Richard Smith necesarios para construir un robot en la pared de escalada para un cliente – por lo que imprime una.

Smith, director de Ingeniería Gb Smith Ltd., que se utiliza un programa de CAD para el diseño de un modelo 3D de la WallRover, un robot ambulante de doble vía con un rotor que gira en el chasis que crea una succión suficiente para mantener el aparato a una pared. Entonces envió el archivo de diseño de cada componente de una impresora 3D, que en rodajas los objetos en secciones menos de 1/100th de una pulgada de espesor mediante la impresión de que, una capa a la vez, el uso de plástico ABS fundido como la “tinta”.

Como una impresora 3D comienza la fabricación de un objeto, cada capa se fusionan o se pega a la anterior y el producto poco a poco se construye. Bajo el capó, las impresoras 3D utilizan una variedad de técnicas de fabricación diferentes, algunas de las cuales se basan en la tecnología de chorro de tinta, y pueden utilizar muchos tipos diferentes de “construir” los materiales para imprimir objetos en tres dimensiones. (Para obtener más información sobre los diferentes tipos de impresoras 3D, echa un vistazo a nuestra tabla de comparación.)

Antes de comprar una impresora 3D, Smith sería enviar sus diseños a una oficina de servicios para la fabricación, y las partes tuvieron tres o cuatro días para la vuelta. Smith había utilizado una agencia de servicios para el proyecto WallRover – que pasó a través de 22 iteraciones de diseño – que hubiera tardado seis meses en completarse, dice Smith.

Ingeniería Smith utilizó una impresora 3D de bajo costo para construir las piezas de plástico ABS para su prototipo de robot de la pared de escalada para el cliente WallRover

En cambio, Smith fue capaz de obtener un diseño final y el prototipo totalmente funcional para el cliente dentro de dos semanas.

Y lo hizo con un consumo de calidad en 3D “impresora de inyección de plástico” que él construyó a partir de un kit. El Rapman, de Bits 3D Systems “De la división Bytes, costo de sólo $ 1.500. Smith gastó otros $ 180 para los filamentos de plástico – la “tinta” consumida por la impresora. “Se salvó de cinco meses de tiempo de desarrollo y en algún lugar del barrio de $ 15.000 a $ 20.000 en los modelos” que fueron creados en casa en vez de ser enviado a una oficina de servicios, dice.

Más pequeño y más barato

La impresión en 3D no es nuevo. La técnica de fabricación que hoy conocemos como la impresión en 3D, también llamada fabricación aditiva o fabricación digital directa, se ha utilizado para la creación rápida de prototipos durante décadas. Pero en los últimos 24 meses, los precios han caído a un nivel que lo hace atractivo a un público más amplio.

La tecnología es más compacto, sobre todo en el plástico de impresión chorro de categoría. Cathy Lewis, vicepresidente de marketing global de fabricante de la impresora 3D Systems Inc., dice que los modelos actuales son “ideales” para su uso personal.

De diseño en 3D es más fácil

Es relativamente fácil de usar una herramienta gratuita como Google SketchUp para crear objetos sencillos de la impresión 3D. Sin embargo, para las formas complejas y geometrías, los diseñadores todavía llegar a las herramientas de modelado profesional como SolidWorks.

“El software de visualización, tales como Google SketchUp proporciona una vía de entrada rápida” de 3D diseño asistido por ordenador (CAD), dice Nick Grace, gerente de RapidformRCA, que actúa como una agencia de servicios de impresión en 3D para los estudiantes en el Royal College of Art de Londres y utiliza diferentes herramientas de diseño de software y las tecnologías 3D de la impresora.

Pero, añade, “el acceso directo creado por estas herramientas no están autorizados para corte en la rutina de la impresora 3D”. Por ejemplo, algunos programas pueden no ser plenamente representan los elementos de un objeto que no son necesarios desde el punto de vista particular. Que causa problemas cuando el archivo se envía a la impresora 3D. “Seguimos con regularidad a obtener los archivos no edificables o de la superficie construida al azar y se traducen los datos de los archivos que hacen que una imagen perfectamente coherente”, dice. En otras palabras, se ven bien en pantalla, pero no se imprimirá correctamente.

Herramientas profesionales de modelado de sólidos hacer un mejor trabajo, pero por lo general requieren una formación especializada y experiencia. “Los productos de hoy en día son muy difíciles de usar”, admite Gonzalo Martínez, director de investigación estratégica en Autodesk.

