Impresión en 3D optimizaría producción de obras en cerámica

 La opción de reutilizar materiales y elaborar en horas una obra de arte que se demoraría semanas o meses, son algunos de los beneficios que trae esta propuesta de modelado en 3D.

Así lo explicó David Sebastián Matamoros Buitrago, ingeniero mecatrónico de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Bogotá, y agregó que como base se utilizó la arcilla rionegro, muy fina, con un tamaño de granito de menos de 50 micras, que se extrae de las riberas de un río en Medellín (Antioquia).

Uno de los objetivos del proyecto era encontrar un material que se produjera en Colombia y que además se pudiera reciclar, es decir que una vez desecha la figura, se volviera a triturar, a tamizar y así reutilizar varias veces.

Lo anterior porque una de las problemáticas que se buscaba atacar era el desperdicio de materiales, que hace que “se pierda ese concepto ecológico, tan importante ahora”, subraya el ingeniero.

La forma convencional de estos procesos no permite recuperar los restantes de las obras de arte. Por ejemplo cuando se toma un bloque de granito para darle forma con cincel, el material que va sobrando no se puede reutilizar para hacer otra escultura. Y cuando hay algún error en el proceso se debe descartar todo el bloque, por lo que la recuperación del material era prioritaria en esta propuesta de impresión.

Para la formulación y el análisis del material seleccionado, el ingeniero Matamoros se apoyó en los laboratorios de Ingeniería Química y en el Taller de Cerámica de la Facultad de Artes de la UNAL Sede Bogotá.

Aunque en un principio se enfocó en cómo replicar obras artísticas –como el David o la Venus de Milo–, después de analizar los diferentes procesos en los que se ven involucrados los materiales cerámicos se fue enfocando también en la producción de compuestos de partículas diminutas para hacer, por ejemplo, catalizadores de automóviles o para utilizar en la industria petroquímica.

Etapas del proyecto

En desarrollo del proyecto, lo primero fue determinar las condiciones del material: humedad y análisis químicos, físicos y mecánicos. “Esa fue la parte más apremiante porque sin el material no se podía saber cómo se debía comportar la máquina”, señala el ingeniero Matamoros. Entonces, a la arcilla base se le añadieron diferentes sustratos que se consiguen fácilmente en diferentes regiones del país.

También era importante que este material cumpliera con unos estándares de manejabilidad en el proceso: que se secara rápido, que mantuviera la forma de manera constante en el tiempo,y que no se quebrara si tuviera que hacerse un proceso posterior, como cocción para porcelanizado.

Lo segundo fue determinar las condiciones óptimas de la máquina, que tenía dos secciones: la física (transmisión de potencia, selección de motores y demás) y la de electrónica y programación (cómo se iba a controlar la parte física).

Para estos análisis ya se había seleccionado la máquina que surgió en 2006 de una tesis de maestría en el Grupo de trabajo en nuevas tecnologías de diseño y manufactura-automatización (DIMA–UN), grupo que también apoyó este trabajo.

En la adaptación de la máquina se diseñó el extrusor o la herramienta que haría la deposición del material sobre la superficie, además de adaptar los componentes mecánicos para protegerla de la abrasión que se pueda presentar por la presencia de materiales cerámicos en el entorno.

Una última parte consistió en la programación del control de potencia y movimiento de la máquina, proceso enfocado en la protección de esta y del usuario.

Proceso de modelado

Todo empieza con la elección del diseño que se quiere reproducir, el cual se realiza en algún programa 3D. Después se ajustan los parámetros de tamaño, y al de tener ese modelo, el computador se encarga de convertirlo en unas instrucciones específicas para la máquina.

Luego se carga el material mezclado teniendo en cuenta cuánto consumirá cada pieza, siempre pensando en el ahorro de material. Con esas dos tareas, el computador empieza a mandarle instrucciones a la máquina sobre movimientos, pausas y velocidades a las que sale el material, a la que se mueve la herramienta que lo deposita y en cuántas capas se generará todo ese proceso.

El ingeniero Matamoros también señala que este es un primer paso para realizar construcciones a gran escala en materiales cerámicos, como es el caso de un proyecto italiano de construcción de casas con esta tecnología, en el cual se tiene una máquina gigante que puede construir una casa sin necesidad de ladrillos en un espacio de 70 o 100 m².