1.1.2 Transformación a los Sistemas Automáticos

Con la llegada de las computadoras modernas y las herramientas digitales, el modelado de modelos virtuales 3D aceleró el desarrollo de la fabricación aditiva (FA). El desarrollo de los láseres también jugó un papel vital en su inicio digital. El primer láser de rubí funcional fue creado por Theodor Maiman en 1960. Utilizando tanto computadoras como láseres en 1971, Swainson presentó por primera vez un proceso en el que polímeros fotosensibles se unían fotoquímica y selectivamente en un proceso de polarización utilizando energía láser guiada por computadora y se construían para formar objetos 3D [10]. Sin embargo, la computadora de Swainson no tenía ningún modelo virtual. La dirección morfológica y el control de la aplicación del láser se llevaron a cabo directamente a partir de una adquisición simultánea de las geometrías del objeto de referencia mediante tres interferómetros láser. En 1973, Pierre Alfred Ciraud propuso una técnica que unía polvos en varias bases de materiales empleando sinterización selectiva por láser para formar una geometría predefinida. Tanto la unión fotoquímica como la física de materiales formaron la base de los procesos actuales de fotopolimerización en cuba (VVP) y fusión de lecho de polvo (PBF). Posteriormente, en 1979, Ross Housholder desarrolló y patentó una técnica de sinterización láser en lecho de polvo [11], una estructura capa por capa que utiliza una entrada de calor basada en máscara. A esto le siguió un proceso basado en la fotopolimerización por Hideo Kodama en Japón, propuesto por primera vez en 1981 [12]. Describió la producción de componentes 3D a partir de fotopolímeros para la creación de prototipos, por lo que se denominó “prototipado rápido”. El proceso de estereolitografía desarrollado por Charles W. Hull (también conocido como Chuck Hull) se basó en el mismo enfoque y presentó una patente en 1984 [13]. Presentó una versión comercial de este sistema de fabricación aditiva en una feria industrial en 1987 con su propia empresa, 3D Systems. El plástico líquido se solidificó capa a capa mediante un láser guiado selectivamente, y la exposición se programó según las especificaciones informáticas, construyendo progresivamente un objeto 3D. Los datos de construcción se transmitieron directamente desde un modelo virtual a la máquina, produciéndose capa a capa. Algunos investigadores reconocen este hecho como el inicio de la primera “impresora 3D” completamente funcional, que comenzó con la máquina estereolitografía de Hull.

Un sistema similar para PBF se implementó cuando Carl Deckard y Joe Beaman, de la Universidad de Texas en Austin, introdujeron la primera máquina comercial en el mercado y obtuvieron patentes en 1989 [14]. Entre 1987 y 1990, se desarrollaron y patentaron otros procesos de fabricación aditiva, como la extrusión de material (MEX) por Steve Scott Crump. La comercialización se llevó a cabo a través de la empresa Stratasys, que vendió sus primeras máquinas a partir de 1992. La producción de componentes metálicos también se llevó a cabo mediante el uso de un lecho de polvo y se fusionó con láser en la década de 1990 por Matthias Fockele y Dieter Schwarze con su empresa Fockele & Schwarze (F&S) en cooperación con el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser (ILT Aachen, Alemania). Las patentes para el sistema de fusión por haz de electrones (PFB) de metal basado en láser se registraron en 1996 y los primeros sistemas se entregaron en 1998. Casi simultáneamente, Ralf Larsson solicitó patentes en Suecia en 1993 para un sistema de lecho de polvo con haces de electrones, que se concedieron en 1997. Esta tecnología, conocida como fusión por haz de electrones (EBM), también perteneciente a la familia PBF, fue comercializada por Arcam AB. En las siguientes secciones, se analizará la historia detallada de cada uno de los siete procesos de fabricación aditiva (FA).