¿Quieres imprimir en 3D piezas en un solo color o crear piezas en múltiples colores vivos? En los últimos años han surgido varios métodos nuevos para imprimir en 3D en color y las impresoras 3D más recientes se han vuelto más accesibles, dando a cualquier ingeniero, diseñador, creador de modelos o aficionado la capacidad de crear objetos con diversos tonos de color.
En esta guía, profundizamos en varias técnicas que se pueden usar para producir piezas impresas en 3D coloreadas, así como en las tecnologías y las aplicaciones de la impresión 3D en color.
Opciones para la impresión 3D en color
Hay varias opciones para producir piezas impresas en 3D coloreadas, desde el mezclado de colores a la igualación de colores, la impresión 3D a todo color, el pintado de piezas impresas en 3D y la impresión hidrográfica.
Impresión 3D con color directo y mezclado de colores
La impresión 3D con color directo, también conocida como impresión 3D multicolor, es la forma más básica de imprimir piezas en 3D con múltiples colores. Consiste en cargar materias primas coloreadas en la impresora. El modo más común de realizarla es usar filamentos coloreados en impresoras 3D que usan la tecnología de modelado por deposición fundida (FDM), que funde y deposita el filamento sobre el lecho de impresión.
Impresión 3D FDM en color. (Fuente: 3Dnatives).
Las impresoras 3D FDM pueden imprimir en un único color con un filamento coloreado, en dos colores si usan un extrusor doble o en varios colores y gradientes con el mezclado de colores, en función de cuántos filamentos puedan pasar al mismo tiempo por la impresora.
La principal ventaja de estas impresoras 3D multicolor es que son fáciles de usar y asequibles. Sin embargo, sus desventajas incluyen la incapacidad de conseguir un tono de color específico y líneas de capa visibles en la pieza final. Además, cuantos más extrusores tenga una impresora FDM, mayor será la probabilidad de que se produzcan errores de impresión. Además, las impresoras 3D FDM producen residuos o "caca de impresora" durante su ajuste, que no pueden eliminarse.
Este jarrón impreso en 3D tiene 195 g de material de desecho, mientras que para el jarrón en sí se han usado 185 g de material. (Fuente de la imagen: Tom's Hardware)
Impresión 3D con igualación de colores
Mientras que la impresión 3D con color directo solo ofrece opciones de colores comerciales, la igualación de colores permite crear piezas impresas en 3D en cualquier color personalizado.
Piezas impresas con la Form 4 y la Color Resin en colores personalizados.
En las impresoras 3D de estereolitografía (SLA) de Formlabs, la Color Resin ofrece la posibilidad de imprimir colores personalizados fabricados por encargo. La impresión 3D SLA solidifica cada capa de resina, lo que da lugar a piezas impresas en 3D con acabados de la superficie lisos y líneas de capa casi imperceptibles en colores que van desde tonos neutros con matices a otros más saturados e intensos.
De momento, la Color Resin V5 solo está disponible en EE. UU., aunque en un futuro próximo su disponibilidad se ampliará a otras regiones.
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Impresión 3D a todo color
La impresión 3D a todo color es el método de impresión 3D en color más versátil, ya que produce objetos con varios colores al mismo tiempo, obteniendo cualquier tono y creando piezas realistas.
A diferencia de los filamentos o la resina coloreados, el material que se usa para la impresión 3D a todo color no está coloreado de antemano, sino que el color se añade al material base durante el proceso de impresión, de forma parecida a cómo se hace en una impresora 2D.
Pieza impresa en 3D a todo color mediante inyección de aglutinante. (Fuente: Hubs).
Tecnologías como la inyección de aglutinante y la inyección de material pueden producir impresiones 3D a todo color. Sin embargo, estos procesos tienen un precio de acceso muy alto, lo que los deja fuera del alcance de la mayoría de los usuarios, mientras que solo hay un fabricante que ofrezca una impresora 3D FDM a todo color más asequible.
Pintado de piezas impresas en 3D
En ciertos casos, las impresiones 3D en color pueden carecer de los detalles o los colores vivos que busca un artista o diseñador. Pintar piezas monocromáticas impresas en 3D con pintura acrílica, al óleo o en aerosol, aunque requiere más tiempo, ofrece una solución económica y totalmente personalizada.
Comparación lado a lado del antes y después de pintar una miniatura de dinosaurio impresa en 3D mediante SLA.
Los modelos que necesitan un acabado perfectamente liso o detalles muy precisos pueden requerir técnicas de posacabado, como un lijado, una imprimación o usar un disolvente antes de pintar.
El lijado reduce las imperfecciones de la superficie y la imprimación rellena pequeñas grietas y agujeros. Además, algunas piezas impresas en 3D pueden necesitar una capa base para disminuir el color neutro de la imprimación antes de la aplicación de la pintura.
