3D inprimaketa

3D inprimaketa teknologia ezberdinak biltzen dituen material-adizio bidezko fabrikazio-prozesua da. Fitxategi digital batetik abiatuta, objektu tridimentsional solidoak sortzeko erabiltzen da. Prozesu honetan, material jakin bateko geruzak gainezarriz osatzen da solidoa. Geruzaz-geruza materiala gehitzen da objektu osoa eraiki arte. Materialaren geruza bakoitza objektuaren sekzio horizontal mehea da.
Adituek aurreikusten dutenez, teknologia honek gaur egungo komertzioan aldaketa asko ekarriko ditu. Azken finean, erabiltzaile bakoitzak bere beharrak asetzen dituen produktu propioak sortzeko aukera izango du, merkatuko pieza berria erosi beharrean.

Honezkero, 3D inprimagailuak material zein kolore desberdinetako produktuak sortzeko gai dira. Hala ere, 3D inprimagailuen garapenak jarraituko du, hauek produktu funtzionalak gauzatzera iritsi arte. 3D inprimaketak ezagun den produkzioaren mundua guztiz aldatuko du, eta bere eragina honako eremuetan nabarituko da: gaur egungo prozesuen energia-kontsumoan, xahutzen den materialaren erredukzioan, pertsonalizazioan, produktuak eskuratzeko gaitasunean, medizinan, artean, zientzian eta eraikuntzan.
Fabrikazio-prozesu hau inprimaketa pertsonalaren arlora guztiz zabaldu ez den arren, gero eta jende gehiago dago makina hauetan interesatuta. Hau dela eta, inprimagailuen prezioak gutxitzen doaz, eta ondorioz, salmentak handitzen, produktua etxean duten pertsona-kopurua handituz.

3D inprimaketa modu esanguratsuan sartzen ari da hainbat industriatan, eta produktuak eta osagaiak fabrikatzeko modua eraldatzen ari da. Hona hemen 3D inprimaketa industrian txertatzeko modu batzuk:

1.- Prototipatze azkarra: Industrian 3D inprimaketaren hasierako aplikazio garrantzitsuenetako bat prototipoak azkar sortzea da. Enpresek produktuen prototipoak azkarrago eta merkeago diseinatu eta ekoitz ditzakete, eta horrek garapen-prozesua bizkortzen du eta diseinu-kostuak murrizten ditu.

2.- Pertsonalizazioa: 3D inprimaketari esker, oso pertsonalizatuta eta bezeroen behar espezifikoetara egokituta dauden produktuak fabrikatzen dira. Hori bereziki baliotsua da osasunaren industrian, non gailu mediko pertsonalizatuak eta protesiak sor daitezkeen.

3.-Ordezko piezen fabrikazioa: Ordezko piezen inbentario handiak mantendu beharrean, enpresek 3D inprimaketa erabil dezakete eskariaren araberako piezak fabrikatzeko. Horrek biltegiratze-kostuak murrizten ditu eta ordezko piezen erabilgarritasuna bermatzen du beharrezkoa denean.

Historia 
Orain arteko fabrikazio-prozesu gehienak, materiala arbastatzean oinarritzen dira. Metodo hauek izan dira produkzioaren munduan garatu eta lekua hartzen bizkorrenak. Besteak beste, forma konplexu zehatzak sortzeko erabili zen lehenengo prozesua materiala kentzen oinarritzen zen, gorputza biratu bitartean materiala kenduz.
Adizio bidezko fabrikazio-prozesua, bigarren maila batean aurkitu izan da beste prozesuekiko, materiala kendu beharrean gehitu egiten baita. Arlo honetan, prototipatze bizkorra erabili zen lehenengo, produktu berrien prototipoak bizkorrago eta merkeago produzitzeko premiaz. Denbora aurrera doan heinean, teknologiak dakartzan aurrerapenekin batera, adizio bidezko prozesuak merkaturatzeko prest dauden produktu funtzionalak sortzeko gai izango dira. Hori horrela izanik, arbastatze bidez eginiko produktuak adizio bitartez egitea posible izango da, adizio bidezko prozesuen etekinak handitu eta aurrerapen teknologikoa bultzatuz.

Funtzionamendua 

Lehenik eta behin, inprimatu nahi den objektuaren diseinu birtuala egin behar da. Horretarako, OLD (Ordenagailuz Lagunduriko Diseinua) programa bat erabiltzen da, 3D modelatze-programa bat erabiliz (objektua hutsetik sortuz) edo 3D eskaner baten laguntzaz (existitzen den objektu bat kopiatuz). 3D eskanerrek teknologia mota ezberdinak erabiltzen dituzte modeloak sortzeko, eskaneatze bolumetrikoa eta argi-izpien aldaketa bidezkoa esaterako.
Fitxategi digitalaren inprimaketa prestatzeko, 3D softwareak ehunka edota milaka geruza horizontaletan zatitzen du azken modeloa. Jarraian, artxiboa 3D inprimagailura bidali eta geruzaz-geruza objektua sortzen da. Inprimagailuak geruza bakoitza (2Dko irudiak) irakurrita sortzen du solidoa, geruza guztiak bateratuta hiru dimentsioko objektu bat lortuz.

