a otros bioprocesos de fermentación.

En 2005, las revistas académicas comenzaron a informar sobre las posibles aplicaciones artísticas de la tecnología de impresión 3D. A partir de 2017, la impresión 3D doméstica estaba llegando a una audiencia de consumidores más allá de los aficionados y entusiastas. Las máquinas estándar eran cada vez más capaces de producir aplicaciones prácticas para el hogar, por ejemplo, objetos ornamentales. Algunos ejemplos prácticos incluyen un reloj de trabajo y engranajes impresos para máquinas caseras de carpintería, entre otros propósitos. Los sitios web asociados con la impresión 3D doméstica solían incluir rascadores de espalda, perchas, perillas de puertas, etc.

Sector educativo

La impresión 3D, y las impresoras 3D de código abierto en particular, son la última tecnología que está incursionando en el aula. Algunos autores han afirmado que las impresoras 3D ofrecen una "revolución" sin precedentes en la educación STEM. La evidencia de tales afirmaciones proviene tanto de la capacidad de bajo costo para la creación rápida de prototipos en el aula por parte de los estudiantes, como también de la fabricación de equipos científicos de alta calidad y bajo costo a partir de diseños de hardware abierto que forman laboratorios de código abierto. Las futuras aplicaciones de la impresión 3D podrían incluir la creación de equipos científicos de código abierto.

Patrimonio cultural y gemelo digital basado en museos

En los últimos años, la impresión 3D se ha utilizado intensamente en el campo del patrimonio cultural con fines de conservación, restauración y difusión. Muchos museos europeos y norteamericanos han comprado impresoras 3D y recrean activamente piezas faltantes de sus reliquias y monumentos arqueológicos como Tiwanaku en Bolivia. El Museo Metropolitano de Arte y el Museo Británico han comenzado a usar sus impresoras 3D para crear recuerdos del museo que están disponibles en las tiendas del museo. Otros museos, como el Museo Nacional de Historia Militar y el Museo Histórico de Varna, han ido más allá y venden a través de la plataforma en línea Threeding modelos digitales de sus artefactos, creados con escáneres 3D de Artec, en formato de archivo compatible con la impresión 3D, que todos pueden imprimir en 3D en hogar.

La aplicación de la impresión 3D para la representación de activos arquitectónicos tiene muchos desafíos. En 2018, la estructura del Banco Nacional de Irán se midió y modeló tradicionalmente en el software de gráficos por computadora (CG) (Cinema4D) y se optimizó para la impresión 3D. El equipo probó la técnica para la construcción de la pieza y tuvo éxito. Después de probar el procedimiento, los modeladores reconstruyeron la estructura en Cinema4D y exportaron la parte frontal del modelo a Netfabb. La entrada del edificio se eligió debido a las limitaciones de impresión 3D y el presupuesto del proyecto para producir la maqueta. La impresión 3D fue solo una de las capacidades habilitadas por el modelo 3D producido del banco, pero debido al alcance limitado del proyecto, el equipo no continuó modelando para la representación virtual u otras aplicaciones.En 2021, Parsinejad et al. comparó exhaustivamente el método de topografía manual para la reconstrucción 3D listo para la impresión 3D con grabación digital (adopción del método de fotogrametría).

