La impresión 3D tiene muchas aplicaciones. En manufactura, medicina, arquitectura, arte y diseño personalizado. Algunas personas usan impresoras 3D para crear más impresoras 3D. En el escenario actual, el proceso de impresión 3D se ha utilizado en los sectores manufacturero, médico, industrial y sociocultural que facilitan la impresión 3D para convertirse en una tecnología comercial exitosa.
Aplicaciones de fabricación
La impresión tridimensional hace que sea tan barato crear artículos individuales como producir miles y, por lo tanto, socava las economías de escala. Puede tener un impacto tan profundo en el mundo como la llegada de la fábrica … Al igual que nadie podría haber predicho el impacto de la máquina de vapor en 1750, o la imprenta en 1450, o el transistor en 1950, Es imposible prever el impacto a largo plazo de la impresión 3D. Pero la tecnología está llegando y es probable que interrumpa todos los campos que toca.
Las tecnologías AM encontraron aplicaciones a partir de la década de 1980 en el desarrollo de productos, visualización de datos, creación rápida de prototipos y fabricación especializada. Su expansión a la producción (producción de trabajo, producción en masa y fabricación distribuida) ha estado en desarrollo en las décadas posteriores. Los roles de producción industrial dentro de las industrias metalúrgicas alcanzaron una escala significativa por primera vez a principios de la década de 2010. Desde el comienzo del siglo XXI, ha habido un gran crecimiento en las ventas de máquinas AM, y su precio ha bajado sustancialmente. Según Wohlers Associates, una consultora, el mercado de impresoras y servicios 3D valía $ 2,2 mil millones en todo el mundo en 2012, un 29% más que en 2011. McKinsey predice que la fabricación aditiva podría tener un impacto económico de $ 550 mil millones al año para 2025. Hay muchas aplicaciones para tecnologías AM, que incluyen arquitectura, construcción (AEC), diseño industrial, automotriz, aeroespacial, militar, ingeniería, industrias dentales y médicas, biotecnología (reemplazo de tejidos humanos), moda, calzado, joyería, gafas, educación, sistemas de información geográfica, alimentos , y muchos otros campos.
Las primeras aplicaciones de fabricación aditiva han estado en el extremo de la sala de herramientas del espectro de fabricación. Por ejemplo, la creación rápida de prototipos fue una de las primeras variantes aditivas, y su misión era reducir el tiempo y el costo de desarrollo de los prototipos de nuevas piezas y dispositivos, que antes solo se realizaba con métodos de sustracción de herramientas como el fresado y torneado CNC, y rectificado de precisión, mucho más preciso que la impresión en 3D con una precisión de hasta 0.00005 «y creación de piezas de mejor calidad más rápido, pero a veces demasiado costoso para piezas de prototipos de baja precisión. Sin embargo, con avances tecnológicos en la fabricación aditiva y la difusión de esos avances en el negocio En el mundo, los métodos aditivos se están moviendo cada vez más hacia el final de la producción de la fabricación de formas creativas y, a veces, inesperadas. Las partes que antes eran la única provincia de los métodos sustractivos ahora pueden en algunos casos ser más rentables a través de los métodos aditivos. Además, los nuevos desarrollos en La tecnología RepRap permite que el mismo dispositivo realice la fabricación tanto aditiva como sustractiva intercambiando magnético cabezas de herramientas montadas.
Fabricación de aditivos basados en la nube
La fabricación aditiva en combinación con tecnologías de computación en la nube permite una producción distribuida descentralizada y geográficamente independiente. La fabricación aditiva basada en la nube se refiere a un modelo de fabricación en red orientado a servicios en el que los consumidores pueden construir partes a través de Infraestructura como servicio (IaaS), Plataforma como servicio (PaaS), Hardware como servicio (HaaS) y Software como un servicio (SaaS). La fabricación distribuida como tal es llevada a cabo por algunas empresas; También hay servicios como 3D Hubs que ponen a las personas que necesitan impresión 3D en contacto con los propietarios de impresoras.
Algunas compañías ofrecen servicios de impresión 3D en línea para clientes comerciales y privados, trabajando desde diseños 3D cargados en el sitio web de la compañía. Los diseños impresos en 3D se envían al cliente o se recogen del proveedor de servicios.