Ve o lee nuestra guía paso a paso sobre cómo imprimar y pintar piezas impresas en 3D.
Hidrografía para piezas impresas en 3D
La hidrografía, también conocida como hidroimpresión, impresión con agua o impresión por transferencia de agua, es un método común para aplicar diseños impresos a superficies tridimensionales. El proceso utiliza una impresora de inyección de tinta para imprimir una imagen en una película de alcohol polivinílico. La película se sumerge en agua y recibe un aerosol químico activador. Luego, la película de color se estira y se adhiere al objeto a medida que se sumerge lentamente a través de la película flotante.
Si te interesa este proceso, lee nuestra guía sobre patrones a todo color para impresiones 3D con hidrografía computacional.
Procesos de impresión 3D en color
Las tecnologías más usadas en la impresión en color son el modelado por deposición fundida (FDM), la estereolitografía (SLA), el sinterizado selectivo por láser (SLS), la fusión multijet (MJF), la inyección de aglutinante y la inyección de material. Veamos las ventajas y las desventajas de cada proceso.
FDM
El FDM o modelado por deposición fundida es una de las tecnologías más comunes y menos costosas en la impresión 3D para el consumidor. Las impresoras 3D FDM construyen piezas al derretir y extrudir un filamento termoplástico que un extrusor deposita capa por capa en el área de impresión.
Filamentos para impresión FDM en varios colores. (Fuente: All3DP.com).
El FDM se utiliza principalmente para la impresión de colores directos, con impresoras de un solo extrusor, o para la impresión 3D multicolor con impresoras de doble o múltiple extrusor.
La primera impresora 3D FDM a todo color fue la Da Vinci Color, con un filamento incoloro que se tiñe con cartuchos de inyección de tinta CMYK justo antes de ser extruido, para producir piezas coloreadas de forma similar a una impresora 2D en color.
SLA
La SLA o impresión 3D por estereolitografía utiliza un láser para curar resina líquida y convertirla en plástico endurecido en un proceso llamado fotopolimerización. Las piezas realizadas mediante SLA tienen la mayor resolución y precisión, los detalles más nítidos y el acabado más liso de todas las tecnologías de impresión 3D.
Piezas de SLA en color, impresas en 3D con la Color Resin V5 en la Form 4.
La SLA ofrece la posibilidad de igualar casi cualquier color personalizado utilizando la Color Resin, la primera solución de color personalizado para la impresión 3D SLA. Gracias a su acabado de la superficie liso, las piezas impresas con SLA también se pueden posacabar, pintar y utilizar fácilmente para aplicar hidrografía.
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SLS
El sinterizado selectivo por láser (SLS) es la tecnología de fabricación aditiva más común para aplicaciones industriales. Ingenieros y fabricantes de diversos sectores confían en la impresión 3D SLS por su capacidad de generar piezas resistentes y funcionales.
Las impresoras 3D SLS utilizan polvo de nylon blanco, gris o negro como materia prima. Si bien las piezas no se pueden imprimir directamente en color, se pueden teñir o pintar en el posacabado. Hay cuatro métodos de tinte, cada uno con ventajas y desventajas distintas según el proceso de trabajo y el presupuesto.
Tinte de impresiones 3D SLS: sus ventajas y su proceso de trabajo
En este libro blanco, examinaremos las consideraciones, las ventajas y las desventajas de teñir impresiones SLS, así como los métodos disponibles para ello. También ofreceremos un proceso de trabajo paso a paso, que incluye técnicas de preparación y opciones de acabado para después del tinte.
Inyección de aglutinante
La tecnología de impresión 3D por inyección de aglutinante es similar a la impresión SLS y MJF, pero utiliza un agente aglutinante con color en lugar de calor para unir material de arenisca en polvo.
Las piezas producidas con inyección de aglutinante tienen una superficie porosa y son muy quebradizas, lo que significa que este proceso se recomienda solo para aplicaciones estáticas, como la creación de figuras a todo color y modelos conceptuales.
Figuras impresas mediante inyección de aglutinante. (fuente: Shapeways)
Inyección de material
Las impresoras 3D de inyección de material y PolyJet combinan la impresión de inyección de tinta tradicional con el uso de resinas fotopolimerizables, depositando gotas del material sobre una plataforma similar a las de las impresoras 2D, para luego endurecer el material con luz ultravioleta.
Estos procesos ofrecen una infinidad de posibilidades de color y pueden crear piezas fotorrealistas con colores vivos. Sin embargo, las piezas tienen propiedades mecánicas deficientes, son sensibles al calor y el precio de entrada de esta tecnología es el más alto de todas las opciones de impresión 3D en color.
Impresión 3D en color con inyección de material. (Fuente: Hubs).
