La impresión 3D ya se conocía desde 1986 y se utilizaba a nivel industrial, pero se ha popularizado hace unos años gracias a su aplicación en la impresión casera o a pequeña escala, permitiendo la fabricación de objetos y piezas utilizando todo tipo de materiales. El proceso de impresión 3D consiste en crear diseños utilizando programas CAD que se escanean y se imprimen en tres dimensiones, capa por capa, en una impresora 3D. Muchos de estos diseños, están disponibles para su libre descarga en comunidades de intercambio de archivos en Internet. Las posibilidades son infinitas y todos los sectores, tanto industriales como artesanos, pueden fabricar piezas únicas reduciendo en costes de montaje y transportes. Además, el hecho de conseguir un método de manufactura que proteja cada vez más el medio ambiente, confirma que la impresión 3D constituye una nueva revolución industrial. A continuación, os contamos las ventajas y desventajas de la impresión 3D para el Medio Ambiente, así como os mostramos ejemplos de su aplicación.
Ventajas de la impresión 3D para el Medio Ambiente
La tecnología de fabricación 3D ha generado un gran impacto en la industria y está produciendo cambios en los métodos de fabricación tradicionales, introduciendo nuevas formas de producción y desarrollo de elementos. La calificación de la impresión 3D como ecológica, se debe a las ventajas que ésta supone con respecto al Medio Ambiente, en comparación a métodos de fabricación más tradicionales, las cuales son:
- La fabricación aditiva reduce el desperdicio: a diferencia de la fabricación convencional (sustractiva), la impresión 3D solamente hace uso del material que es necesario utilizar para cada capa del elemento a fabricar, y las piezas se fabrican sin necesidad de crear antes los moldes utilizados en la producción tradicional.
- La accesibilidad de las tecnologías 3D: ahora los fabricantes tienen la posibilidad de llevar a cabo la fabricación de elementos en la propia empresa, reduciendo, de esta manera, los desplazamientos y logística necesarias.
- Se fomenta el reciclaje de desechos plásticos: es posible reutilizar los residuos plásticos convirtiéndolos en otros filamentos de impresión para poder crear nuevos productos, favoreciendo así una economía circular.
- Reducción en el consumo de energía y emisiones: la fabricación aditiva permite que el proceso de elaboración, desde el diseño asistido por ordenador hasta la fabricación de la pieza final, se lleve a cabo en un tiempo inferior en relación con los de la fabricación tradicional. Por lo tanto, a menos tiempo de fabricación, menos energía y, con ello, se consigue también reducir las emisiones. Además, la maquinaria de impresión 3D consume menos energía que aquellas empleadas en la fabricación tradicional. Esto se debe a que las piezas pesan mucho menos, lo cual implica que las máquinas necesiten menos fuerza para ponerse en marcha y funcional.
- Reducción de los costes logísticos: el hecho de que podamos fabricar un elemento a partir de un diseño CAD, implica una reducción drástica de los costes de almacenaje y logística. Es decir, ahora podemos tener un stock digital y fabricar solo cuando necesitemos la pieza requerida. Además, al imprimir “in situ” la pieza cuando se necesita, se ahorra tiempo y transporte, si en su lugar se tuviera que pedir y encargar a una fábrica lejos y nos la tuvieran que enviar, con sus correspondientes emisiones.
- Reduce la obsolescencia programada de las cosas: con la impresión 3D podremos producir piezas que ya no se fabrican y alargar la vida de electrodomésticos y máquinas. Así, por ejemplo, si se nos rompe una pieza del lavavajillas podemos acudir a una de las muchas comunidades de Internet que ofrecen diseños de libre descarga, escanear la pieza, imprimirla en casa y dejar nuestro lavavajillas funcionando.
Ejemplos de impresión 3D ecológica
A continuación, os mencionamos algunos ejemplos de cómo la impresión 3D es ecológica y ayuda a las personas y al Medio Ambiente:
Ayuda en catástrofes naturales
Por ejemplo, la ONG Field Ready confió en esta tecnología para hacer conexiones de agua y arandelas después del terremoto de Nepal en abril del 2015. Producir piezas de repuesto ayudó a estas comunidades a reconstruir la infraestructura más rápidamente.