Los fabricantes de software CAD están abordando el reto de creación de contenido 3D de tres maneras: Mediante la introducción de más fácil de usar herramientas de modelado de sólidos para la creación de contenido 3D, ofreciendo las bibliotecas de objetos en 3D que ofrece a los usuarios una ventaja en un diseño y mediante el uso de software especializado como Photofly 123D de Autodesk. Esta herramienta se puede combinar una serie de fotografías de un objeto, tomadas desde todos los lados, en un modelo 3D utilizable – un proceso conocido como la fotogrametría.

Los desarrolladores profesionales herramientas están trabajando “para hacer las operaciones más complejas simple”, dice Martínez. “Las cosas que requieren de entrenamiento de hoy que será capaz de ver con poca formación para crear geometrías complejas.”

Por ejemplo, Autodesk 123D, una herramienta gratuita para los principiantes de CAD, es una versión muy simplificada de las herramientas profesionales del proveedor.

Otros productos, como Rhino, un programa de $ 995 a partir de McNeel, están acercando a ese punto intermedio entre la complejidad y la capacidad. “Se trata de una superficie de gama alta / modelador de mallas, pero tiene controles de acceso y un contexto-sensible excelente ayuda para los clips de vídeo”, dice Grace.

“Todavía estamos un poco lejos el momento en que un novato puede dibujar, modelar e imprimir sin la ayuda de un especialista,” Grace dice: “Pero ese día llegará.”

Pero la creación de un objeto 3D para imprimir puede ser complicado. Los diseños creados en un programa de CAD necesidad de ser “hermético”, o completa. “Todas las superficies tienen que estar cerradas y se encuentran en la parte superior de la otra o que se hacen agujeros en su parte”, dice Jon Cobb, vicepresidente de marketing de 3D Stratasys impresora vendedor.

El diseño debe entonces ser exportados a un formato de archivo estándar de las impresoras 3D se puede utilizar, con mayor frecuencia la estereolitografía (STL) de formato, desarrollado originalmente por 3D Systems, que se ha convertido en un estándar de la industria de-facto.

Hasta hace poco, la calidad de los archivos de STL producidos por programas de CAD no era suficiente para la impresión en 3D y la limpieza adicional. Sin embargo, Cobb dice que el problema ha desaparecido en gran parte de las herramientas profesionales de modelado de sólidos, tales como AutoCAD o SolidWorks. (Orientados al consumidor las herramientas de diseño son una historia diferente, ver el recuadro a la izquierda.)

Aún así, Pete Basiliere, analista de Gartner, que cubre la impresión en 3D, no ve los consumidores que utilizan la tecnología para la impresión personal de artículos únicos, los hogares de una sola vez. “¿Cuál es el uso del consumidor inhibición es el costo. Es demasiado caro para la mayoría de la gente. “En cambio, dice, oficinas de servicios puede intervenir para llenar esas necesidades.

Otro problema es que algunos objetos necesitan tener apoyo añadido para que no se derrumbe o se hunda antes de que el material endurezca completamente. Si un objeto tiene que ser apoyado durante el proceso de impresión, el software del controlador de pre-procesamiento que viene con la impresora 3D hace que la determinación y agrega automáticamente los soportes de la estructura necesaria para el diseño.

Antes de imprimir esta cifra, un artista limpiar la imagen, y se extendió el arma y la capa de la base sobre la que la figura está de pie para proporcionar apoyo adicional. Cuando una primera figura que sale de la impresora, es muy frágil, por lo que el material de apoyo se quitarán con cuidado para evitar la ruptura de los detalles finos, como punta de los dedos.

El material de apoyo suele ser diferente de la acumulación de material, y debe ser removido durante una etapa de post-proceso que normalmente consiste en soplar fuera, romper, disolución, fusión o cortar el material no deseado.

El precio es justo

Disminución de los precios, mejor calidad y más fácil de usar software están abriendo la demanda de impresoras 3D. Los modelos comerciales – capaz de poner hacia fuera prototipos industriales de fabricación – que costaba $ 100.000 ahora comienzan en los $ 15.000, mientras que personal de las impresoras 3D para el mercado de los aficionados y la educación se venden por menos de $ 1.500.

“Solía ​​ser un costo de seis o siete-figura”, dice Basiliere de Gartner.

Entre las ofertas industriales, modelos de alta gama añadir características como la posibilidad de imprimir los colores (aunque la mayoría sólo se puede imprimir un color a la vez), para ejecutar los trabajos más rápido, para imprimir capas más finas para un mayor detalle y ofrecer una mayor área de impresión para la creación de objetos de mayor tamaño.