Otras aplicaciones recientes

Los actuadores suaves impresos en 3D son una aplicación creciente de la tecnología de impresión 3D que ha encontrado su lugar en las aplicaciones de impresión 3D. Estos actuadores blandos se están desarrollando para manejar estructuras y órganos blandos, especialmente en sectores biomédicos y donde la interacción entre humanos y robots es inevitable. La mayoría de los actuadores blandos existentes se fabrican mediante métodos convencionales que requieren la fabricación manual de dispositivos, procesamiento posterior/ensamblaje y largas iteraciones hasta que se alcanza la madurez de la fabricación. En lugar de los aspectos tediosos y lentos de los procesos de fabricación actuales, los investigadores están explorando un enfoque de fabricación adecuado para la fabricación eficaz de actuadores blandos. De este modo, Se presentan actuadores blandos impresos en 3D para revolucionar el diseño y la fabricación de actuadores blandos con propiedades geométricas, funcionales y de control personalizadas en un enfoque más rápido y económico. También permiten la incorporación de todos los componentes del actuador en una sola estructura, lo que elimina la necesidad de usar juntas externas, adhesivos y sujetadores. La fabricación de placas de circuito implica múltiples pasos que incluyen formación de imágenes, taladrado, enchapado, revestimiento de máscara de soldadura, impresión de nomenclatura y acabados superficiales. Estos pasos incluyen muchos productos químicos, como ácidos y disolventes agresivos. Las placas de circuitos impresos en 3D eliminan la necesidad de muchos de estos pasos sin dejar de producir diseños complejos. También permiten la incorporación de todos los componentes del actuador en una sola estructura, lo que elimina la necesidad de usar juntas externas, adhesivos y sujetadores. La fabricación de placas de circuito implica múltiples pasos que incluyen formación de imágenes, taladrado, enchapado, revestimiento de máscara de soldadura, impresión de nomenclatura y acabados superficiales. Estos pasos incluyen muchos productos químicos, como ácidos y disolventes agresivos. Las placas de circuitos impresos en 3D eliminan la necesidad de muchos de estos pasos sin dejar de producir diseños complejos. También permiten la incorporación de todos los componentes del actuador en una sola estructura, lo que elimina la necesidad de usar juntas externas, adhesivos y sujetadores. La fabricación de placas de circuito implica múltiples pasos que incluyen formación de imágenes, taladrado, enchapado, revestimiento de máscara de soldadura, impresión de nomenclatura y acabados superficiales. Estos pasos incluyen muchos productos químicos, como ácidos y disolventes agresivos. Las placas de circuitos impresos en 3D eliminan la necesidad de muchos de estos pasos sin dejar de producir diseños complejos.La tinta de polímero se usa para crear las capas de la construcción, mientras que el polímero de plata se usa para crear las huellas y los agujeros que permiten que fluya la electricidad.La fabricación actual de placas de circuitos puede ser un proceso tedioso según el diseño. Los materiales específicos se recopilan y envían al procesamiento de la capa interna donde las imágenes se imprimen, revelan y graban. Los núcleos grabados generalmente se perforan para agregar herramientas de laminación. A continuación, los núcleos se preparan para la laminación. La acumulación, la acumulación de una placa de circuito, se construye y se envía a laminación donde se unen las capas. A continuación, las tablas se miden y perforan. Muchos pasos pueden diferir de esta etapa; sin embargo, para diseños simples, el material pasa por un proceso de recubrimiento para cubrir los orificios y la superficie. A continuación, la imagen exterior se imprime, revela y graba. Una vez definida la imagen, se debe recubrir el material con máscara de soldadura para su posterior soldadura. Luego se agrega la nomenclatura para que los componentes puedan identificarse más adelante. Luego se agrega el acabado superficial. Los tableros se enrutan fuera de la forma del panel a su forma singular o de matriz y luego se prueban eléctricamente. Además del papeleo que debe completarse para demostrar que las placas cumplen con las especificaciones, las placas se embalan y envían. Los beneficios de la impresión 3D serían que el contorno final se define desde el principio, no se requieren imágenes, perforaciones o laminación y las conexiones eléctricas se realizan con el polímero de plata que elimina la perforación y el enchapado. El papeleo final también se reduciría en gran medida debido a la falta de materiales necesarios para construir la placa de circuito. Los diseños complejos que pueden tardar semanas en completarse mediante el procesamiento normal se pueden imprimir en 3D, lo que reduce en gran medida el tiempo de fabricación. Además del papeleo que debe completarse para demostrar que las placas cumplen con las especificaciones, las placas se embalan y envían. Los beneficios de la impresión 3D serían que el contorno final se define desde el principio, no se requieren imágenes, perforaciones o laminación y las conexiones eléctricas se realizan con el polímero de plata que elimina la perforación y el enchapado. El papeleo final también se reduciría en gran medida debido a la falta de materiales necesarios para construir la placa de circuito. Los diseños complejos que pueden tardar semanas en completarse mediante el procesamiento normal se pueden imprimir en 3D, lo que reduce en gran medida el tiempo de fabricación. Además del papeleo que debe completarse para demostrar que las placas cumplen con las especificaciones, las placas se embalan y envían. Los beneficios de la impresión 3D serían que el contorno final se define desde el principio, no se requieren imágenes, perforaciones o laminación y las conexiones eléctricas se realizan con el polímero de plata que elimina la perforación y el enchapado. El papeleo final también se reduciría en gran medida debido a la falta de materiales necesarios para construir la placa de circuito. Los diseños complejos que pueden tardar semanas en completarse mediante el procesamiento normal se pueden imprimir en 3D, lo que reduce en gran medida el tiempo de fabricación. se requiere perforación o laminación y las conexiones eléctricas se realizan con el polímero de plata que elimina la perforación y el enchapado. El papeleo final también se reduciría en gran medida debido a la falta de materiales necesarios para construir la placa de circuito. Los diseños complejos que pueden tardar semanas en completarse mediante el procesamiento normal se pueden imprimir en 3D, lo que reduce en gran medida el tiempo de fabricación. se requiere perforación o laminación y las conexiones eléctricas se realizan con el polímero de plata que elimina la perforación y el enchapado. El papeleo final también se reduciría en gran medida debido a la falta de materiales necesarios para construir la placa de circuito. Los diseños complejos que pueden tardar semanas en completarse mediante el procesamiento normal se pueden imprimir en 3D, lo que reduce en gran medida el tiempo de fabricación.