Crear viviendas económicas y sostenibles
La vivienda impresa en 3D se ha considerado como una alternativa a las viviendas de bajo coste. Una impresora 3D es capaz de construir una casa de una sola planta, en menos de 24 horas. En un pequeño pueblo en las afueras de Copenhague, Dinamarca, varios arquitectos han construido una casa con hojas de contrachapado impresas y moldeadas en una impresora 3D con material de bosques de gestión sostenible de Finlandia. Esta es una buena idea para los países en vías de desarrollo.
Solar Sinter 3D: Impresora 3D solar
Como la energía del sol es ilimitada y la arena de los desiertos abundante, Markus Kayser ha creado una impresora 3D que funciona con la energía limpia del sol y con un material biodegradable y no contaminante como la arena del desierto, para crear vasijas como estas.
Madera impresa en 3D
Se llama LAYWOO-D3 y es un material creado para imprimir madera en impresoras. Se compone de un 40% de restos de madera reciclada y un polímero para darle la consistencia de filamento flexible, y lo más increíble es que huele a madera. Con esto, seguro que se podrían salvar muchos árboles.
Coches que se imprimen
Aquí van dos ejemplos de coches que se han creado con impresión 3D. Uno de ellos, el Urbee, está diseñado por la empresa Kor Ecologic y se trata de un coche super moderno, ultraligero, híbrido de dos plazas, en el que todas sus piezas, incluso los cristales, están fabricadas en una impresora 3D.
Por otro lado, la asociación holandesa Clean2Antarctica desarrolló el Solar Voyager, un vehículo eléctrico y construido en gran>parte a partir de residuos plásticos reciclados y transformados en materiales de impresión 3D. Los fundadores de la asociación llevaron el vehículo en una expedición al Polo Sur en la Antártida.
Million Waves, transformar desechos plásticos en prótesis
El proyecto Million Waves apunta a transformar los desechos plásticos, especialmente los de los océanos, en prótesis impresas en 3D. Por ahora, el proyecto puede reciclar PET únicamente y convertirlo en un filamento de impresión: 30 botellas son necesarias para crear una prótesis, la cual es vendida por tan solo $45. El Proyecto Million Waves funciona a través de una aplicación móvil que conecta a las personas necesitadas con voluntarios que pueden hacer la prótesis en casa.
Arrecifes de coral impresos en 3D
El especialista en impresión de hormigón 3D XtreeE, instaló un primer arrecife de coral impreso en 3D en el Parque Nacional de Calanques, en el sur de Francia, para restaurar un hábitat ecológico en peligro de desaparición. Junto con su socio Seaboost, combinaron su conocimiento de impresión 3D en gran formato y la biología marina, para crear este impresionante arrecife impreso en 3D a partir de hormigón y que imita a uno de los hábitats más ricos del mar Mediterráneo.
Print your City, una iniciativa europea
Print your City utiliza impresión 3D de gran formato y convierte residuos plásticos en mobiliario urbano. El proyecto se lanzó inicialmente en Ámsterdam, donde se crearon varios bancos de 50 kilos con los residuos producidos por los habitantes de la ciudad. Este proyecto, está liderado por la asociación The New Raw, que ha extendido su iniciativa en Grecia, en Salónica. Los habitantes pueden acudir directamente a un laboratorio dedicado para reciclar sus residuos y así contribuir a relación entre la impresión 3D y la ecología.
Upprinting Food: residuos de alimentos transformados en pequeños snacks 3D
La holandesa Elzelinde van Doleweerd creó la empresa Upprinting Food, que imprime en 3D una variedad de pequeños bocadillos de alimentos desechados o dañados. Por ejemplo, a partir del pan duro, diseñó una pasta imprimible en 3D que luego se utiliza para crear un delicioso snack. Es capaz de obtener creaciones únicas y elegantes, que ocultan el origen de la materia prima utilizada.
Impresión 3D de prótesis para animales salvajes e impresión de plantas
Para ayudar a proteger y cuidar de la fauna salvaje, también se imprimen prótesis y elementos que les ayuden a continuar viviendo en libertad. Incluso también podemos ayudar a los ecosistemas vegetales, mediante la impresión de plantas, utilizando como material una mezcla de agua, arcilla y semillas vivas que den lugar a pequeños jardines.
