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Proyecto TPI Unal 2014 Grupo 7

Objetivo Edit

Realizar un estudio de factibilidad técnico-económica para un centro de impresión 3D en Bogotá.

Alcance Edit

El estudio de factibilidad estará dirigido a algunos de los nichos de mercado tales como arquitectura, diseño industrial y medicina, en Bogotá.

Problema Edit

El creciente desarrollo en tecnologías de la impresión 3D alrededor del mundo con múltiples aplicaciones en distintos campos, desde la ingeniería y la medicina, hasta la moda y la gastronomía, requiere la exploración para la creación de nuevos negocios utilizando esta novedosa tecnología. Por lo tanto, surge la necesidad de estudiar la factibilidad de la implementación de un centro de impresión 3D en Bogotá.

Metodología Edit

Puesto que el objetivo es determinar la factibilidad técnico-económica para la creacion de un centro de impresión 3D, la investigación se desarrollara con el esquema de proyecto factible, el cual se divide en tres partes: Estudio de mercado, estudio técnico y estudio económico-financiero.

Marco Teórico Edit

Modelo de Marco Lógico Edit

Es una herramienta para diseñar proyectos, verificar su proceso y comprobar que se estan alcanzando los objetivos. Es particularmente útil para la planificación de las actividades, recursos e insumos que se requieren para alcanzar los objetivos del proyecto.

Bajo esta temática, tenemos dos conceptos entre lo que se conoce como el enfoque del marco lógico (EML) y la matriz del marco lógico (ML). El enfoque incluye tanto el análisis de problemas como de las partes interesadas. Así mismo, el desarrollo de la jerarquía de objetivos y la selección de la estrategia de aplicación preferente. El producto de este enfoque analítico es la matriz (el marco lógico), que resume lo que el proyecto pretende hacer y cómo. Además, ayuda a determinar cuáles son los supuestos del proyecto y cómo los productos y resultados serán monitoreados y evaluados.

Impresión 3D Edit

Una impresora 3D es una máquina capaz de realizar "impresiones" de diseños en 3D, creando piezas o maquetas volumétricas a partir de un diseño hecho por computador. Surgen con la idea de convertir archivos de 2D en prototipos reales o 3D. Comúnmente se ha utilizado en la matricería o la prefabricación de piezas o componentes, en sectores como la arquitectura y el diseño industrial. En la actualidad se está extendiendo su uso en la fabricación de prótesis médicas, ya que la impresión 3D permite adaptar cada pieza fabricada a las características exactas de cada paciente.

El objetivo básico es diseñar el objeto 3D en cualquier software que se usa para modelar como AutoCAD, Solid Edge, entre otros, y así poder obtener un modelo 3D en físico. Se pueden hacer objetos de cualquier tamaño (dependiendo de los recursos disponibles), desde un tornillo hasta un edificio.

Tipos Edit

Existen varios tipos de impresión en 3D:

Modelación por deposición fundida Edit

Las máquinas de impresión que fabrican los objetos mediante la superposición de capas de materiales como plásticos o resinas.

Estos materiales se van uniendo formando capas pequeñas una encima de otra, y formando así un objeto en tres dimensiones. Se hace una analogía a la construcción de una edificio, en el cual se van colocando ladrillos, de abajo hacia arriba hasta que al final se obtiene el edificio requerido.

Impresión por inyección Edit

En esta clase de impresión se coloca una capa de polvo muy fina a la que un cartucho parecido al de las impresoras tradicionales, inyecta un pegamento para la parte que se quiere con relieve, al finalizar, se limpia la figura en 3D de todo el polvo que sobra.

También existen impresoras de Metal en 3D, este tipo de impresoras funcionan como las impresoras por inyección, solo que se utiliza polvo de metal (Polvo fino de acero inoxidable), y una vez terminada la pieza, esta se funde a altas temperaturas, para que obtenga una mayor consistencia y una mayor durabilidad, claro está todo este proceso tomará algún par de días.

