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Historia de la Fabricación Aditiva

Las tecnologías de fabricación aditiva están entre nosotros más años de los que nos podemos imaginar. En 1980, en Japón, Hideo Kodama desarrolló el primer sistema que era capaz de curar una resina fotosensible capa a capa, pero su idea no llegó nunca a comercializarse, pero se podría decir que desarrolló el antepasado de la tecnología de Estereolitografía.

Bajo el paraguas de tecnologías de prototipado rápido, en el año 1984, Charles Hull desarrolló el primer sistema de fabricación capaz de solidificar una fina capa de una resina fotosensible mediante la acción de un láser, llamada estereolitografía, comúnmente llamada SLA y en 1986 crea la empresa 3dsystems y patenta la primera impresora 3D. Además, se desarrolla el formato STL de ficheros para convertir un modelo 3D digital en un modelo físico.

En el año 1987 Carl R. Deckard patenta la tecnología Selective Laser Sintering (SLS). Esta primera máquina de SLS fusiona pequeñas partículas de polvo de plástico, metal, cerámica o vidrio transformándolo a formas 3D gracias a la acción de un láser.

En 1989, S. Scott Crump patentó su primera impresora de la tecnología FDM de extrusión, además creó la empresa Stratasys . Además, Drs. Hans J. Langer y Hans Steinbichler fundaron la empresa EOS Gmb, usando la tecnología SLS.

En 1991, Helisys crea la tecnología Laminated Object Manufacturing (LOM) usando un rollo de papel y uniendo las laminas de papel capa a capa, Además la empresa Cubital Ltd. Introduce le Solid Groung Curing, que utiliza luz ultravioleta (UV) para endurecer los polímeros a través de una serie de máscaras.

En 1994, EOS desarrolló lo que se podría considerar como la primera impresora en metal, la EOSINT M250 pero esta máquina una mezcla de polvos metálicos (como por ejemplo, bronce, níquel,…), uno de estos polvos de bajo punto de fusión formando una matriz de unión.

1995. El Instituto Fraunhofer de Alemania presenta la primera patente de fusión por láser de metales. Empresas como EOS y muchas Universidades lideran el desarrollo de este proceso. La empresa Z Corporation (Z Corp), presenta sus impresoras que actúan como impresoras de inyección de tinta en las que una cabeza se mueve a través de una cama de polvo, depositando selectivamente un material aglutinante de líquidos en la forma de la sección.

1997. La fabricación aditiva por láser (LAM) entra en escena, presentada por AeroMat. LAM utiliza potentes láseres para fusionar, derretir e imprimir aleaciones de titanio en polvo.

En 2002, comienzo de la bioimpresión mediante la impresión de una vejiga en 3D y la utilidad continua de la impresión 3D en los tratamientos médicos. En 2002, se creó un riñón humano en miniatura impreso en 3D, nuevamente en el Instituto Wake Forest de Medicina Regenerativa. Aunque no es de tamaño completo, esto representó un avance clave en la bioimpresión, lo que entusiasmó a muchos de que los órganos impresos en 3D podrían resolver la escasez de órganos disponibles para trasplantes, e incluso corazones impresos en 3D. Ese mismo año se estableció la empresa EnvisionTEC, creciendo hasta convertirse en una importante empresa de impresión 3D dispone de impresoras muy utilizadas en las industrias de la joyería, la bioimpresión y la odontología.

En el año 2003, ARCAM lanza al mercado su primer sistema comercial de Electron Beam Melting (EBM), con la particularidad de que este sistema fusiona el polvo de material capa a capa mediante la acción de un chorro de electrones a una alta temperatura en una cámara en vacío. Además, EOS presenta la primera máquina de metal que sinteriza las partículas de metal mediante la acción de un láser. Zcorp presenta en el mercado su primera impresora que imprime en múltiples colores.