Para los diseñadores industriales haciendo prototipos, incluso una impresora de nivel de entrada 3D es más rápido que ir a una oficina de servicios, y los costos de operación puede llegar en apenas una décima parte de las tasas de servicio de la oficina. Los precios de las impresoras 3D son ahora lo suficientemente bajo como para justificar los presupuestos departamentales, dice Basiliere de Gartner.

Fabricantes, como los fabricantes de automóviles, han utilizado tradicionalmente las impresoras 3D en un laboratorio o como parte de una interna separada “oficina de servicios”, dice Terry Wohlers, consultor principal y presidente de Wohlers Associates Inc., que rastrea el mercado de la impresión 3D. Ahora que se están presentando en las oficinas corporativas, donde se sientan en la red como cualquier otra impresora en red. “Debido a que son más asequibles, ahora están dispersos en todo General Motors y Chrysler”, dice.

Otras industrias utilizan la tecnología, también. Ben White utiliza una impresora 3D de Z Corp. para producir prototipos de postes de cortina de la ventana, pistas, persianas y otros equipos de Integra Products Ltd. “Es más económico para arrendar una impresora de lo que es mantener el envío de productos en el mercado para la fabricación”, dice el ingeniero Blanco, senior de diseño de producto. “Estamos en 10 a 15% del coste de la oficina de servicios”, dice, la recuperación es más rápido y los modelos son más precisión prestados a las especificaciones del diseño original. Después de seis meses, la empresa está utilizando la impresora para producir el 95% de sus prototipos.

Impresora DesignJet de Hewlett-Packard en 3D sólo está disponible en Europa.

Otros reportan ahorros similares. Mediante el uso de un HP DesignJet para la rápida creación de prototipos, Tintometer Ltd. aceleró sus tiempos de desarrollo de productos en un 40% a 60%, dice el diseñador industrial Amy Penn. Y la compañía, que fabrica instrumentos de medición industrial de ese color, también utiliza la impresora 3D para crear los productos terminados.

La prueba se basa DesignJet plantillas que calibrar los componentes antes de que se inserta en el instrumento final durante el proceso de fabricación. Las partes más precisamente cumplir con las especificaciones originales en comparación con lo que Tintometer fue capaz de obtener de una empresa de servicios, y son tan fuertes y mucho más barato, dice Penn. La impresora 3D también sea rentable para imprimir piezas concepto de que los vendedores pueden mostrar a los clientes. “El retorno de la inversión fue de unos seis meses”, dice.

Penn no reveló lo que pagó, pero ella tiene la unidad DesignJet 3D a color, que se vende por 16.200 euros, o aproximadamente 21.000 dólares EE.UU. La versión blanco y negro de la impresora DesignJet 3D se vende por 12.500 euros.

En términos de los envíos, el mercado de las impresoras 3D sigue siendo relativamente pequeño. Las ventas de unidades para uso profesional creció a una tasa anual compuesta del 37% en 2010, de acuerdo con Wohlers. Esto incluye el uso por los ingenieros industriales, arquitectos, ingenieros en los mercados tradicionales, como el aeroespacial, productos de consumo, electrónica, fabricantes de herramientas y otros problemas de fabricación. Pero que el crecimiento de 2010 ascendió a sólo 6.164 unidades – una pequeña fracción del mercado de las impresoras 2D. En 2010 había más de 44 millones de impresoras tradicionales enviados en todo el mundo, según IDC.

Con sólo 51.000 impresoras 3D vendidos en el mundo desde 1988, y en todo el mundo 2,7 millones de modelado de sólidos asientos CAD, Wohlers estima que hay un montón de espacio para el crecimiento. Para 2015, espera que Wohlers, los embarques de impresoras 3D industrial será más del doble de las 15.000 unidades.

El potencial de crecimiento es una razón por Hewlett Packard sumerge un dedo del pie en el agua con la introducción del 3D DesignJet, que HP vende sólo en Europa. La impresora es una nueva versión de la marca líder del mercado de uPrint Stratasys impresora 3D.

Objetos de fácil

A pesar de que carecen de las capacidades de los profesionales herramientas de modelado sólido, todas las herramientas a continuación pueden generar e imprimir objetos en 3D – y son gratis.

Google SketchUp

Autodesk 123D

TinkerCAD

3DTin

Mercado de los aficionados

Un mercado en crecimiento de aficionados también se ha desarrollado para las impresoras 3D, la gente usa la tecnología para hacer de todo, desde juguetes a los tiradores. Libre de herramientas de modelado 3D para los aficionados (ver recuadro a la derecha) hacen más fácil el proceso de creación, mientras que empresas como Industrias MakerBot, LLC proporciona a bajo costo de extrusión de plástico, o las impresoras de chorro de plástico.