Durante la pandemia de COVID-19, las impresoras 3D se usaron para complementar el suministro limitado de PPE a través de voluntarios que usaron sus propias impresoras para producir varias piezas de equipo de protección personal (es decir, marcos para protectores faciales).

A partir de 2021 y los años previos, la impresión 3D se ha convertido tanto en una herramienta industrial como en un producto de consumo. Con el precio de ciertas impresoras 3D cada vez más barato y la calidad en constante aumento, muchas personas se han aficionado a la impresión 3D. Según las estimaciones actuales, hay más de 2 millones de personas en todo el mundo que han comprado una impresora 3D como pasatiempo.

Aspectos legales

Propiedad intelectual

La impresión 3D ha existido durante décadas dentro de ciertas industrias manufactureras en las que se pueden aplicar muchos regímenes legales, incluidas patentes, derechos de diseño industrial, derechos de autor y marcas registradas. Sin embargo, no hay mucha jurisprudencia para decir cómo se aplicarán estas leyes si las impresoras 3D se generalizan y las personas o las comunidades de aficionados comienzan a fabricar artículos para uso personal, para distribución sin fines de lucro o para la venta.

Cualquiera de los regímenes legales mencionados puede prohibir la distribución de los diseños utilizados en la impresión 3D, o la distribución o venta del artículo impreso. Para poder hacer estas cosas, cuando se trata de una propiedad intelectual activa, una persona tendría que ponerse en contacto con el propietario y solicitar una licencia, que puede tener condiciones y un precio. Sin embargo, muchas leyes de patentes, diseños y derechos de autor contienen una limitación o excepción estándar para el uso 'privado', 'no comercial' de invenciones, diseños u obras de arte protegidas por propiedad intelectual (PI). Esa limitación o excepción estándar puede dejar esos usos privados no comerciales fuera del alcance de los derechos de PI.

Las patentes cubren invenciones que incluyen procesos, máquinas, fabricación y composiciones de materia y tienen una duración finita que varía entre países, pero generalmente 20 años a partir de la fecha de solicitud. Por lo tanto, si se patenta un tipo de rueda, la impresión, el uso o la venta de dicha rueda podría constituir una infracción de la patente.

Los derechos de autor cubren una expresión en un medio tangible y fijo y, a menudo, duran la vida del autor más 70 años después. Si alguien hace una estatua, es posible que tenga una marca de derechos de autor en la apariencia de esa estatua, por lo que si alguien ve esa estatua, no puede distribuir diseños para imprimir una estatua idéntica o similar.