El año 2005 resultó ser un año histórico para la tecnología de impresión 3D, gracias al surgimiento de una iniciativa de código abierto llamada Proyecto RepRap, fundada por el Dr. Adrian Bowyer. El objetivo inicial del proyecto era repensar la fabricación aditiva, empezando por FDM/FFF, como una tecnología de bajo coste capaz de autorreplicarse. El resultado fue una impresora 3D llamada RepRap, que se convirtió en una inspiración para prácticamente todas las impresoras 3D de bajo coste exitosas a partir de ese momento. La impresora 3D RepRap está hecha de muchas piezas de plástico que pueden ser impresas por el propio RepRap. Esto significa que cualquier propietario de un RepRap puede imprimir otra impresora 3D, por lo tanto, “autorreplicante”, junto con otras piezas, herramientas o diseños. Debido a que es de código abierto, lo que hace que la tecnología de impresión 3D sea accesible para prácticamente cualquier persona con una computadora. Se popularizó el movimiento “maker””, que ha dado a conocer la impresión 3D en el mercado amateur, con las tecnologías más baratas de extrusión de materiales. También en 2005, ExOne se estableció como una empresa independiente de Extrude Hone Corporation. ExOne se convertiría en un líder en la impresión 3D Binder Jetting, capaz de imprimir objetos 3D en metal y piedra arenisca.

En el año 2006, muchas de las patentes presentadas en la década de 1980 con respecto a FDM también pasaron al dominio público. Esto provocó un aumento aún mayor de fabricantes de impresión 3D en el mercado.

En el año 2009 aparecen sistemas de FDM en Kit y se fundó la empresa Makerbot.

En 2011, se imprime por primera vez en metales preciosos.

En el año 2012, a pesar de que las patentes de los sistemas de estereolitografía ya habían expirado hacia más de 5 años se lanzó el B9Creator que utilizó una tecnología similar a la estereolitografía llamada Digital Light Processing (DLP). 6 meses después, el juego de impresoras 3D de resina asequible cambió nuevamente, cuando una nueva y entonces desconocida empresa emergente llamada Formlabs lanzó una impresora 3D llamada Form 1.

2013, Stratasys anunció que Makerbot era el artículo más nuevo en su lista de compras, adquiriendo el gigante de impresoras 3D FDM. Todos los fundadores de Makerbot se fueron y sus máquinas más nuevas ya no son de código abierto.

El mercado de las impresoras 3D en metal estaba dominada por algunos grandes jugadores como EOS, Arcam y SLM Solutions. La intención de 3D Systems de involucrarse en el sector de la impresión 3D en metal los llevó a adquirir la empresa francesa Phenix Systems en julio de 2013.

En el 2014 expiran las mas importantes de las patentes relacionadas con la tecnología SLS, por lo tanto a partir de esa fecha empiezan a aparecer alternativas mucho más asequibles a las ya existentes, aparecen empresas como Sintratec y Formlabs. Aunque la impresión 3D siempre había sido una industria dominada por unas pocas empresas grandes. Las dos empresas originales, 3D Systems y Stratasys, consolidaron su posición en el mercado al adquirir competidores como Phenix, Makerbot, DTM, Objet y más. Sin embargo, la industria estaba lejos de ser un monopolio. Un gran número de nuevos competidores ofrecían máquinas asequibles que rivalizaban con las impresoras 3D industriales. En el 2014 se formó Carbon 3D con su tecnología CLIP (Continuous Liquid Interface Production).

En el año 2015, la empresa Desktop Metal revolucionó la impresión de piezas metálicas, permitiendo la construcción de piezas de metal en minutos, en lugar de horas como con la sinterización directa de metal por láser.

En el año 2016, dos grandes empresas entran en el mercado de la impresión 3D. El primero fue HP, líderes en impresión 2D de inyección de tinta, que en 2016 anunció que vendería impresoras con su tecnología patentada Multi Jet Fusion (MJF). Desde entonces, HP ha perfeccionado esta tecnología. En 2018, anunció impresoras 3D a todo color, impresoras 3D industriales a un precio mucho más bajo un movimiento hacia el mercado de la impresión 3D de metal. La segunda gran empresa es General Electric. Tras la incorporación de una nueva empresa llamada GE Additive, el gigante multinacional adquirió las empresas de impresión 3D de metal Arcam y Concept Laser a finales de 2016.

El movimiento “Maker” junto con la apertura de las patentes ha hecho que el sector de las maquinas de fabricación aditiva esté en constante crecimiento apareciendo constantemente compañías que ofrecen máquinas de impresión 3D bien en formato de escritorio como máquinas industriales procesando cada vez mas materiales.

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Ilustración 1. Línea de tiempo de la historia de la Fabricación Aditiva

Referencias: