La manufactura aditiva, estandarizada en la norma ASTM F2792 (Additive Manufacturing Technologies) y en la norma ISO 10303 -1:1994 (Industrial automation systems and integration) es la construcción de objetos por medio de capas de material. En diciembre de 2015 se introdujo la unificación normativa ISO/ASTM 52900. La manufactura aditiva se aplica en la industria, de tiempo atrás, por ejemplo, en núcleos magnéticos, y hoy se ha hecho popular la modalidad impresión 3D. La impresión 3D convierte los modelos 3D digitales en objetos sólidos mediante su construcción en capas de material. Desde sus primeros desarrollos está tecnología se ha utilizado para el prototipado rápido (RP). Sin embargo, en los últimos años, la impresión 3D ha comenzado también a evolucionar hacia una tecnología de manufactura de nueva generación por el potencial que tiene de permitir la producción local, bajo demanda, de productos completos o partes de los mismos. Es posible imprimir 3D en una amplia gama de materiales que incluyen compuestos termoplásticos, metales puros, aleaciones metálicas, cerámicas e incluso diversas formas de alimento. En este momento, la impresión 3D como una tecnología de fabricación de uso final todavía está en su infancia. Pero con el concepto Industria 4.0, en las próximas décadas, y en combinación con la biología sintética y la nanotecnología, tiene el potencial de transformar radicalmente los procesos de diseño, producción y logística.
La impresora 3D es una máquina de posicionamiento de un actuador final, que puede ser un extrusor o sistema que inyecta un fino hilo de plástico (ABS, PLA, etc.) en diámetros de decimas de milímetro. Por medio de órdenes de código G para máquinas-herramienta, sumado a un archivo digital de tres dimensiones (ej. AutoCAD), el volumen del producto a imprimir se transforma en coordenadas de planos y se conforma un archivo de extensión STL. Con éste la impresora ejecuta las órdenes para crear una pieza 3D, por capas.
El concepto de una máquina de estas características no es nuevo; ya en los años 70s existía el plotter 2D para confección de planos y en su momento los motores que se empleaban eran motores paso a paso. La tecnología evolucionó después a impresoras corrientes para computadores de mesa. Pero se detectó un problema al incorporar motores de paso. Estos motores solo garantizan posicionamiento casi exacto si la carga en el motor es moderada y no hay obstáculos ni perturbaciones en el desplazamiento de interés. En caso de presentarse esta contingencia se da el fenómeno de pérdida de pasos que consiste en que el actuador final (extrusor) no alcanza la posición necesaria para conformar la pieza. El resultado es una pieza que no tiene proporciones exactas o queda deformada. Sumado a que una impresión en 3D es demorada (horas), el impacto es peor aún. Generalmente el proceso de impresión no es monitoreado ni el sistema está en capacidad de detenerse para evitar pérdidas de energía y material a causa de una impresión fallida. En la actualidad, las impresoras 3D, por más costosas que sean, no disponen de este sistema de control y es prioritario incorporárselo para evitar esta situación.
En esta propuesta de un prototipo de impresora 3D con posicionamiento seguro del extrusor se diseña y se construye una impresora 3D incorporándole un driver inteligente dotado de un sistema vigilante que continuamente monitoree que la orden impartida a partir del diseño digital de una pieza específica se cumpla a cabalidad en la parte mecánica. Es una solución de bajo costo que mejora notablemente una tecnología que se hace cada vez más indispensable en los ámbitos industrial y académico, así como en el de usuario final. |