Cuando una característica tiene méritos tanto artísticos (con derechos de autor) como funcionales (patentables), cuando la cuestión ha aparecido en un tribunal de EE. UU., los tribunales a menudo han sostenido que la característica no tiene derechos de autor a menos que pueda separarse de los aspectos funcionales del elemento. En otros países, la ley y los tribunales pueden aplicar un enfoque diferente que permita, por ejemplo, que el diseño de un dispositivo útil se registre (en su totalidad) como un diseño industrial en el entendimiento de que, en caso de copia no autorizada, solo el diseño no -Las características funcionales pueden reivindicarse bajo la ley de diseño, mientras que las características técnicas solo pueden reivindicarse si están cubiertas por una patente válida.

Legislación y administración de armas

El Departamento de Seguridad Nacional de EE. UU. y el Centro de Inteligencia Regional Conjunto publicaron un memorando que indica que "los avances significativos en las capacidades de impresión tridimensional (3D), la disponibilidad de archivos imprimibles en 3D digitales gratuitos para componentes de armas de fuego y la dificultad para regular el intercambio de archivos pueden presentar problemas de seguridad pública". riesgos de buscadores de armas no calificados que obtienen o fabrican armas impresas en 3D" y que "la legislación propuesta para prohibir la impresión de armas en 3D puede disuadir, pero no puede prevenir por completo, su producción. Incluso si la práctica está prohibida por la nueva legislación, la distribución en línea de estas armas en 3D los archivos imprimibles serán tan difíciles de controlar como cualquier otro archivo de música, película o software comercializado ilegalmente".Actualmente, la ley no prohíbe fabricar armas de fuego para uso personal en los Estados Unidos, siempre que el arma de fuego no se produzca con la intención de venderla o transferirla y cumpla con algunos requisitos básicos. Se requiere una licencia para fabricar armas de fuego para la venta o distribución. La ley prohíbe que una persona ensamble un rifle semiautomático no deportivo o una escopeta de 10 o más piezas importadas, así como armas de fuego que no puedan ser detectadas por detectores de metales o máquinas de rayos x. Además, la fabricación de un arma de fuego NFA requiere el pago de impuestos y la aprobación previa de la ATF.

El intento de restringir la distribución de planes de armas a través de Internet se ha comparado con la inutilidad de evitar la distribución generalizada de DeCSS, que permitió la extracción de DVD. Después de que el gobierno de los EE. UU. hiciera que Defense Distributed eliminara los planos, todavía estaban ampliamente disponibles a través de Pirate Bay y otros sitios para compartir archivos. Las descargas de los planos del Reino Unido, Alemania, España y Brasil fueron numerosas. Algunos legisladores estadounidenses han propuesto regulaciones sobre las impresoras 3D para evitar que se utilicen para imprimir pistolas. Los defensores de la impresión 3D han sugerido que tales regulaciones serían inútiles, podrían paralizar la industria de la impresión 3D y podrían infringir los derechos de libertad de expresión, y el pionero de la impresión 3D, el profesor Hod Lipson, sugirió que la pólvora podría controlarse en su lugar.

A nivel internacional, donde los controles de armas son generalmente más estrictos que en los Estados Unidos, algunos comentaristas han dicho que el impacto puede sentirse más fuerte ya que las armas de fuego alternativas no son tan fáciles de obtener. Los funcionarios del Reino Unido han señalado que producir un arma impresa en 3D sería ilegal según sus leyes de control de armas. Europol afirmó que los delincuentes tienen acceso a otras fuentes de armas, pero señaló que a medida que mejore la tecnología, aumentarán los riesgos de un efecto.