La personalización en masa
Las empresas han creado servicios donde los consumidores pueden personalizar objetos utilizando un software de personalización basado en web simplificado, y ordenar los artículos resultantes como objetos únicos impresos en 3D. Esto ahora permite a los consumidores crear casos personalizados para sus teléfonos móviles. Nokia ha lanzado los diseños 3D para su estuche para que los propietarios puedan personalizar su propio estuche y hacer que se impriman en 3D.
Fabricación rápida
Los avances en la tecnología RP han introducido materiales que son apropiados para la fabricación final, lo que a su vez ha introducido la posibilidad de fabricar directamente componentes terminados. Una de las ventajas de la impresión 3D para una fabricación rápida radica en la producción relativamente económica de pequeñas cantidades de piezas.
La fabricación rápida es un nuevo método de fabricación y muchos de sus procesos siguen sin comprobarse. La impresión 3D ahora está ingresando en el campo de la fabricación rápida y muchos expertos la identificaron como una tecnología de «siguiente nivel» en un informe de 2009. Uno de los procesos más prometedores parece ser la adaptación de la sinterización selectiva por láser (SLS), o la sinterización directa por láser de metal (DMLS), algunos de los métodos de creación rápida de prototipos mejor establecidos. A partir de 2006, sin embargo, estas técnicas aún estaban en su infancia, con muchos obstáculos que superar antes de que RM pudiera considerarse un método de fabricación realista.
Ha habido demandas de patentes relacionadas con la impresión 3D para la fabricación.
Prototipado rapido
Las impresoras 3D industriales han existido desde principios de la década de 1980 y se han utilizado ampliamente para la creación rápida de prototipos y propósitos de investigación. Estas son máquinas generalmente más grandes que utilizan metales en polvo patentados, medios de fundición (por ejemplo, arena), plásticos, papel o cartuchos, y se utilizan para la creación rápida de prototipos en universidades y empresas comerciales.
Investigación
La impresión 3D puede ser particularmente útil en los laboratorios de investigación debido a su capacidad para hacer geometrías especializadas a medida. En 2012, un proyecto de prueba de principio en la Universidad de Glasgow, Reino Unido, mostró que es posible utilizar técnicas de impresión 3D para ayudar en la producción de compuestos químicos. Primero imprimieron recipientes de reacción química, luego usaron la impresora para depositar reactivos en ellos. Han producido nuevos compuestos para verificar la validez del proceso, pero no han perseguido nada con una aplicación particular.
Por lo general, el proceso de FDM se utiliza para imprimir recipientes de reacción huecos o microrreactores. Si la impresión 3D se realiza dentro de una atmósfera de gas inerte, los recipientes de reacción se pueden llenar con sustancias altamente reactivas durante la impresión. Los objetos impresos en 3D son impermeables al aire durante varias semanas. Mediante la impresión de los vasos de reacción en la geometría de las cubetas comunes o los tubos de medición, las mediciones analíticas de rutina, como la espectroscopia UV / VIS, IR y RMN, se pueden realizar directamente en el vaso impreso en 3D.
Además, la impresión 3D se ha utilizado en laboratorios de investigación como un método alternativo para fabricar componentes para su uso en experimentos, como el blindaje magnético y los componentes de vacío con un rendimiento demostrado comparable al de las piezas producidas tradicionalmente.
Comida
La fabricación aditiva de alimentos se está desarrollando al exprimir 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, la pasta y la pizza. La NASA ha considerado la versatilidad del concepto, otorgando un contrato a la Consultoría de Investigación de Sistemas y Materiales para estudiar la factibilidad de imprimir alimentos en el espacio. Uno de los problemas con la impresión de alimentos es la naturaleza de la textura de un alimento. Por ejemplo, los alimentos que no son lo suficientemente fuertes como para ser archivados no son apropiados para la impresión 3D.
Herramientas ágiles
Las herramientas ágiles son el proceso de usar medios modulares para diseñar herramientas producidas por métodos de fabricación aditiva o de impresión 3D para permitir la creación rápida de prototipos y las 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 del cliente y del mercado. Se puede utilizar en la conformación hidráulica, el estampado, el moldeo por inyección y otros procesos de fabricación.