Fabrikazio-prozesuak 

3D inprimagailua 3Dko diseinuen erreplikak egiteko gai den makina da. Ordenagailuz egindako diseinu batetik abiatuta pieza edo maketa bolumetrikoak sortuz, 2Dko artxiboak prototipo erreal edo 3D bihurtzeko ideiarekin sortu da. Oro har, piezen edo osagaien aurrefabrikatuan erabili izan da, arkitektura eta diseinu industriala bezalako sektoreetan. Gaur egun, gero eta gehiago erabiltzen dira mota guztietako objektuak egiteko; esate baterako: husteko ereduak, pieza konplexuak, elikagaiak eta protesi medikoak (3D inprimaketak aukera ematen baitu fabrikatutako pieza bakoitza paziente bakoitzaren ezaugarrietara egokitzeko).

3D inprimagailuen hainbat modelo komertzial daude:

 Laser-sintetizaziozkoa: hornitzaile batek hainbat metalezko (altzairua, aluminioa, titanioa...) hauts-geruza meheak uzten ditu.

 Estereo-litografikoa: erretxina fotosentikor bat argi ultramore sortekin sendatzen eta solidotzen da.

 Trinkotzekoak: geruzaka trinkotzen da hauts-masa batekin.

Hautsa trinkotzeko erabilitako metodoaren arabera, honela sailka daitezke:

 3D tinta-inprimagailuak: tinta aglomeratzaile bat erabiltzen dute hautsa trinkotzeko. Tinta bat erabiltzeak hainbat koloretan inprimatzeko aukera ematen du.

 3D laser-inprimagailuak: hautsera energia transferitzen duen laser bat da; bertan,  hautsa polikromatu egiten da. Ondoren, gune xehakatuak solidotzen dituen likido batean sartzen da.

Geruza guztiak inprimatu ondoren, pieza bakarrik atera behar da. Xurgagailu baten laguntzarekin, sobran dagoen hautsa kentzen da, eta gero berriz erabiliko da.

Softwarea 
3Dn inprimatu nahi diren piezak diseinatzeko, CAD softwareren bat erabili behar da (ordenagailuz lagundutako diseinua). Hauek dira softwareetako batzuk:

 Blender
 DraftSight
 Catia
 FreeCAD
 OpenSCAD
 SolidWorks
 Tinkercad
 AutoCAD
 Cinema4D

Programa horietako asko oso erabilerrazak dira, interfazeak oso atseginak baitira erabiltzailearentzat. Gainera, horietako batzuek tresna bereziak eskaintzen dizkigute, gure diseinuak espero ditugun ezaugarriak betetzen dituen jakiteko, bai forman baita errendimenduan ere.

Materialak 
3D inprimagailu guztiek ez dute teknologia berbera erabiltzen. Inprimaketa materialaren adizio bidez egiten bada ere, inprimatzeko era asko daude, beraien arteko desberdintasun nagusia geruzak sortzeko era delarik. Prozesu batzuek materiala bigunduz edo urtuz sortzen dituzte geruzak. Horien artean, laser bidezko sinterizazio selektiboa (SLS) eta material-urtze bidezko modelatzea (FDM) dira ezagunenak. Inprimatzeko beste era bat da erretxina foto-erreaktiboa argi ultramore edo antzeko elikadura-iturri bat erabiliz gogortzea, geruza bakoitza sortzen den aldiro egiten delarik. Metodo hau erabiltzen duen prozesurik ezagunena estereolitografia (SLA) da.
Erabilitako terminologian zehaztasuna bilatzeko asmoz, 2010.urtean American Society for Testing and Materials (ASTM) taldeak, Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies-en arabera definituriko zenbait estandar garatu zituen. Horrela, adizio bidezko prozesu hauek zazpi maila desberdinetan banatu zituzten:

3D tinta-inprimagailuak 
Tinta-inprimagailuen kasuan, konposizio-hautsa eskaiolaz edo zelulosaz egin daiteke (ohikoena eskaiolakoa da). Emaitza nahiko hauskorra denez, komeni da piezari kantzilariatoz edo Tepexiz infiltratzea, behar den gogortasuna emateko. Zelulosa-hautsarekin egindako piezak elastomero batekin infiltra daitezke pieza malguak lortzeko.

Abantaila bat du: metodo azkarragoa eta merkeagoa da, baina piezak hauskorragoak dira.

3D laser-inprimagailuak 
Egoera likidoan dagoen erretxina duen  eta lau angelu dituen igerileku bat da;  honek, argi ultramoreko laserra du. Ezaugarri fisiko-mekaniko desberdinak dituzten oinarri akrilikoko foto-polimeroetan oinarritzen da: malgutasun-aniztasuna, hausturarekiko elongazioa, erresistentzia, koloreak, etab.  Zehaztasuna eta azaleraren akabera dira ezaugarri nagusiak. Horregatik,  oso egokia da matrikularitzan aplikatzea. Erabilitako polimeroaren arabera, piezak guztiz sendatuta egon daitezke inprimaketa amaitzean, eta ez dago itxarote-denborarik, nahiz eta inprimatze-euskarriak presiopeko ur-zorrotada batekin kendu behar diren.