Regulación aeroespacial

En los Estados Unidos, la FAA ha anticipado el deseo de utilizar técnicas de fabricación aditiva y ha estado considerando la mejor manera de regular este proceso. La FAA tiene jurisdicción sobre dicha fabricación porque todas las partes de la aeronave deben fabricarse bajo la aprobación de producción de la FAA o bajo otras categorías reglamentarias de la FAA. En diciembre de 2016, la FAA aprobó la producción de una boquilla de combustible impresa en 3D para el motor GE LEAP. El abogado de aviación Jason Dickstein ha sugerido que la fabricación aditiva es simplemente un método de producción y debe regularse como cualquier otro método de producción.Ha sugerido que el enfoque de la FAA debería estar en la orientación para explicar el cumplimiento, en lugar de cambiar las reglas existentes, y que las regulaciones y la orientación existentes permiten a una empresa "desarrollar un sistema de calidad sólido que refleje adecuadamente las necesidades reglamentarias para el aseguramiento de la calidad".

Salud y seguridad

La investigación sobre las preocupaciones de salud y seguridad de la impresión 3D es nueva y está en desarrollo debido a la reciente proliferación de dispositivos de impresión 3D. En 2017, la Agencia Europea para la Seguridad y la Salud en el Trabajo publicó un documento de debate sobre los procesos y materiales involucrados en la impresión 3D, las posibles implicaciones de esta tecnología para la seguridad y la salud en el trabajo y las vías para controlar los posibles peligros.

Impacto

La fabricación aditiva, comenzando con el período inicial actual, requiere que las empresas de fabricación sean usuarios flexibles y en constante mejora de todas las tecnologías disponibles para seguir siendo competitivas. Los defensores de la fabricación aditiva también predicen que este arco de desarrollo tecnológico contrarrestará la globalización, ya que los usuarios finales harán gran parte de su propia fabricación en lugar de participar en el comercio para comprar productos de otras personas y corporaciones. Sin embargo, la integración real de las tecnologías aditivas más nuevas en la producción comercial es más una cuestión de complementar los métodos sustractivos tradicionales que de desplazarlos por completo.

El futurólogo Jeremy Rifkin afirmó que la impresión 3D marca el comienzo de una tercera revolución industrial, sucediendo al montaje en línea de producción que dominó la fabricación a partir de finales del siglo XIX.

Cambio social

Desde la década de 1950, varios escritores y comentaristas sociales han especulado con cierta profundidad sobre los cambios sociales y culturales que podrían resultar del advenimiento de la tecnología de fabricación aditiva comercialmente asequible. En los últimos años, la impresión 3D está generando un impacto significativo en el sector humanitario y de desarrollo. Su potencial para facilitar la fabricación distribuida está dando como resultado beneficios en la cadena de suministro y la logística, al reducir la necesidad de transporte, almacenamiento y desperdicio. Además, se está impulsando el desarrollo social y económico a través de la creación de economías productivas locales.

Otros han sugerido que a medida que más y más impresoras 3D comiencen a ingresar a los hogares de las personas, la relación convencional entre el hogar y el lugar de trabajo podría erosionarse aún más. Del mismo modo, también se ha sugerido que, a medida que sea más fácil para las empresas transmitir diseños para nuevos objetos en todo el mundo, la necesidad de servicios de carga de alta velocidad también podría disminuir. Finalmente, dada la facilidad con la que ahora se pueden replicar ciertos objetos, queda por ver si se realizarán cambios en la legislación actual de derechos de autor para proteger los derechos de propiedad intelectual con la nueva tecnología ampliamente disponible.

A medida que las impresoras 3D se volvieron más accesibles para los consumidores, se desarrollaron plataformas sociales en línea para apoyar a la comunidad. Esto incluye sitios web que permiten a los usuarios acceder a información como, por ejemplo, cómo construir una impresora 3D, así como foros sociales que analizan cómo mejorar la calidad de impresión 3D y las noticias sobre impresión 3D, así como sitios web de redes sociales dedicados a compartir modelos 3D..RepRap es un sitio web basado en wiki que se creó para contener toda la información sobre la impresión 3D y se ha convertido en una comunidad que tiene como objetivo acercar la impresión 3D a todos. Además, hay otros sitios como Pinshape, Thingiverse y MyMiniFactory, que se crearon inicialmente para permitir a los usuarios publicar archivos 3D para que cualquiera los imprima, lo que permite reducir el costo de transacción de compartir archivos 3D. Estos sitios web han permitido una mayor interacción social entre los usuarios, creando comunidades dedicadas a la impresión 3D.

Algunos llaman la atención sobre la conjunción de la producción entre pares basada en los bienes comunes con la impresión 3D y otras técnicas de fabricación de bajo costo. La fantasía auto-reforzada de un sistema de crecimiento eterno puede ser superada con el desarrollo de economías de alcance, y aquí, la sociedad puede jugar un papel importante contribuyendo a elevar toda la estructura productiva a un nivel más alto de productividad más sostenible y personalizada.. Además, es cierto que muchas cuestiones, problemas y amenazas surgen por la democratización de los medios de producción, y en especial de los físicos. Por ejemplo, todavía se cuestiona la reciclabilidad de los nanomateriales avanzados; la fabricación de armas podría volverse más fácil; sin mencionar las implicaciones para la falsificación y la propiedad intelectual.Podría sostenerse que, en contraste con el paradigma industrial cuya dinámica competitiva giraba en torno a las economías de escala, la impresión 3D de producción entre pares basada en el procomún podría desarrollar economías de alcance. Mientras que las ventajas de la escala se basan en el transporte global barato, las economías de alcance comparten los costos de infraestructura (recursos productivos intangibles y tangibles), aprovechando las capacidades de las herramientas de fabricación. Y siguiendo a Neil Gershenfeld en que "algunas de las partes menos desarrolladas del mundo necesitan algunas de las tecnologías más avanzadas", la producción entre pares basada en Commons y la impresión 3D pueden ofrecer las herramientas necesarias para pensar globalmente pero actuar localmente en respuesta a ciertas necesidades.

Larry Summers escribió sobre las "consecuencias devastadoras" de la impresión 3D y otras tecnologías (robots, inteligencia artificial, etc.) para quienes realizan tareas rutinarias. En su opinión, "ya hay más hombres estadounidenses con seguro de discapacidad que haciendo trabajo de producción en la industria manufacturera. Y todas las tendencias van en la dirección equivocada, particularmente para los menos calificados, ya que la capacidad del capital que incorpora inteligencia artificial para reemplazar a los trabajadores de cuello blanco así como el trabajo manual aumentará rápidamente en los próximos años". Summers recomienda esfuerzos cooperativos más vigorosos para abordar los "innumerables dispositivos" (por ejemplo, paraísos fiscales, secreto bancario, lavado de dinero y arbitraje regulatorio) que permiten a los poseedores de grandes riquezas "pagar" impuestos sobre la renta y el patrimonio,

Michael Spence escribió que "Ahora viene una... poderosa ola de tecnología digital que está reemplazando la mano de obra en tareas cada vez más complejas. Este proceso de sustitución y desintermediación laboral ha estado en marcha durante algún tiempo en los sectores de servicios: piense en cajeros automáticos, banca en línea, planificación de recursos empresariales, gestión de relaciones con los clientes, sistemas de pago móvil y mucho más. Esta revolución se está extendiendo a la producción de bienes, donde los robots y la impresión 3D están desplazando a la mano de obra". En su opinión, la gran mayoría del costo de las tecnologías digitales viene desde el principio, en el diseño del hardware (por ejemplo, impresoras 3D) y, lo que es más importante, en la creación del software que permite a las máquinas realizar diversas tareas. "Una vez que esto se logra, el costo marginal del hardware es relativamente bajo (y disminuye a medida que aumenta la escala), y el costo marginal de replicar el software es esencialmente cero. Con un enorme mercado potencial global para amortizar los costos fijos iniciales de diseño y prueba, los incentivos para invertir [en tecnologías digitales] son ​​atractivos".