Aplicaciones medicas
Los usos quirúrgicos de las terapias centradas en la impresión 3D tienen una historia que se inició a mediados de la década de 1990 con modelos anatómicos para la planificación de la cirugía reconstructiva ósea. Al practicar con un modelo táctil antes de la cirugía, los cirujanos estaban más preparados y los pacientes recibieron mejor atención. Los implantes adaptados a los pacientes fueron una extensión natural de este trabajo, lo que llevó a implantes verdaderamente personalizados que se adaptan a un individuo único. La planificación virtual de la cirugía y la guía utilizando instrumentos impresos en 3D y personalizados se han aplicado a muchas áreas de la cirugía, incluido el reemplazo total de articulaciones y la reconstrucción craneomaxilofacial con gran éxito. El estudio adicional del uso de modelos para la planificación de la cirugía cardíaca y de órganos sólidos ha llevado a un mayor uso en estas áreas. La impresión 3D basada en el hospital es ahora de gran interés y muchas instituciones buscan agregar esta especialidad a los departamentos de radiología individuales. La tecnología se está utilizando para crear dispositivos únicos y adecuados para pacientes con enfermedades raras. Un ejemplo de esto es la férula traquial bioreabsorbible para tratar a los recién nacidos con traqueobroncomalacia desarrollada en la Universidad de Michigan. Varios fabricantes de dispositivos también han comenzado a utilizar la impresión 3D para guías quirúrgicas (polímeros) adaptadas a pacientes. 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. Los moldes impresos para huesos rotos pueden ajustarse y abrirse a la medida, lo que permite al usuario rascarse cualquier comezón, lavar y ventilar el área dañada. También pueden ser reciclados.
La fabricación de filamentos fundidos (FFF) se ha utilizado para crear microestructuras con una geometría interna tridimensional. No se necesitan estructuras de sacrificio o materiales de apoyo adicionales. La estructura que utiliza ácido poliláctico (PLA) puede tener una porosidad totalmente controlable en el rango de 20% a 60%. Dichos andamios podrían servir como plantillas biomédicas para el cultivo de células o implantes biodegradables para la ingeniería de tejidos.
La impresión 3D se ha utilizado para imprimir implantes y dispositivos específicos para pacientes para uso médico. Las operaciones exitosas incluyen una pelvis de titanio implantada en un paciente británico, mandíbula inferior de titanio trasplantada a un paciente holandés y una férula traqueal de plástico para un bebé estadounidense. Se espera que las industrias de audífonos y dentales sean la mayor área de desarrollo futuro con la tecnología de impresión 3D personalizada. En marzo de 2014, los cirujanos de Swansea utilizaron piezas impresas en 3D para reconstruir el rostro de un motociclista que había resultado gravemente herido en un accidente de tráfico. También se están realizando investigaciones sobre métodos para bioimprimir los reemplazos de tejidos perdidos debido a la artritis y el cáncer.
La tecnología de impresión 3D ahora se puede utilizar para hacer réplicas exactas de órganos. La impresora utiliza imágenes de imágenes de resonancia magnética o tomografía computarizada de los pacientes como plantilla y coloca capas de goma o plástico.
Bioimpresión
En 2006, investigadores de la Universidad de Cornell publicaron algunos de los trabajos pioneros en la impresión 3D para la fabricación de tejidos, imprimiendo con éxito las tintas biológicas de hidrogel. El trabajo en Cornell se amplió con bioprinters especializados producidos por Seraph Robotics, Inc., una escisión universitaria, que ayudó a catalizar un interés global en la investigación de la impresión biomédica 3D.
La impresión 3D ha sido considerada como un método para implantar células madre capaces de generar nuevos tejidos y órganos en seres humanos vivos. Con su capacidad de transformarse en cualquier otro tipo de célula en el cuerpo humano, las células madre ofrecen un gran potencial en la bioimpresión 3D. El profesor Leroy Cronin de la Universidad de Glasgow propuso en una charla TED de 2012 que era posible usar tintas químicas para imprimir medicamentos.
A partir de 2012, las empresas de biotecnología y la academia estudiaron 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 utilizando técnicas 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. El primer sistema de producción para la impresión 3D de tejidos se entregó en 2009, basado en la tecnología de bioimpresión NovoGen. Se han utilizado varios términos para referirse a este campo de investigación: impresión de órganos, bioimpresión, impresión de partes del cuerpo e ingeniería de tejidos asistida por computadora, entre otros. También se está explorando la posibilidad de utilizar la impresión 3D de tejidos para crear arquitecturas de tejidos blandos para la cirugía reconstructiva.
