Manufactura aditiva: ¿cuándo se originó?

En los últimos años, los términos y la tecnología de manufactura aditiva se han popularizado de manera global, y para muchos es una tecnología relativamente reciente. Pero, ¿desde cuándo data esta tecnología?

Antes de comenzar a narrar sus orígenes, es importante definirla de acuerdo con la norma ISO/ASTM 52900:2021: Manufactura aditiva es el proceso de unión de materiales para hacer partes desde datos de un modelo tridimensional, usualmente capa por capa, opuesto a las metodologías de manufactura sustractivas y formativas.

Con lo anterior de antesala, podemos rastrear la historia de la manufactura aditiva a finales del siglo 19 e inicios del siglo 20, con la introducción de mapas topográficos elaborados en capas que imitaban una superficie tridimensional. Aunado a esto, al lanzamiento de la patente de un método para su fabricación en el año de 1892 por Joseph E. Blanther marcaba una época importante para la manufactura de estos instrumentos, en la que seguirían apareciendo patentes hasta el año de 1979.

Por otro lado, en 1860 François Willème fotografía un objeto con 24 cámaras alrededor del mismo. Las siluetas de esas fotos fueron utilizadas después para crear un modelo físico, dando inicio a lo que se conoce como fotoescultura. Posteriormente, en 1904, Carlo Baese patenta un método para la creación de un objeto físico utilizando fotografías y luz graduada expuesta a una gelatina fotosensible e inicia así la era de la fabricación de capa por capa en la fotoescultura y da lugar a patentes relacionadas hasta 1951.

El origen de las tecnologías de manufactura aditiva modernas puede ser rastreado a partir del año 1951, con una patente de Otto John Munz, en la que se describe por primera vez un proceso muy similar a la estereolitografía que conocemos hoy. Su proceso consta de una serie de fotografías 2D impresas en una emulsión fotosensible, similar a las máquinas actuales. Cada capa era expuesta de forma individual y una plataforma de construcción iba bajando acorde con lo requerido. Sin embargo, la dificultad del proceso era que la imagen tridimensional se encontraba contenida dentro de un cilindro transparente, el cual después requería ser labrado para obtener la imagen.

Con la aparición de la computadora y durante las siguientes décadas a partir de la patente del proceso de estereolitografía (1951), continuamente aparecieron nuevas técnicas de manufactura aditiva:

• En 1971 Johannes Gottwald describe la fabricación de un objeto metálico mediante el sistema de inyección de tinta (inventado por Teletype en los sesenta) capa por capa.
• En 1980, Hideo Kodama describe dos métodos basados en la visión de Gottwald, utilizando un polímero termofijo –un plástico que solidifica con luz en lugar de metal.
• Kodama patenta el proceso en 1981, pero la falta de interés en el proyecto lo llevó a ser abandonado.
• En 1982, la compañía Raytheon patenta un proceso en el que usa metal en forma de polvo capa por capa para la fabricación de un objeto.
• En 1984, Bill Masters menciona por primera vez en la historia los términos “impresión 3D” en la patente de un proceso automatizado de manufactura.
• En 1984, otra patente en Francia describe la manufactura aditiva utilizando estereolitografía, pero al igual que el trabajo de Kodama, al no haber un interés comercial el trabajo fue abandonado.

Y a pesar de este gran avance, solo en 1987 se desarrolla el primer proceso de manufactura aditiva comercial. Todo comenzó con una patente del año de 1984, propiedad de UVP Inc. y licenciada a Charles Hull, en la que se describe un dispositivo para la producción de objetos tridimensionales mediante la técnica de estereolitografía. Hull utilizó dicha patente para formar la compañía 3D Systems, empresa que introdujo un proceso que solidifica pequeñas capas de un polímero líquido fotosensible por medio de un láser. Ese equipo se conoció como SLA-1, primer sistema de manufactura aditiva comercialmente disponible en el mundo.

Con la introducción del sistema SLA-1 en el mercado, numerosas tecnologías comenzaron a aparecer. En 1987, Carl Deckard funda la compañía DTM (Desk Top Manufacturing), que utiliza el dispositivo patentado por él mismo en el año de 1984, Sinterizado Selectivo Láser, y finalmente en el año de 1992 DTM posiciona su primer equipo en el mercado. En 1988, Scott Crump fundó la compañía Stratasys, y después, en 1989, patentó la tecnología de deposición de material fundido, tecnología que actualmente es una de las más utilizadas en el mercado. Pero solo en 1992 Stratasys introduce al mercado su primer producto conocido como 3D Modeler, e inmediatamente después, en 1993, presenta Benchtop.

Desde la introducción de los sistemas de manufactura aditiva al mercado, nuevas tecnologías e innovaciones sorprendentes son creadas año tras año, haciendo que la manufactura aditiva sea cada vez más viable para la producción y se convierta en un motor para el crecimiento exponencial de la industria.