Comparación de procesos de impresión 3D en color
| FDM | SLA | SLS | Inyección de aglutinante | Inyección de material | |
|---|---|---|---|---|---|
| Resolución | ★★☆☆☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★★☆☆ | ★★★★★ |
| Precisión | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★★★★ |
| Acabado de la superficie | ★★☆☆☆ | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★★☆☆ | ★★★★★ |
| Facilidad de uso | ★★★★★ | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★★★☆ | ★★★★☆ |
| Diseños complejos | ★★★☆☆ | ★★★★☆ | ★★★★★ | ★★★☆☆ | ★★★★☆ |
| Descripción | El cabezal de impresión funde y extruye filamento termoplástico | Una fuente de luz solidifica resina líquida | Un láser o una fuente de luz sinteriza el polvo de nylon | Un agente aglutinante une el polvo de arenisca | Un cabezal de impresión similar a un chorro de tinta cura gotas de resina |
| Materiales | Filamentos termoplásticos | Variedades de resina líquida | Variedades de polímero en polvo | Arenisca | Variedades de resina líquida |
| Opciones de impresión 3D en color | Color directo, mezclado de colores o a todo color | Igualación de colores | Ninguno | A todo color | A todo color |
| Posacabado con colores | Pintura (requiere mucho posacabado) Impresión hidrográfica | Pintura Impresión hidrográfica | Tinte Pintura Impresión hidrográfica | Pintura Impresión hidrográfica | Pintura Impresión hidrográfica |
| Aplicaciones | Modelismo básico | Prototipado rápido, piezas de uso final, miniaturas y modelos, modelos médicos. | Prototipado rápido, piezas de uso final | Miniaturas y modelos | Prototipado rápido, miniaturas y modelos, modelos médicos. |
| Precio | Las impresoras FDM más asequibles y los equipos de impresión 3D tienen un precio inicial de unos 200 €. Las impresoras FDM de escritorio profesionales tienen precios que van de los 2000 € a los 8000 €, mientras que los sistemas industriales están disponibles desde 15 000 €. | Las impresoras 3D de resina de bajo coste están disponibles por precios que van desde los 200 a los 1000 €, las impresoras 3D SLA profesionales van de los 2500 a los 10 000 € y las impresoras 3D de resina de gran formato tienen precios que abarcan de los 5000 a los 25 000 €. | Las impresoras 3D SLS industriales para el banco de trabajo cuestan menos de 25 000 €, mientras que el ecosistema completo se vende por unos 50 000 € e incluye estaciones de gestión y limpieza del polvo de impresión. Las impresoras SLS industriales tradicionales se venden por precios que parten de los 200 000 €. | Las impresoras 3D a todo color se pueden conseguir desde 60 000 €. | Las impresoras 3D a todo color se pueden adquirir desde 50 000 € y las máquinas a gran escala están disponibles a partir de 100 000 €. |
Aplicaciones para la impresión 3D en color
La impresión 3D en color permite a los ingenieros y diseñadores ahorrar dinero y tiempo con prototipos estéticos e incluso piezas de uso final; a los cineastas, convertir modelos digitales en piezas de atrezo; a los modelistas, crear miniaturas coloridas; a los médicos, producir modelos anatómicos precisos, etc.
Prototipado
El prototipado rápido ayuda a las empresas a convertir sus ideas en pruebas de concepto realistas, transformar estos conceptos en prototipos de alta fidelidad que tienen el mismo aspecto y funcionalidad que los productos finales y llevar a los productos a lo largo de una serie de etapas de validación hasta la producción en masa.
El equipo de desarrollo de birdkids utilizó la impresión 3D SLA para crear prototipos en color.
Los modelos conceptuales en color pueden mostrar una idea a las partes interesadas, fomentar el debate e influir en la aceptación o el rechazo de la idea mediante exploraciones de bajo riesgo del concepto.
En etapas posteriores, los prototipos realistas en color pueden dar una mejor idea de cómo se verá el producto final y cómo interactuará el usuario final con él. La ergonomía, las interfaces de usuario y la experiencia general del usuario pueden validarse con prototipos estéticos impresos en 3D antes de dedicar un tiempo considerable al diseño y la ingeniería para desarrollar por completo las características del producto.
La impresión 3D por igualación de colores o la impresión 3D a todo color también permite a los equipos de desarrollo de productos experimentar con diferentes opciones de color y realizar estudios con los clientes antes de pasar a la producción.
Entretenimiento
En la industria del entretenimiento, las piezas de atrezo y los modelos impresos en 3D están desdibujando los límites entre los modelos físicos y los efectos digitales. Los artistas crean modelos realistas y detallados utilizando software de modelado 3D y luego les dan vida en cuestión de horas mediante la impresión 3D. Los procesos de impresión 3D de alta resolución, como la SLA, pueden reproducir incluso los parámetros más complejos de un diseño, como la textura de la piel.