Proyectos de reciclaje de plástico
Existen varios proyectos para reciclar materiales de plástico y convertirlos en filamentos para usar en la impresora 3D. Así, se pueden reciclar botellas de agua mediante extrusión y convertirlo en materia prima de otros objetos. En concreto, el proyecto holandés Precious Plastic, ha desarrollado máquinas que permiten que cualquier persona recicle plástico y organiza reuniones para explicar cómo usarlas. Todas las máquinas son de código abierto y se pueden ensamblar fácilmente en el hogar, lo que alienta a la mayoría de las personas a combatir la contaminación plástica.
Asimismo, también se puede reciclar el material sobrante después de haber impreso nuestras piezas, ya sean restos de filamentos, como piezas fallidas o incluso las bobinas de plástico en las que viene el filamento; gracias a proyectos como el canadiense ProtoCycler y el español 3R3D.
Por otro lado, y relacionado con esto, hay que mencionar que ya hay en el mercado distintos tipos de filamentos de plástico ecológico para impresoras 3D, los cuales están hechos de materiales reciclados o son biodegradables de forma natural.
Desventajas de la impresión 3D
Como hemos visto, la impresión 3D ofrece un gran abanico de posibilidades, donde solo hay que ser creativos y dejar volar nuestra imaginación para obtener nuevos objetos de manera sostenible. Sin embargo, en la impresión 3D nos encontramos con dos pequeños problemas o desventajas frente a la fabricación de piezas tradicional: la emisión de compuestos orgánicos volátiles y el alto gasto de energía de las impresoras en comparación con su rendimiento.
La liberación de compuestos órganos volátiles (VOC) relacionados con la tarea de impresión 3D, puede ser bastante peligrosa. Muchas impresoras de escritorio de fabricación comercial se basan en la extrusión y deposición de material termoplástico calentado, que, en el proceso de impresión, produce emisiones significativas de tamaño aerosol, denominadas partículas ultrafinas (UFP) cuyo diámetro es inferior a 100nm. Estas partículas, son importantes desde el punto de vista de la salud, porque se depositan en las vías respiratorias. Y a mayores, en el caso del plástico ABS, se generan además gases como monóxido de carbono y cianuro de hidrógeno, entre otros compuestos volátiles. Además, la temperatura de impresión y el tiempo, también tienen un mayor efecto en la emisión de COV.
Por su parte, los nanotubos de carbono empleados para agregar fuerza a los filamentos y hacerlos ligeros a la vez, así como también tienen propiedades interesantes para la industria, como conductividad y propiedades térmicas valiosas; emiten dos nuevos gases COV, lo que puede representar un peligro de inhalación para los usuarios que imprimen varios kilogramos de material de forma continua.
No obstante, y para no caer en el alarmismo, hay que indicar que los niveles de emisiones de partículas serían equivalentes a los de cocinar la comida en un horno de gas o eléctrico a baja potencia, y menores que los resultantes al cocinarla en estos dispositivos a alta potencia. De todas formas, muchos fabricantes ya tienen esto en cuenta y ofrecen protectores para impresoras 3D o impresoras con cubiertas y filtros; así como es importante tomar medidas de precaución, como utilizar la impresora en espacios ventilados.
Por otro lado, la impresión 3D sería más rentable para producciones a pequeña escala (menos de 1000 piezas al día), debido a su consumo de energía. Las impresoras 3D que usan calor o una fuente de energía (láser, UV) para derretir el plástico, consumen 100 veces más energía eléctrica que la fabricación tradicional para producir un objeto del mismo peso. Al comparar ambos procedimientos, la inyección en moldes produce 1000 piezas a la hora, mientras que la impresora de sinterización que utilizaron producía 100 piezas al día utilizando la misma cantidad de energía. Sin embargo, esto se podría solucionar si se utilizaran paneles solares como fuente de energía junto a las impresoras 3D.
Como conclusión de todo esto, la impresión 3D es una tecnología que ayuda al medio ambiente y que ha provocado un cambio en la forma habitual de fabricación. Tenemos que enfocar su desarrollo desde el punto de vista sostenible para cuidar del medio ambiente y nuestro planeta.
Fuentes: Dynapro3D, 3Dnatives y impresiontresde