Los fabricantes también ofrecen las bibliotecas de objetos preconfigurados que los usuarios puedan trabajar con ellos. Por ejemplo, MakerBot ofrece Thingiverse, un sitio web donde los usuarios pueden compartir objetos que han creado. Autodesk 123D ofrece una comunidad similar.

Muchas impresoras 3D personales van a las instituciones educativas, en vez de casas. “Queremos que estas en manos de los niños”, dice Bre Pettis MakerBot CEO. “Se les da acceso a la potencia bruta de la innovación”.

Desafortunadamente, el software sencillo de diseño 3D para los aficionados en casa no es adecuada para uso profesional, y herramientas profesionales siguen siendo bastante complicado de usar. Eso deja un gran vacío entre los consumidores y los diseñadores industriales. “Hoy en día es necesario ser un usuario experto en CAD para crear contenido digital, o si necesita un escáner de lujo para capturar la geometría 3D de un objeto que desea imprimir”, dice Lewis en 3D Systems.

La impresora 3D MakerBot, que se vende por 1.500 dólares, hace que los objetos en 3D mediante la aplicación de sucesivas capas de plástico ABS fundido. Mientras que está diseñado para el mercado doméstico / hobby, los diseñadores profesionales están encontrando los dispositivos utilizables para algunas aplicaciones comerciales. Por ejemplo, Smith Ingeniería utilizar un producto similar para construir y montar las piezas de un prototipo de robot comercial.

En 2010, los proveedores de 3D impresora que ha adquirido 5.978 impresoras 3D personales – casi tantos como los vendidos en el mercado profesional. Pero las dudas Wohlers que una amplia hágalo usted mismo en casa de mercado para el desarrollo personal de las impresoras 3D.

El mercado más grande, dice, será la aparición de los fabricantes en la demanda que el uso industrial de las impresoras 3D personales o impresoras 3D que cuestan desde $ 500 a $ 5.000. Van a producir artículos únicos de una sola vez o de pequeñas cantidades a medida que los consumidores o empresas que no quieren molestarse en diseñar e imprimir los elementos por sí mismos, dice Wohlers.

Gartner predice que el precio de las impresoras 3D profesionales que ahora se venden por 15.000 dólares se reducirá a unos 2.500 dólares en 2020 y ofrecerá un mejor rendimiento y más características. Pero en última instancia, dice Basiliere, “Desde la perspectiva del fabricante no es el precio de venta de la impresora, pero la venta de los suministros que la mayoría de las cosas.” Costos de los consumibles para las impresoras 3D promedio oscilan entre $ 2.50 a $ 10 por pulgada cúbica, de acuerdo con Basiliere.

Pequeñas empresas de fabricación

El surgimiento de bajo costo de impresión en 3D baja la barra para algunos tipos de fabricación. “Las empresas y los individuos con talento para el diseño y la comprensión del negocio puede iniciar un negocio y comenzar la fabricación de productos”, dice Wohlers.

Después de ver lo que una impresora 3D podría hacer, Ed Fries, el ex vicepresidente de Microsoft Game Studios, inició FigurePrints, que utiliza Z Corp. ‘s máquinas ZPrinter para crear una de un modelo tipo de avatares personales de World of Warcraft Xbox Live y entusiastas de los juegos.

FigurePrints descargas directamente a los personajes de cada sitio de juego, y permite a los usuarios les plantean antes de realizar un pedido. Un artista a continuación, limpia el objeto, suavizando la serie de polígonos que describen la figura y la adición de una tercera dimensión a algunos de los elementos en 2D de la imagen, como una capa y el cabello.

Papas fritas eligió Z Corp. ‘s ZPrinter porque es la única impresora 3D en el mercado que soporta impresión a todo color. Es decir, se puede imprimir un objeto con múltiples colores.

A su juicio, las técnicas de fabricación más tradicionales, como un proceso de fundición de resina diseñada para un bajo volumen de producción. “Pero usted no puede entregar la pintura a la resolución que tenemos, que es de 600 dpi”, dice, y cuestan más.

Eso es una ventaja clave del enfoque de la impresión a todo color de chorro de tinta, dice el CEO de Z Corp. John Kawola. “Debido a que usamos cabezas de chorro de tinta puede imprimir una botella con todos los gráficos de la etiqueta y el texto en él.”