Spence cree que, a diferencia de las tecnologías digitales anteriores, que impulsaron a las empresas a desplegar grupos de mano de obra valiosa subutilizados en todo el mundo, la fuerza motivadora en la ola actual de tecnologías digitales "es la reducción de costos a través del reemplazo de la mano de obra". Por ejemplo, a medida que disminuye el costo de la tecnología de impresión 3D, es "fácil imaginar" que la producción se vuelva "extremadamente" local y personalizada. Además, la producción puede ocurrir en respuesta a la demanda real, no a la demanda anticipada o pronosticada. Spence cree que la mano de obra, por barata que sea, se convertirá en un activo menos importante para el crecimiento y la expansión del empleo, con una fabricación intensiva en mano de obra y orientada a procesos que se volverá menos eficaz, y que la relocalización aparecerá tanto en los países desarrollados como en desarrollo. En su opinión, la producción no desaparecerá, pero requerirá menos mano de obra, y todos los países eventualmente necesitarán reconstruir sus modelos de crecimiento en torno a las tecnologías digitales y el capital humano que respalda su implementación y expansión. Spence escribe que "el mundo en el que estamos entrando es uno en el que los flujos globales más poderosos serán las ideas y el capital digital, no los bienes, los servicios y el capital tradicional. Adaptarse a esto requerirá cambios de mentalidad, políticas, inversiones (especialmente en recursos humanos). capital), y muy posiblemente modelos de empleo y distribución”. el mundo en el que estamos entrando es uno en el que los flujos globales más poderosos serán las ideas y el capital digital, no los bienes, los servicios y el capital tradicional. Adaptarse a esto requerirá cambios de mentalidad, políticas, inversiones (especialmente en capital humano) y muy posiblemente modelos de empleo y distribución". el mundo en el que estamos entrando es uno en el que los flujos globales más poderosos serán las ideas y el capital digital, no los bienes, los servicios y el capital tradicional. Adaptarse a esto requerirá cambios de mentalidad, políticas, inversiones (especialmente en capital humano) y muy posiblemente modelos de empleo y distribución".

Naomi Wu considera el uso de la impresión 3D en el aula china (donde la memorización es estándar) para enseñar los principios de diseño y la creatividad como el desarrollo reciente más emocionante de la tecnología y, en general, considera que la impresión 3D es la próxima revolución de la autoedición.

Cambio medioambiental

El crecimiento de la fabricación aditiva podría tener un gran impacto en el medio ambiente. A diferencia de la fabricación tradicional, por ejemplo, en la que las piezas se cortan a partir de bloques de material más grandes, la fabricación aditiva crea productos capa por capa e imprime solo las partes relevantes, desperdiciando mucho menos material y, por lo tanto, desperdiciando menos energía en la producción de las materias primas necesarias.. Al hacer solo las necesidades estructurales básicas de los productos, la fabricación aditiva también podría hacer una gran contribución al aligeramiento, reduciendo el consumo de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero de los vehículos y otras formas de transporte.Un estudio de caso sobre un componente de avión fabricado mediante fabricación aditiva, por ejemplo, descubrió que el uso del componente ahorra el 63 % de la energía relevante y las emisiones de dióxido de carbono durante el transcurso de la vida útil del producto. Además, la evaluación anterior del ciclo de vida de la fabricación aditiva ha estimado que la adopción de la tecnología podría reducir aún más las emisiones de dióxido de carbono, ya que la impresión 3D crea una producción localizada y los productos no tendrían que transportarse largas distancias para llegar a su destino final.

Sin embargo, continuar adoptando la fabricación aditiva plantea algunas desventajas ambientales. A pesar de que la fabricación aditiva reduce los residuos del proceso de fabricación sustractiva hasta en un 90 %, el proceso de fabricación aditiva crea otras formas de residuos, como polvos de material no reciclable (metal). La fabricación aditiva aún no ha alcanzado su potencial teórico de eficiencia de materiales del 97 %, pero puede acercarse a medida que la tecnología continúa aumentando la productividad.

Algunas impresoras FDM grandes que funden gránulos de polietileno de alta densidad (HDPE) también pueden aceptar material reciclado suficientemente limpio, como botellas de leche astilladas. Además, estas impresoras pueden utilizar material triturado proveniente de construcciones defectuosas o versiones prototipo fallidas, lo que reduce el desperdicio general del proyecto y el manejo y almacenamiento de materiales. El concepto ha sido explorado en el RecycleBot.