Las impresoras 3D de fabricación tradicional Edit

En la cual se parte de un bloque de material, sobre el cual se empiezan a realizar operaciones quitando material hasta dejar la pieza que se quiere obtener.

Sinterización selectiva por láser Edit

La sinterización selectiva por láser (SLS) es la unión de la impresión 3D y el láser. El proceso es similar a la estereolitografía salvo que se sustituye la luz UV por un láser y que la cuba de líquido es una base en polvo. El mayor beneficio de SLS es la capacidad para producir piezas en una amplia variedad de materiales que van desde plásticos y cerámicas hasta metales. En algunos casos la tecnología SLS puede utilizarse en lugar de los procesos de mecanizado más caros.

Estereolitografía Edit

La estereolitografía (SLA) produce modelos mediante el trazado de un haz de luz UV sobre una base de una resina fotosensible que polimeriza con dicha luz. El principal beneficio de esta tecnología de impresión 3D es el alto nivel de detalle y el buen acabado superficial que se obtiene.

Laminado de objetos de fabricación (LOM) Edit

Son máquinas que cortan y pegan miles de hojas de material hasta crear la forma del sólido. MCOR Technologies ha lanzado una nueva impresora 3D que promete reducir drásticamente el costo de la impresión en 3D mediante el uso de papel A4 estándar como material de construcción.

Campos de Aplicación Edit

Arquitectura Edit

Un arquitecto holandés ha revelado sus planes de construir en 2014 los primeros edificios impresos en 3D del mundo, con formas inspiradas en paisajes terrestres. El arquitecto, Janjaap Ruisjssenaars, espera crear estos edificios en todo el mundo, que se estima costarán entre US$5,3 y US$6,7 millones. Según explicó, uno de los primeros podría convertirse en un museo de arte nativo en Brasil.

Por medio de su la web de su empresa, ha afirmado que la impresora 3D que emplearán usará arena y un agente aglutinante especial para crear "un material similar al mármol" que asegura, es más fuerte que el cemento. Pero estos edificios de 1.000 metros cuadrados todavía necesitarán refuerzos de ese material, explicó el arquitecto.

Hamburguesas Edit

Modern Meadow, un start-up en Estados Unidos, cree que puede crear carne cruda usando una bioimpresora 3D. Estos cortes de carne evitarían el sacrificio de animales.

Algunos investigadores ya han logrado imprimir chocolate y tartas de manzana. Pero Gabor Forgacs, de la Universidad de Misuri y coautor del proyecto, dice que bio-imprimir algo que viene de una criatura viva es mucho más difícil. "Cuando estamos imprimiendo material vivo, las células están vivas durante el proceso", dice. Forgacs afirma que él y su equipo ya han producido un prototipo, pero aún no está listo para el consumo.

Para crear carne a través de la bio-ingeniería, los científicos primero obtienen células madre u otras células especializadas de un animal a través de una biopsia. Las células madre son capaces de reproducirse muchas veces; una vez que se multiplican suficientemente, se ponen en un biocartucho. Así que en lugar de la tradicional tinta o un material como el plástico, el cartucho de la impresora 3D contiene bio-tinta hecha con cientos de miles de células vivas. Una vez impresas en la forma deseada, las partículas de bio-tinta se fusionan naturalmente para formar el tejido vivo.

La biotinta con varios tipos de células es impresa en moldes hechos de gel de agaar, una gelatina vegetal de origen marino. Después de unos días, la biotinta y el agaar se remueven. El tejido se pone en un bioreactor y se la da una estimulación de baja frecuencia para que la fibra del músculo madure. Uno de estos platos podría costar US$300.000, aunque con el tiempo podrían ser de venta común.

Protesis Edit

Un equipo de médicos de Holanda asegura haber sido el primero en trasplantar un hueso hecho en una impresora en tres dimensiones. Se trata de la mandíbula en una mujer de 83 años.

