Un bolígrafo 3D es una herramienta de dibujo de plástico que le permite crear objetos tridimensionales. Se utiliza para la creatividad, el desarrollo de actividades con niños, la corrección de productos impresos con una impresora 3D y las reparaciones domésticas menores de artículos de plástico [1] . Gracias a la proliferación de bolígrafos 3D, ha surgido una nueva forma de arte: el arte con bolígrafo 3D (traducción: arte creado con un bolígrafo 3D).
El primer bolígrafo 3D del mundo, llamado 3Doodler, fue desarrollado por la empresa estadounidense WobbleWorks. La idea se les ocurrió a los fundadores de la empresa, Max Baugh y Peter Dilworth, cuando una impresora 3D se averió y fue necesario reparar un hueco en el modelo impreso [2] . Los ingenieros crearon un prototipo de bolígrafo de plástico y enviaron su proyecto a Kickstarter en 2013 con el objetivo de recaudar $30 000 para comenzar la producción. Como resultado del crowdfunding, se logró recaudar 2,3 millones de dólares, lo que evidenció el gran interés de la audiencia por el proyecto.
Tras el éxito de 3Doodler, empezaron a aparecer en el mercado bolígrafos 3D de otros fabricantes.
Según el principio de funcionamiento, los bolígrafos 3D se dividen en dos tipos: "calientes" y "fríos".
Los bolígrafos "calientes" están rellenos de termoplástico, que se suministra en forma de varillas o carretes de hilo. En la parte superior del cuerpo del bolígrafo 3D hay un orificio en el que se inserta el plástico. El mecanismo incorporado lleva automáticamente el plástico a la extrusora, donde se calienta y se alimenta caliente a través de la boquilla. El plástico fundido puede tomar cualquier forma y luego se solidifica rápidamente. Los elementos principales de un bolígrafo 3D "caliente": una boquilla, un alimentador de filamentos de plástico, un elemento calefactor, un ventilador para enfriar la parte superior de la boquilla y el bolígrafo en su conjunto, un microcontrolador para controlar el funcionamiento del ventilador, alimentador y elemento calefactor. Un bolígrafo 3D caliente requiere una fuente de alimentación (por lo general, se utilizan fuentes de alimentación convencionales con un convertidor de voltaje de 12 V).
El suministro de material se realiza pulsando el botón correspondiente. Algunos modelos están equipados con un regulador de velocidad de alimentación de plástico, un regulador de temperatura de calentamiento y una pantalla que muestra información sobre el modo seleccionado.
Muchos bolígrafos 3D tienen un botón de marcha atrás que le permite retirar fácilmente el filamento del bolígrafo.
Las ventajas de los bolígrafos 3D "calientes" incluyen peso ligero, compacidad, facilidad de uso, durabilidad de las artesanías, costo asequible de los consumibles. Como desventajas, los usuarios notan la presencia de cables y el calentamiento de la boquilla del mango a una temperatura alta.
El principio de funcionamiento de un bolígrafo 3D "frío" se basa en la extrusión de una resina de fotopolímero líquido , que se endurece a la salida bajo la influencia de un emisor ultravioleta. No hay elementos calefactores en dicho dispositivo, y el material de dibujo no tiene una temperatura alta. El dispositivo funciona sin cables, el consumo de energía se debe a la batería incorporada. Se inserta un cartucho de polímero líquido en la pluma. Para la mayoría de los bolígrafos 3D geniales, hay diferentes tipos de resinas disponibles: regulares, elásticas, magnéticas, luminosas, que cambian de color según la temperatura e incluso tintas para pintura corporal [3] .
El primer bolígrafo 3D del mundo que utilizó tecnología de fotopolimerización fue la marca CreoPop.
Las ventajas de los bolígrafos 3D "fríos" incluyen la ausencia de elementos calientes, la ausencia de ruido, el trabajo sin cables, la capacidad de utilizar una gran cantidad de resinas de fotopolímeros con diferentes propiedades [4] Entre las desventajas se encuentran el alto costo del bolígrafo y los materiales. , la fragilidad de las artesanías.
Los principales materiales utilizados en el funcionamiento de los bolígrafos calefactores 3D son los plásticos ABS y PLA [5] .
El polímero ABS se basa en compuestos derivados del petróleo. No se descompone, es muy duradero y, por lo tanto, se ha convertido en el material más común para la impresión 3D [6] .
Beneficios incluidos:
Las desventajas del material incluyen un ligero olor específico cuando se calienta, por lo que se recomienda su uso en áreas ventiladas.
El plástico PLA es una polilactida orgánica y biodegradable hecha de caña de azúcar o maíz.
En la industria de la impresión 3D, el plástico PLA ha encontrado una amplia aplicación debido a sus propiedades:
La principal desventaja del plástico PLA es la fragilidad de los artículos fabricados con él. Los productos elaborados con este polímero comienzan a desintegrarse gradualmente después de un año. El segundo inconveniente importante es la mayor fragilidad, por lo que este tipo de plástico se recomienda para usuarios experimentados de bolígrafos 3D.
Funde a baja temperatura (60°C). Más duradero que el plástico PLA y no tiene un olor fuerte cuando se calienta, a diferencia del plástico ABS, pero es más caro.
flexibleSe funde a las mismas temperaturas de 0 a 5 grados, pero después de enfriar conserva la flexibilidad y la ductilidad: la resistencia a la fatiga es mayor. Adecuado para crear estuches, carteras, llantas de autos de juguete [4] .
Los bolígrafos 3D también pueden ser compatibles con otros materiales: policarbonato, nailon, etc. Esto requiere la capacidad de controlar con precisión la temperatura de calentamiento del material, lo que conduce a un aumento significativo en el costo de un bolígrafo 3D.
Los bolígrafos 3D de tipo calefacción son aparatos eléctricos, por lo que puede trabajar con ellos solo después de leer el manual de instrucciones. Dado que los bolígrafos 3D calentados tienen elementos calientes, se requieren ciertas precauciones al manipularlos. Los niños deben ser supervisados por adultos cuando operen este equipo.
Los bolígrafos 3D que utilizan tecnología de fotopolimerización se posicionan como seguros debido a la ausencia de elementos calientes, pero su uso también requiere precauciones. Dado que el material se endurece bajo la influencia de la radiación ultravioleta, que es dañina para los ojos, es necesario tomar descansos en el trabajo y seguir estrictamente las instrucciones de los fabricantes [7] .