Manufactura de Modelo Anatómico a Través de Fabricación con Filamento Fundido

Impresión 3D de Mandíbula Humana

Hemos llegado a la parte final para la generación de un modelo tridimensional tangible con el cual podemos trabajar físicamente, pasamos desde un conjunto de datos radiográficos DICOM, pasando por un modelo tridimensional virtual y ahora vamos a fabricarlo con una impresora 3D.

Posterior a la generación de un modelo tridimensional virtual, sumado al proceso de eliminación de artefactos y suavizado de superficie, el archivo STL debe ser materializado para la obtención de un modelo físico.

En el mercado existen múltiples tecnologías de prototipado rápido o impresión tridimensional, el presente trabajo se enfoca en la tecnología de Fabricación con Filamento Fundido o Fused Filament Fabrication (FFF).

La forma en que la tecnología de manufactura FFF trabaja consiste en la extrusión de plástico fundido desde filamentos sólidos, en donde se van depositando capas de material para así generar un modelo tridimensional (1).

El material empleado por la máquina utilizada (Makerbot Replicator 2) es el Ácido Poliláctico o Polylactic Acid (PLA), este material es un biopolímero termoplástico biodegradable de alta resistencia mecánica y baja toxicidad (2,3)

Impresión 3D de Mandíbula Humana

La tecnología de manufactura FFF junto con PLA ha demostrado tener resultados comparables con soluciones de manufactura más costosas (4).

Cabe mencionar que el archivo en formado STL debe ser interpretado por un programa computacional compatible con la máquina a utilizar, por lo que varía en función de la tecnología y la marca comercial utilizada. En general el pool de programas computacionales presentes en el mercado actual genera a partir de un archivo STL la ruta específica que debe seguir la máquina para lograr materializar el modelo tridimensional virtual.

A continuación se describe el programa computacional que utiliza la marca MakerBot:

Makerbot Desktop

Este programa computacional (www.makerbot.com) especialmente diseñado para funcionar con la marca MakerBot tiene la capacidad de importar archivos en formato STL e interpretarlos para el posterior envío a la impresora.

MakerBot Desktop genera las rutas que debe seguir la impresora además de un sistema de soportes de impresión (Figura 1). Los soportes de impresión tienen la función de impedir que el filamento fundido que se está extruyendo no caiga sobre la base cuando los diseños de la pieza a manufacturar son muy irregulares, el soporte generado por el programa computacional se ajusta precisamente a las características del modelo de máquina específico.

Previsualización de cómo será impreso el modelo tridimensional, nótense los soportes que sostienen partes de la estructura
Figura 6 Previsualización de cómo será impreso el modelo tridimensional, nótense los soportes que sostienen partes de la estructura
Aspecto del modelo tridimensional manufacturado habiendo removido los soportes
Figura 2: Aspecto del modelo tridimensional manufacturado habiendo removido los soportes

Referencias

  1. Gonzalez SR, Bennett DB. 3D Printing: A Practical Guide for Librarians [Internet]. Rowman & Littlefield Publishers; 2016. (Practical Guides for Librarians). Available from: https://books.google.cl/books?id=2Ql7CwAAQBAJ
  2. Athanasiou KA, Niederauer GG, Agrawal CM. Sterilization, toxicity, biocompatibility and clinical applications of polylactic acid/polyglycolic acid copolymers. Biomaterials. 1996;17(2):93–102.
  3. Sin LT, Rahmat AR, Rahman WAWA. Polylactic Acid: PLA Biopolymer Technology and Applications [Internet]. William Andrew; 2012. (PDL handbook series). Available from: https://books.google.cl/books?id=uaZl2ZZ1JuAC
  4. Petropolis C, Kozan D, Sigurdson L. Accuracy of medical models made by consumer-grade fused deposition modelling printers. Plast Surg (Oakville, Ont) [Internet]. 2015 [cited 2016 Jul 10];23(2):91–4. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26090349

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