Mediante el uso de impresión a todo color, Z Corp. ‘s ZPrinter puede fabricar un prototipo de botella completa de productos con la etiqueta y text.While chorro de calor de plástico impresoras y extrusión de plástico ABS a través de una “cabeza de extrusión”, que parece un arma jeringa o pegamento, Z Corp. ‘s ZPrinter construye un objeto 3D mediante la difusión de una fina capa de polvo y luego usando un cabezal de impresión de chorro de tinta para depositar de forma selectiva un líquido que se endurece.

Como las capas se acumulan, el polvo no utilizados que rodea al objeto sirve de soporte. Una vez que el tema está terminado, va a una estación de limpieza donde un técnico utiliza aire comprimido para eliminar los residuos de polvo. El material compuesto, que tiene un componente de polímero, no es tan fuerte como el plástico ABS, por lo que cae FigurePrints cada uno en una solución de pegamento que endurece el material.

Incluso el uso de la solución de endurecedor, el producto final no es tan fuerte como el moldeado por inyección de plástico ABS. Al principio, algunos personajes, que tienden a tener torsos superdesarrollado superior, pero tobillos delgados, se desprendió de la base durante el envío. Para que los artistas toman algunas licencias con las imágenes, en algunos casos, los tobillos engrosamiento o la ampliación de una capa o un arma a la base para dar más soporte.

“La textura y la apariencia del producto final está bien, pero no está a la altura de un plástico moldeado por inyección de figuras de acción que iba a comprar en la tienda”, papas fritas, admite.

Los colores no son tan brillantes, y el producto final tiene una textura que papas fritas describe como algo “tiza”. Pero funciona bien para los modelos que se incluyen en una vitrina de cristal, y el precio es correcto: cuesta alrededor de $ 5 por pulgada cúbica para imprimir una figura, sin incluir pre-y post-procesamiento en tiempo.

Las impresoras 3D en comparación

Para la tabla completa, haz clic aquí.

FigurePrints vende a los personajes de alrededor de $ 15 por pulgada cúbica – y los usuarios parecen estar dispuestos a pagar. “Una solicitud común es para primeros de la torta de bodas”, dice papas fritas. “Las parejas se reúnen en los juegos y quieren que sus personajes en la parte superior de la torta de la boda.”

Smith también le gusta la idea de utilizar las impresoras 3D para la fabricación de ejecutar una sola vez o limitada. “Podemos hacer producción en pequeña escala – de decenas de unidades – sin tener que gastar el dinero en costosas herramientas de moldeo por inyección”, dice. Sin embargo, la impresora funciona lentamente, produciendo hasta cerca de cuatro carreras de un día. FigurePrints recibe alrededor de dos productos por día de cada una de sus impresoras.

“Si usted está tratando de fabricar con estas máquinas, el rendimiento es todo”, dice Wohlers. El uso de impresoras 3D con éxito en un entorno de fabricación requiere una mayor automatización de los pasos de pre-procesamiento y post-procesamiento.

Este plástico ABS vacío de la mano se imprime en una impresora Stratasys uPrint 3D usando el modelo de fusibles deposición, un proceso que implica el calentamiento de un filamento de plástico hasta que se licua y enviarlo a través de un cabezal de impresión especiales en forma de jeringa que se extruye.

Cobb dice Stratasys espera reducir el tiempo total de pre-y post-procesamiento de un trabajo de impresión típico de la mitad, de 5 horas de hoy a alrededor de 2,5 horas en los próximos tres años, y los precios bajen a partir de hoy 15.000 dólares para su entrada a nivel profesional impresora a entre $ 7.000 y $ 10.000 en ese período de tiempo igual. “En tres a cinco años se tienen las mismas capacidades por menos de $ 5.000″, dice.

En el espacio de las impresoras personales, dice Lewis en 3D Systems, los precios bajarán aún más. “En los próximos dos años, verá a ir más allá de la marca de los $ 1.000. En dos años vamos a estar cerca de $ 500″, dice.

Hasta qué punto el mercado crecerá a medida que los precios siguen bajando, y si un mercado de masas saldrán nunca, es una pregunta abierta. Sin embargo, tan fácil de usar herramientas de diseño 3D a mejorar, y como objeto compartido en 3D bibliotecas ganar en tamaño y sofisticación, las empresas y los consumidores pueden llegar a nuevas aplicaciones de la tecnología que aún no han sido previstos. “La impresión 3D es donde el negocio de los semiconductores fue en la década de 1960″, dice Wohlers. “Sabemos que va a ser grande, pero no sabemos qué tan grande.”