El trasplante fue llevado a cabo en Junio del año pasado, aunque sólo lo han hecho público hasta ahora.

Su nueva mandíbula pesa 107 gramos, un tercio más que la natural, pero los doctores dicen que no debería tener dificultad para acostumbrarse al nuevo peso. El equipo de médicos aseguró que espera que la técnica se vuelva algo común en los próximos años para beneficiar a muchos pacientes.

Moda y Diseño Edit

La tecnología de fabricación aditiva ya se ha ganado un espacio en esta industria, tanto así que ya existen ferias específicas y algunas marcas ya han decidido lanzar sus productos impresos.

En 3D Printshow, un evento realizado en Londres en Octubre de 2012, con base en las nuevas propuestas de esta tecnología, se pudo apreciar un desfile en el que se vieron creaciones impresas tridimensionalmente por varios diseñadores.

Impacto en la economía de los hogares Edit

El artículo de la CNN llamado At-home 3-D printing could save consumers 'thousands' nos informa acerca de una investigación la cual describe el impacto en la economía familiar de los hogares que puede llegar a tener la tecnología de la impresión 3D.

De acuerdo al artículo, investigadores de la Universidad Tecnológica de Michigan llevaron a cabo un estudio con de fin de descifrar cuánto dinero una familia promedio podría ahorrar imprimiendo objetos comunes, tales como partes de juguetes, en casa en lugar de comprarlos en tiendas o en la web.

Aunque imprimir objetos 3D requiere una gran inversión, dicen los investigadores. Las impresoras 3D de escritorio actuales cuestan entre US$ 350 a US$ 2,000. Para la investigación, los investigadores usaron una impresora RepRap de US$ 575 y seleccionaron 20 diseños 3D los cuales estan en la web y son de dominio público.

Luego de imprimir los 20 objetos, los investigadores calcularon el costo del plástico y energía, necesarios para el proceso de impresión, y lo compararon con los costos de las mismas versiones de los productos vendidas en tiendas de modalidad minorista. Por ejemplo, la perilla de la ducha cuesta US$ 2.53 imprimirla en la impresora, mientras que modelos muy similares se consiguen a US$ 8 a US$ 437 en el mercado.

Algunos de los resultados de la investigación establecen que el mayor ahorro puede surgir en objetos que son personalizados, por ejemplo las plantillas ortopedicas para calzado. Una sola plantilla puede llegar a costar US$ 500 a US$ 800 en una tienda convencional, sin embargo, cualquier persona podría crear una de ellas en la impresora 3D con un costo estimado de US$ 2. Para obtener el modelo se puede utilizar un escáner 3D, que sería la parte más complicada, pero una vez se tenga este modelo, el trabajo se reduciría a imprimir el modelo e inclusive se crear cualquier número de plantillas con este mismo.

Imprimir los 20 objetos utilizados en la investigación tomó alrededor de de 25 horas y un total de US$ 18 en plastico y energía. La cantidad ahorrada oscila entre US$ 294 y US$1,926, dependiendo de la calidad de los productos en las tiendas. Este ahorro se debe en gran parte a la posibilidad de conseguir los diseños 3D de los objetos en bases de datos en la web las cuales estan disponibles para cualquiera.

El artículo concluye mencionando que la tecnología de la impresión 3D ha mejorado considerablemente en los últimos años, modelos de impresoras 3D pensados para usuarios finales ya se han empezado a desarrollar los cuales se pueden operar con un entrenamiento mínimo. Además el acceso a una gran variedad de diseños 3D es cada vez más evidente, lo cual permite a cualquier usuario que no tenga conocimiento de diseño utilizar, descargar e imprimir estos modelos para su beneficio. Aunque el precio de las impresoras puede ser todavía un poco elevado, se podría pensar en tiendas locales especializadas en brindar este servicio a la comunidad.

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