En 2013, los científicos chinos comenzaron a imprimir orejas, hígados y riñones, con tejido vivo. Investigadores en China han podido imprimir con éxito órganos humanos utilizando bio impresoras 3D especializadas que utilizan células vivas en lugar de plástico. Investigadores de la Universidad de Hangzhou Dianzi diseñaron la «impresora bio 3D» denominada «Regenovo». Xu Mingen, el desarrollador de Regenovo, dijo que puede producir una muestra en miniatura de tejido hepático o cartílago de la oreja en menos de una hora, y predice que los órganos impresos completamente funcionales podrían tardar entre 10 y 20 años en desarrollarse.
Dispositivos médicos
El 24 de octubre de 2014, una niña de cinco años nacida sin dedos completamente formados en su mano izquierda se convirtió en la primera niña en el Reino Unido en tener una prótesis hecha a mano con tecnología de impresión 3D. Su mano fue diseñada por e-NABLE, una organización de diseño de código abierto con sede en EE. UU. Que utiliza una red de voluntarios para diseñar y fabricar prótesis principalmente para niños. La mano protésica estaba basada en un yeso hecho por sus padres. Un niño llamado Alex también nació con un brazo perdido por encima del codo. El equipo pudo usar la impresión 3D para cargar un brazo mioeléctrico e-NABLE que funciona con servos y baterías que son accionadas por el músculo electromiográfico. Con el uso de impresoras 3D, e-NABLE ha distribuido hasta ahora miles de manos de plástico para niños.
Prótesis impresas se han utilizado en la rehabilitación de animales lisiados. En 2013, un pie impreso en 3D permitió que un patito lisiado volviera a caminar. En 2014, un chihuahua nacido sin patas delanteras fue equipado con un arnés y ruedas creadas con una impresora 3D. Las conchas de cangrejo ermitaño impresas en 3D permiten que los cangrejos ermitaños habiten en un nuevo estilo de hogar. Un pico protésico fue otra herramienta desarrollada por el uso de la impresión 3D para ayudar a un águila calva llamada Beauty, cuyo pico fue gravemente mutilado por un disparo en la cara. Desde 2014, los implantes de rodilla de titanio disponibles comercialmente, hechos con una impresora 3D para perros, se han utilizado para restaurar la movilidad de los animales. Más de 10,000 perros en Europa y Estados Unidos han sido tratados después de solo un año.
En febrero de 2015, la FDA aprobó la comercialización de un perno quirúrgico que facilita la cirugía del pie menos invasiva y elimina la necesidad de perforar a través del hueso. El dispositivo de titanio impreso en 3D, ‘FastForward Bone Tether Plate’ está aprobado para usarse en cirugía de corrección para tratar el juanete. En octubre de 2015, el grupo del profesor Andreas Herrmann de la Universidad de Groningen ha desarrollado las primeras resinas imprimibles en 3D con propiedades antimicrobianas. Empleando estereolitografía, los grupos de amonio cuaternario se incorporan a los aparatos dentales que matan a las bacterias en contacto. Este tipo de material se puede aplicar aún más en dispositivos médicos e implantes.
La impresión 3D se ha utilizado para producir picos protésicos para águilas, un ganso brasileño llamado Victoria y un tucán costarricense llamado Grecia.
Pastillas
La primera píldora fabricada por impresión 3D fue aprobada por la FDA en agosto de 2015. La inyección de aglomerante en un lecho de polvo del medicamento permite que se produzcan píldoras muy porosas, lo que permite dosis altas de medicamentos en una sola píldora que se disuelve rápidamente y se puede ingerir fácilmente. Esto se ha demostrado para Spritam, una reformulación de levetiracetam para el tratamiento de la epilepsia.
Aplicaciones industriales
Vestir
InBloom 3D impreso traje
La impresión 3D ha entrado en el mundo de la ropa con diseñadores de moda que experimentan con bikinis, zapatos y vestidos impresos en 3D. En la producción comercial, Nike utilizó la impresión en 3D para hacer un prototipo y fabricar la zapatilla de fútbol Vapor Laser Talon 2012 para los jugadores de fútbol americano, y New Balance fabrica en 3D zapatillas personalizadas para deportistas.