Los utileros o atrecistas como Russell Bobbitt en las películas de Marvel y Jaco Snyman para la serie Raised By Wolves, al igual que el estudio de efectos visuales y diseño Aaron Sims Creative en el caso de Stranger Things, han adoptado la tecnología, ya que ahorra mucho tiempo en la fabricación de atrezo y fomenta la creatividad en el proceso de diseño. La creación se vuelve más flexible y fluida y el atrezo y los modelos pueden hacerse de una manera eficiente.
Miniaturas y modelos
Sin duda, la impresión 3D ha revolucionado la creación de miniaturas y figuras personalizadas, ya sea para modelismo, juegos de mesa, coleccionables u otras aficiones.
Como las impresoras 3D a todo color suelen estar más allá de lo que se puede permitir el presupuesto de los aficionados y los modelistas pintan los modelos a mano de manera tradicional de todas formas, la forma más popular de crear modelos coloridos es pintarlos después de la impresión 3D.
Por ejemplo, los artistas de Modern Life Workshop combinan el diseño de modelado 3D con la impresión 3D SLA para crear retratos hiperrealistas de celebridades. Los artistas utilizan el software de escultura digital a mano alzada ZBrush para crear modelos detallados en el ordenador. Después, imprimen los diseños en una impresora 3D SLA y pintan las piezas a mano.
Los artistas de Modern Life Workshop crean esculturas hiperrealistas con ZBrush y la impresión 3D.
En el mundo de los juegos de mesa, han surgido comunidades en Internet para juegos como D&D (Dragones y Mazmorras) donde los jugadores usan impresoras 3D para crear miniaturas, figuras, terrenos, paisajes y otros accesorios del juego que son únicos.
Las empresas profesionales de modelismo, como DM-Toys, también utilizan la impresión 3D para acelerar los ciclos de prototipado y producción de modelos personalizados.
Hasbro, la empresa global de juegos y entretenimiento, utilizó la tecnología para crear figuras Hasbro Selfie Series, un proyecto innovador para utilizar la impresión 3D para fabricar figuras de acción personalizadas a escala. Con la Selfie Series, los fans pudieron escanear su rostro con un dispositivo inteligente para que una figura de acción personalizada con su aspecto llegase a su puerta.
Modelos médicos y prótesis
En el sector sanitario, los radiólogos, cirujanos y profesionales biomédicos recurren cada vez más a la impresión 3D para crear modelos 3D precisos de características anatómicas que puedan utilizarse como herramientas de referencia para la planificación preoperatoria, la visualización intraoperatoria y la educación.
La impresión 3D permite a los profesionales médicos crear modelos complejos con detalles intrincados que serían imposibles de producir con otras tecnologías.
Un modelo de páncreas completamente coloreado que se produjo con impresión 3D SLA y luego se pintó con acrílico..
Los modelos en color con alto nivel de detalle son excelentes en programas de educación para residentes, donde cada vaso sanguíneo u órgano se puede imprimir directamente en 3D o pintar en diferentes colores para facilitar su visualización en el aula.
Además, los modelos quirúrgicos hechos a medida que se basan en datos de escaneo del paciente se están convirtiendo en herramientas cada vez más útiles en la práctica actual de la medicina personalizada y de precisión.
La impresión 3D ha hecho posible imprimir en 3D prótesis personalizadas diseñadas para la comodidad del paciente. Después de imprimirlas, las prótesis se pintan para ajustarlas a los pacientes, sea utilizando pinturas biocompatibles o pintándolas y cubriéndolas después con un sellador biocompatible para que la prótesis resultante pueda ser usada por la persona correspondiente.
El Dr. Travis Bellicchi imprimió en 3D una prótesis de mandíbula para el superviviente de cáncer Shirley Anderson con un proceso que lleva el nombre del paciente: la Técnica Shirley. Al otro lado del mundo, unos médicos de Singapur crearon una prótesis de nariz para J.F. Lian, superviviente de un cáncer de piel, pintando varias impresiones 3D para igualar el tono de piel de Lian.
Llevar el color a la impresión 3D
Técnicas como la impresión directa en colores personalizados o múltiples colores, el tinte, la pintura y la hidrografía permiten producir piezas impresas en 3D en color que tengan diversas propiedades mecánicas.
Las impresoras 3D de resina ofrecen superficies lisas a las que aplicar pintura o hidrografía y, en el caso concreto de las impresoras 3D de resina de Formlabs, se puede realizar una impresión directa en colores personalizados. Por otro lado, las piezas de SLS se pueden teñir, usando desde un color uniforme para toda la pieza hasta sombreados y efectos.
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