Polimeroak injektatzen dituzten inprimagailuak 
Inprimagailu batzuek PLA, ABS, TUVALU, Nailon eta abarrezko harizpiak erabiltzen dituzte (plastiko termoplastikozko harizpiak). Horiek plastikoa urtzen  dute, eta, harekin, gainjarritako geruza meheak eraikitzen dituzte, objektua sortzeko. Material horiek pieza ondorengo leunketa onartzen dute, tintazko 3D inprimagailuek ez bezala.

Piezek erresistentzia handiagoa dute, baina prozesua motelagoa eta garestiagoa da. FDO edo FOFO teknologia da hedatuena.  Harizpiak estrusio-buru batean edo gehiagotan urtzen dira, eta plastikoa geruzaka jartzen dute. Normalean, protokolo azkarrean erabiltzen dira, baita inprimagailuetarako eta robotikarako piezak egiteko ere. Potentzial handia dute, eta merkatuan presentzia handiena dutenak dira. Ekoizpen-jarduera adina erabilera ditu. 2016ko irailaren 20an artxibatu zen Wayback Machine-n.

Arriskuak 
Berriki egindako azterlan baten arabera, horrelako gailuak etengabe erabiltzeak arnas aparatuko eta bestelako gaixotasunak eragin ditzake inprimatzean lurrundutako produktu kimikoak arnastean.

Patenteak 
1984ko abuztuaren 8an, Charles W. Hullek patente-eskaera aurkeztu zuen Estatu Batuetako Patenteen eta Marken Bulegoan (USPTO), "estereolitografiaz objektuak hiru dimentsiotan ekoizteko" asmakizunerako. Bertan, emandako patentea lortu zuen: US 4,573,330$.19

3D inprimaketaren ereduak eta aplikazioak 
Aplikazioek, hainbat inguru betetzen dituzte bereziki: prototipatze bizkorra, eskalaturiko modelo eta maketak, entretenimendua eta osasun-zerbitzua (3Dn inprimatutako protesiak eta giza azalaren erreprodukzioak). 3D inprimaketaren aplikazioen beste adibide batzuk honako hauek dira: paleontologian azterturiko fosilen berreraikitzea, arkeologian bildutako antzinako artefaktuen edo tresnen erreplikak egitea, analisi forentseak egiteko hezurren zein gorputz atalen berregitea, eszena kriminalak aztertzeko hondatutako frogak berreskuratzea, etab.

3D inprimaketa industrian 
Hurrengo urteetan munduan, 3D inprimaketak hazkunde handia izatea espero da. 2020. urterako adituen hitzetan, diru-sarreretan 3070 milioi $ izatetik 21000 milioi $ izatera igaroko da. Garatzen doan heinean fabrikazio-prozesu honek industria arloko ia esparru guztietan influentzia izango duela uste da, bai geure bizitzan, lanean eta etorkizunean sor daitezkeen aplikazioetan.

Industria-farmazeutikoa 

Medikuntzaren arloan 3D inprimaketaren erabilpena abiadura bizkorrean ari da handitzen, adituek gero eta gehiago ari baitira erabiltzen. Berrikuntza hauen ondorioz, mundu guztiko bezeroek kalitate hobea eskaintzen duten zerbitzuak jasotzen dituzte, aurretik ikusi ez diren inplante eta protesiei esker.
Bioinprimaketa arloan adibidez, 3D inprimaketaren erabilera aspalditik aztertu izan da etorkizun batean giza organo eta atalak inprimatzeko. Horretarako, bizirik dauden zelulez osaturiko geruzak gel berezi batean ezartzera iritsi nahi da, hiru dimentsiotako egiturak osatzeko.

Automozio-industria 
Automozioa 3D inprimaketa erabiltzen aurrendaria izan arren, orain arte bolumen txikiko prototipoak besterik ez ditu gauzatu. Gaur egun, 3D inprimaketaren eboluzioa ikusita, diseinu-prozesuaren egiaztatzeko pieza sinpleak egitetik pieza funtzional konplexuagoak egitera igaro dira.

Industria-inprimaketa 
Azken urteotan inprimatzeko era hau asko hazi eta zabaldu da. Hala ere, badaude teknologia honen inguruan ezer entzun ez dutenak oraindik, nahiz eta duela asko erabiltzen den prozesu bat den.
Gehienbat diseinu-prozesuan erabilia izan da prototipatze bizkorra deritzona egiteko, hau da, maketazio zein analisietarako prototipoak sortzea. Bestalde, produkzio bizkorra gauzatzeko ere izan da erabilia. Produkzio era honetan inprimatutako objektuak ez dira prototipoak, amaierako eta hauen erabilpenerako prest dauden produktuak baizik. Produktu pertsonalizatuak izan ohi dira nagusiki.

Erreferentziak

Kanpo estekak 

Diseinu industriala
Ameriketako Estatu Batuetako asmakizunak
Sortzen ari den teknologia
3D inpresioa