La impresión 3D ha llegado al punto en el que las empresas imprimen gafas de uso profesional con ajuste y estilo personalizados a pedido (aunque no pueden imprimir las lentes). La personalización a pedido de gafas es posible con prototipos rápidos.
Sin embargo, se han hecho comentarios en círculos académicos sobre la posible limitación de la aceptación humana de prendas de vestir personalizadas de forma masiva debido a la posible reducción de la comunicación del valor de la marca.
En el mundo de los cortesanos de la alta moda, como Karl Lagerfeld, que diseñó para Chanel, Iris van Herpen y Noa Raviv que trabajan con la tecnología de Stratasys, han empleado y cuentan con impresión 3D en sus colecciones. Las selecciones de Theie Lines y otros trabajos con impresión 3D se presentaron en el Centro de Vestuario Anna Wintour del Metropolitan Museum of Art 2016, exposición «Manus X Machina».
Arte industrial y joyería.
La impresión 3D se utiliza para fabricar moldes para hacer joyas, e incluso la joyería en sí. La impresión 3D se está volviendo popular en la industria de los regalos personalizables, con productos como modelos personalizados de arte y muñecas, en muchas formas: en metal o plástico, o como arte consumible, como el chocolate impreso en 3D.
Industria automotriz
A principios de 2014, el fabricante sueco de supercoches Koenigsegg anunció el One: 1, un superdeportivo que utiliza muchos componentes que se imprimieron en 3D. En la limitada serie de vehículos que produce Koenigsegg, el One: 1 tiene internos de espejo lateral, ductos de aire, componentes de escape de titanio y conjuntos completos de turbocompresores que se imprimieron en 3D como parte del proceso de fabricación.
Urbee es el nombre del primer automóvil del mundo que se monta con la tecnología de impresión 3D (su carrocería y las ventanillas del automóvil se «imprimieron»). Creado en 2010 a través de la asociación entre el grupo de ingeniería estadounidense Kor Ecologic y la empresa Stratasys (fabricante de impresoras Stratasys 3D), es un vehículo híbrido con apariencia futurista.
En 2014, Local Motors debutó con Strati, un vehículo en funcionamiento que estaba totalmente impreso en 3D con plástico ABS y fibra de carbono, excepto el tren motriz. En 2015, la compañía produjo otra iteración conocida como LM3D Swim que fue impresa en 3D al 80 por ciento. En 2016, la empresa ha utilizado la impresión 3D para la creación de piezas de automóviles, como las que se utilizan en Olli, un vehículo de conducción propia desarrollado por la empresa.
En mayo de 2015, Airbus anunció que su nuevo Airbus A350 XWB incluía más de 1000 componentes fabricados por impresión 3D.
La impresión 3D también está siendo utilizada por las fuerzas aéreas para imprimir piezas de repuesto para aviones. En 2015, un avión de combate Eurofighter Typhoon de la Royal Air Force voló con piezas impresas. La Fuerza Aérea de los Estados Unidos comenzó a trabajar con impresoras 3D, y la Fuerza Aérea de Israel también compró una impresora 3D para imprimir piezas de repuesto.
Construcción
El uso de la impresión 3D para producir modelos a escala dentro de la arquitectura y la construcción ha aumentado en popularidad a medida que se ha reducido el costo de las impresoras 3D. Esto ha permitido un giro más rápido de dichos modelos a escala y ha permitido un aumento constante en la velocidad de producción y la complejidad de los objetos que se producen.
La impresión 3D para la construcción, la aplicación de la impresión 3D para fabricar componentes de construcción o edificios completos ha estado en desarrollo desde mediados de la década de 1990, el desarrollo de nuevas tecnologías ha ido ganando ritmo desde 2012 y el subsector de la impresión 3D está comenzando a madurar. Ver artículo principal.
Armas de fuego
En 2012, el grupo con sede en Estados Unidos Defense Distributed reveló planes para «[diseñar] una pistola de plástico que pueda ser descargada y reproducida por cualquiera con una impresora 3D». Defensa distribuida también ha diseñado un receptor inferior de rifle tipo AR-15 imprimible en 3D (capaz de durar más de 650 disparos) y una revista M16 de 30 asaltos. El AR-15 tiene múltiples receptores (tanto el receptor superior como el inferior), pero la parte legalmente controlada es la que está serializada (la más baja, en el caso del AR-15). Poco después de que Defense Distributed logró diseñar el primer plan operativo para producir una pistola de plástico con una impresora 3D en mayo de 2013, el Departamento de Estado de los Estados Unidos exigió que eliminaran las instrucciones de su sitio web. Después de que Defence Distributed lanzó sus planes, surgieron preguntas sobre los efectos que la impresión 3D y el mecanizado CNC generalizado a nivel del consumidor pueden tener en la efectividad del control de armas.
En 2014, un hombre de Japón se convirtió en la primera persona del mundo en ser encarcelada por fabricar armas de fuego impresas en 3D. Yoshitomo Imura publicó videos y planos del arma en línea y fue sentenciado a prisión por dos años. La policía encontró al menos dos armas en su casa que eran capaces de disparar balas.
Computadoras y robots
La impresión 3D también se puede utilizar para hacer computadoras portátiles y otras computadoras y estuches. Por ejemplo, las fundas para portátil estándar Novena y VIA OpenBook. Es decir, una placa base Novena se puede comprar y usar en un estuche VIA OpenBook impreso.
Sensores blandos y actuadores
La impresión 3D ha encontrado su lugar en la fabricación de sensores y actuadores suaves inspirados en el concepto de impresión 4D. La mayoría de los sensores y actuadores blandos convencionales se fabrican utilizando procesos de bajo rendimiento de varias etapas que implican la fabricación manual, el posprocesamiento / ensamblaje y las iteraciones largas con menos flexibilidad en la personalización y reproducibilidad de los productos finales. La impresión 3D ha cambiado las reglas del juego en estos campos con la introducción de propiedades geométricas, funcionales y de control personalizadas para evitar los aspectos tediosos y prolongados de los procesos de fabricación anteriores.
Espacio
La impresora Zero-G, la primera impresora 3D diseñada para operar en gravedad cero, se construyó bajo una asociación conjunta entre el Centro Marshall de Vuelos Espaciales Marshall (MSFC) de la NASA y Made In Space, Inc. En septiembre de 2014, SpaceX presentó el 3D de gravedad cero Impresora a la Estación Espacial Internacional (ISS). El 19 de diciembre de 2014, la NASA envió por correo electrónico dibujos CAD para una llave de zócalo a los astronautas a bordo de la ISS, quienes luego imprimieron la herramienta utilizando su impresora 3D. Las aplicaciones para el espacio ofrecen la capacidad de imprimir piezas o herramientas en el sitio, en lugar de usar cohetes para llevar elementos prefabricados para misiones espaciales a colonias humanas en la Luna, Marte o en cualquier otro lugar. La segunda impresora 3D en el espacio, la impresora portátil a bordo 3D (POP3D) de la Agencia Europea del Espacio, fue planeada para ser enviada a la Estación Espacial Internacional antes de junio de 2015. En 2016, Digital Trends informó que BeeHex estaba construyendo una impresora 3D de alimentos para tripulados. misiones a marte.
La mayoría de las construcciones planeadas en asteroides o planetas se iniciarán de alguna manera utilizando los materiales disponibles en esos objetos. La impresión 3D es a menudo uno de los pasos en este bootstrapping. El proyecto Sinterhab está investigando una base lunar construida por impresión 3D utilizando el regolito lunar como material base. En lugar de agregar un agente de unión al regolito, los investigadores están experimentando con la sinterización por microondas para crear bloques sólidos a partir de la materia prima.
Proyectos como estos han sido investigados para la construcción de hábitats fuera de la Tierra.
Aplicaciones socioculturales
En 2005, se estableció un mercado de aficionados y uso del hogar en rápida expansión con la inauguración de los proyectos de código abierto RepRap y Fab @ Home. Prácticamente todas las impresoras 3D de uso doméstico publicadas hasta la fecha tienen sus raíces técnicas en el proyecto RepRap en curso y las iniciativas de software de código abierto asociadas. En la fabricación distribuida, un estudio descubrió que la impresión 3D podría convertirse en un producto de mercado masivo que les permita a los consumidores ahorrar dinero asociado con la compra de objetos domésticos comunes. Por ejemplo, en lugar de ir a una tienda a comprar un objeto fabricado en una fábrica mediante moldeo por inyección (como una taza de medir o un embudo), una persona puede imprimirlo en casa desde un modelo 3D descargado.
Arte y joyas
En 2005, las revistas académicas comenzaron a informar sobre las posibles aplicaciones artísticas de la tecnología de impresión 3D, siendo utilizadas por artistas como Martin John Callanan en la escuela de arquitectura Bartlett. En 2007, los medios de comunicación siguieron con un artículo en el Wall Street Journal y la revista Time Magazine, que incluía un diseño impreso entre los 100 diseños más influyentes del año. Durante el Festival de Diseño de Londres 2011, una instalación, curada por Murray Moss y centrada en la impresión 3D, se llevó a cabo en el Victoria and Albert Museum (V&A). La instalación se llamó Industrial Revolution 2.0: Cómo materializará nuevamente el mundo material.
En el 3DPrintshow en Londres, que tuvo lugar en noviembre de 2013 y 2014, las secciones de arte tenían obras realizadas con plástico y metal impresos en 3D. Varios artistas como Joshua Harker, Davide Prete, Sophie Kahn, Helena Lukasova, Foteini Setaki mostraron cómo la impresión 3D puede modificar los procesos estéticos y artísticos. En 2015, los ingenieros y diseñadores de Mediated Matter Group y Glass Lab del MIT crearon una impresora 3D aditiva que imprime con vidrio, llamada G3DP. Los resultados pueden ser tanto estructurales como artísticos. Vasos de vidrio transparente impresos en él forman parte de algunas colecciones de museos.
El uso de tecnologías de escaneo 3D permite la replicación de objetos reales sin el uso de técnicas de moldeo que, en muchos casos, pueden ser más costosas, más difíciles o demasiado invasivas, especialmente para obras de arte preciosas o artefactos delicados de patrimonio cultural donde el contacto directo Las sustancias de moldeo podrían dañar la superficie del objeto original.
Selfies 3D
Un fotomatón en 3D, como el Fantasitron ubicado en Madurodam, el parque en miniatura, genera modelos selfie en 3D a partir de imágenes en 2D de los clientes. Estos selfies a menudo son impresos por compañías dedicadas de impresión 3D como Shapeways. Estos modelos también se conocen como retratos en 3D, figuras en 3D o figuras en miniatura.
Comunicación
Utilizando la tecnología de capa aditiva ofrecida por la impresión 3D, se crearon dispositivos Terahertz que actúan como guías de onda, acopladores y curvas. La forma compleja de estos dispositivos no podría lograrse utilizando técnicas de fabricación convencionales. Se usó la impresora EDEN 260V de calidad profesional disponible comercialmente para crear estructuras con un tamaño de característica mínimo de 100 µm. Las estructuras impresas se recubrieron posteriormente por pulverización DC con oro (o cualquier otro metal) para crear un Dispositivo Plasmónico Terahertz. En 2016, la artista / científica Janine Carr creó la primera percusión vocal impresa en 3D (beatbox) como una forma de onda, con la capacidad de reproducir la onda de sonido por láser, junto con cuatro emociones vocalizadas, que también se podían reproducir con láser.
Uso doméstico
Algunos de los primeros ejemplos de impresión en 3D de los consumidores incluyen el 64DD lanzado en 1999 en Japón. A partir de 2012, la impresión 3D doméstica fue practicada principalmente por aficionados y entusiastas. Sin embargo, poco se usó para aplicaciones domésticas prácticas, por ejemplo, objetos ornamentales. Algunos ejemplos prácticos incluyen un reloj de trabajo y engranajes impresos para máquinas de carpintería domésticas, entre otros propósitos. Los sitios web asociados con la impresión 3D en el hogar tendían a incluir personas que hacían retroceso, ganchos para colgar ropa, perillas de puertas, etc.
El proyecto de código abierto Fab @ Home ha desarrollado impresoras para uso general. Se han utilizado en entornos de investigación para producir compuestos químicos con tecnología de impresión 3D, incluidos nuevos, inicialmente sin aplicación inmediata como prueba de principio. La impresora puede imprimir con cualquier cosa que se pueda dispensar de una jeringa como líquido o pasta. Los desarrolladores de la aplicación química prevén el uso industrial y doméstico de esta tecnología, incluida la posibilidad de que los usuarios de lugares remotos puedan producir sus propios medicamentos o productos químicos para el hogar.
