La impresión en 3D amplía el abanico de posibilidades de la formación universitaria

• La Universidad de La Laguna ya dispone de varias impresoras 3D para su uso en las aulas

Por Esmeralda Beltrán | San Cristóbal de La Laguna

La Universidad de La Laguna (ULL) ha instalado impresoras 3D en las aulas de las titulaciones de las ingenierías para mejorar el aprendizaje de sus estudiantes. Los docentes que imparten la asignatura de Expresión Gráfica, obligatoria en el primer curso académico en las titulaciones de Ingeniería Electrónica, Mecánica, Agrícola y Edificación, ofrecen contenidos teóricos y prácticos para que los estudiantes se familiaricen con este tipo de tecnologías. Es una innovación docente que facilita el desarrollo de conocimientos y competencias orientadas a facilitar la proyección profesional de los futuros egresados.

Las aplicaciones creadas por la empresa AutoDesk, que se basan en la creación de objetos en tres dimensiones, están a la orden del día. Internet ofrece programas diversos que permiten crear joyas, personajes, infraestructuras y artículos, entre otros objetos tridimensionales, que facilita la introducción de estas nuevas tecnologías en la rutina diaria. Autodesk, diseña sus aplicaciones para solventar las necesidades de cualquier ciudadano.

Una formación más sólida

Para solventar la escasez de recursos económicos, algunos profesores han adquirido set de impresoras 3D open-source, que posibilita la impresión de sus piezas para crear otras, y las han hecho ellos mismos para instalarlas en otros campus, por un valor próximo a los 100€. Su precio en el mercado varía entre 500€ y 1.000.000€, lo que hace más difícil la adquisición por la Institución.

Jorge Martín Gutiérrez, doctor en Ingeniería Mecánica y profesor de la ULL, enseña a sus estudiantes a diseñar objetos 3D en sus clases prácticas, para que puedan luego imprimirlos. Hablamos de imprimir objetos, no ya un papel. Afirma que “es una buena forma de aprender a diseñar. El alumno crea el prototipo, lo imprime y comprueba si se ha equivocado en algo. Es más sencillo que vean los contenidos teóricos de una forma práctica. Además, les ayuda a ver que lo que dibujan no se corresponde con la realidad.

El ingeniero Jorge Martín se desplazará al Departamento de Investigación de la empresa AutoDesk para trabajar con ellos en las aplicaciones que están diseñando. Estará en la fase de iniciación aportando sus conocimientos y, también, en la fase de usabilidad, para medir el nivel de dificultad que tendrá para los usuarios.

El proceso de impresión es sencillo. Con estas impresoras, utilizan como material el PLC (plástico) con un grosor entre 3 y 1.5 milímetros. En el proceso de impresión, el PLC se adentra en el cabezal mediante una bobina y, cuando la máquina adquiere la temperatura adecuada (200º C), se va fundiendo y crea capas, que se superponen hasta crear la forma deseada. La duración depende del  tamaño y la resolución, aunque suele tardar entre 20 minutos y 4 horas.

Impresora 3D open-source diseñada por alumnos de ingeniería para realizar sus proyectos. | Foto: Esmeralda Beltrán

Una simple prótesis puede ser diseñada por alumnos de Ingeniería Mecánica, y, además de reforzar la formación de los estudiantes, puede marcar un antes y un después en la vida de una persona. “Las tecnologías están a nuestra disposición, simplemente, tenemos que saber aplicarlas”,  señala Martín.

En el Grado de Arquitectura, la doctora Eulalia Rodríguez Fino, profesora de Expresión Gráfica de la ULL, apuesta por este método de enseñanza al considerar que “ayuda a los alumnos a adquirir mayores conocimientos en la percepción espacial". Añade que "con la impresora 3D se puede imprimir a escala la representación de una planta, detalles arquitectónicos, fachadas o maquetas para los TFG”. En esta titulación, la impresora open-source fue instalada hace unos meses y los profesores no han tenido tiempo aun de aprender su funcionamiento. Para la docente “no es una asignatura difícil, pero dominar el diseño exige mucha práctica. No hay duda de que las impresoras 3D suponen un avance que debemos incorporar a la formación de los fututo ingenieros", afirma Rodríguez.

La impresión 3D y las energías renovables 

Juan Carlos Ruiz Morales, doctor de Química de la Universidad de La Laguna (ULL), e investigador principal del grupo Nano y Microingeniería de Materiales, utiliza la impresión 3D para buscar la alternativa a las energías no renovables. Forman parte de un proyecto nacional I+D+I de la convocatoria Retos de la Sociedad 2015-2017. Gracias a su investigación llamada Reliable 3D Printed Energy Systems R3DES, disponen de un presupuesto de 550.000€ financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO).

El grupo de investigación está integrado por miembros de la ULL, de la Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM), de la Universidad de Málaga (UMA) y de la Universidad de Saint Andrews (Escocia). Emplea la impresión 3D en dispositivos energéticos y medioambientales, en la fotocatálisis de biodiésel y en pilas de combustible. Estas equivalen a las normales, pero en vez de usar los electrolitos, que se agotan con el tiempo y disponen de una potencia prefijada, utilizan biomateriales como el oxígeno y el hidrógeno, obtenido mediante paneles solares o placas de agua, que pueden llegar a generar hasta 0,07 voltios. Además, presentan la ventaja de no producir contaminantes y tener larga vida.

Jorge Martín: “El reto es lograr la impresión 3D con materiales resistentes como el hormigón o el oro, lograr imprimir tejidos humanos. La tecnología está, tenemos que saber aplicarla”

El buen funcionamiento de las pilas combustibles depende de su microestructura. El ser humano no puede verla a simple vista, necesita un microscopio. La base que separa los biomateriales es transparente, flexible, y tiene una estructura porosa que facilita el acceso de los gases. Todo el conjunto es diseñado mediante un programa informático, que después se imprime en tres dimensiones con material cerámico. En el proceso de impresión utilizan luces ultravioletas y una impresora que actúa superponiendo capas de 100 micras hasta obtener la forma de la pila. Posteriormente, es introducida en un horno a altas temperaturas.

Microestructura de la pila de combustible captada con un microscopio de barrido (SEM) | Foto: Juan Carlos Cruz Ruiz 

Para el investigador y docente Juan Carlos Ruíz “estas tecnologías facilitan nuestra labor. Puedes diseñar por el ordenador como quieres que sea la microestructura, cambiar el diseño y medir la estabilidad antes de imprimirla”. Este grupo de investigación dispone de varias impresoras 3D que ha adquirido con las ayudas obtenidas para sus proyectos. Entre ellas encontramos de láser, luz, yeso y plástico. Están instaladas en los laboratorios de la Facultad de Química y son usadas por el grupo aunque, en ocasiones, los alumnos las pueden utilizar para los Trabajos de Fin de Grado (TFG).

Las múltiples disciplinas que emplean esta técnica son el claro reflejo de las posibilidades que ofrece. Para los alumnos y alumnas que finalizan su carrera y trabajan en sus Trabajos de Fin de Grado (TFG) supone un gran avance. Este método de impresión facilita la labor, pues deben entregar un prototipo, hacer un análisis de deformación (resistencia) en el ordenador e incluso, presentar el dispositivo y su funcionamiento ante  el Tribunal. A su vez, este hecho ha modificado el sistema de evaluación a favor de los estudiantes, que optan a mejor nota, siempre y cuando utilicen las nuevas tecnologías con perspectiva y usando su imaginación.