La impresión 3D ahora se está abriendo camino en los hogares, y cada vez más niños están introduciendo el concepto de impresión 3D a edades más tempranas. Las perspectivas de la impresión 3D están creciendo, y a medida que más personas tengan acceso a esta nueva innovación, surgirán nuevos usos en los hogares.
Educación e investigación
La impresión 3D, y en particular las impresoras 3D de código abierto, son la última tecnología que está haciendo incursiones en el aula. La impresión 3D permite a los estudiantes crear prototipos de artículos sin el uso de herramientas costosas requeridas en métodos sustractivos. Los estudiantes diseñan y producen modelos reales que pueden sostener. El entorno del aula permite a los estudiantes aprender y emplear nuevas aplicaciones para la impresión 3D. RepRaps, por ejemplo, ya se han utilizado para una plataforma educativa de robótica móvil.
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 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. Se exploran los principios de ingeniería y diseño, así como la planificación arquitectónica. Los estudiantes recrean duplicados de artículos del museo como fósiles y artefactos históricos para estudiar en el aula sin dañar las colecciones sensibles. Otros estudiantes interesados en el diseño gráfico pueden construir modelos con partes de trabajo complejas fácilmente. La impresión 3D ofrece a los estudiantes una nueva perspectiva con mapas topográficos. Los estudiantes de ciencias pueden estudiar secciones transversales de órganos internos del cuerpo humano y otras muestras biológicas. Y los estudiantes de química pueden explorar modelos 3D de moléculas y la relación dentro de los compuestos químicos.
Según un artículo reciente de Kostakis et al., La impresión y el diseño en 3D pueden electrificar diversas alfabetizaciones y capacidades creativas de los niños de acuerdo con el espíritu del mundo interconectado y basado en la información.
Las aplicaciones futuras para la impresión 3D pueden incluir la creación de equipos científicos de código abierto.
Uso ambiental
En Bahrein, la impresión 3D a gran escala con un material similar a la piedra arenisca se ha utilizado para crear estructuras únicas en forma de coral, que alientan a los pólipos de coral a colonizar y regenerar los arrecifes dañados. Estas estructuras tienen una forma mucho más natural que otras estructuras utilizadas para crear arrecifes artificiales y, a diferencia del hormigón, no son ácidos ni alcalinos con un pH neutro.
Patrimonio cultural
En los últimos años, la impresión 3D se ha utilizado intensamente en el campo del patrimonio cultural para fines de preservación, restauración y difusión. Muchos europeos y museos norteamericanos han comprado impresoras 3D y recrean activamente piezas faltantes de sus reliquias.
Scan the World es el archivo más grande de objetos imprimibles en 3D de importancia cultural de todo el mundo. Cada objeto, que se origina a partir de los datos de escaneo 3D proporcionados por su comunidad, está optimizado para la impresión 3D y se puede descargar gratis en MyMiniFactory. Al trabajar junto a museos, como el Victoria and Albert Museum y coleccionistas privados, la iniciativa sirve como plataforma para democratizar el objeto artístico.
El Museo Metropolitano de Arte y el Museo Británico han comenzado a utilizar sus impresoras 3D para crear recuerdos de museos 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 Modelos digitales en trilla de sus artefactos, creados con los escáneres 3D de Artec, en formato de archivo compatible con la impresión 3D, que todos pueden imprimir en 3D en casa.
Materiales especiales
La impresión 3D de grado de consumo ha dado lugar a nuevos materiales que se han desarrollado específicamente para impresoras 3D. Por ejemplo, los materiales de filamento se han desarrollado para imitar la madera en su aspecto y en su textura. Además, las nuevas tecnologías, como la infusión de fibra de carbono en plásticos imprimibles, permiten un material más fuerte y liviano. Además de los nuevos materiales estructurales que se han desarrollado debido a la impresión 3D, las nuevas tecnologías han permitido aplicar patrones directamente a las partes impresas en 3D. El polvo de cemento Portland libre de óxido de hierro se ha utilizado para crear estructuras arquitectónicas de hasta 9 pies de altura.