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Hay quien asegura que vivimos un renacer tecnológico, la era del DIY y el código abierto. No en vano, la impresión 3D ha supuesto una pequeña revolución en sectores como la medicina, ortopedia, moda, arte o arquitectura. Y gracias a distintas modificaciones estructurales, a nivel molecular, hemos logrado replicar modelos con mayor resistencia, elasticidad o compatibilidad orgánica.

Pero cabe preguntarse, siguiendo la cadencia de aquel «Quis custodiet ipsos custodes?» del poeta Juvenal: ¿quién imprime a las impresoras? ¿Se construyen unas a otras?

Creando a la máquina creadora

No, las impresoras no se fabrican a sí mismas.

Aunque sí son capaces de imprimir prótesis, juguetería básica, vestidos hechos a medida, carcasas para teléfonos, comida, cámaras de fotos e incluso viviendas de bajo coste y alta eficacia. Existen tantas aplicaciones posibles que incluso se consideran un aliado clave en nuestra futura conquista espacial, en la fabricación de refugios a partir del regolito recogido de la superficie planetaria. Pero de esto hablaremos en otra ocasión.

BQ es conocida no sólo por su fabricación de smartphones y tablets, sino también por su línea de impresoras 3D, entre las que se encuentran la Hephestos 2, en honor al dios del fuego y la forja, una impresora de tipo DIY; o las Witbox, tanto el modelo Witbox Go! como su hermana mayor Witbox 2. En sus dos naves industriales en Noáin (Navarra) fabrican, almacenan y distribuyen para todo el mundo impresoras 3D y dispositivos de robótica educativa.

Aunque Madrid es el epicentro desde el que saldrán las más de 7.000 impresoras que venden al año a 53 distintos países, es en Noáin —junto con las bobinas de PLA procedentes de Huesca— donde se lleva a cabo todo el proceso de fabricación, testing y soporte técnico, hasta el OK final. Desde Xataka hemos estado presenciando, en vivo y en directo, cómo trabaja esta larga cadena con absoluta sincronicidad.

Como puedes ver en el vídeo de cabecera, su Witbox Go! incluye software propio y app para móviles, Zetup, facilitando el uso e incorporación en cualquier escenario: desde colegios hasta hospitales. Como tantas otras, esta impresora es resultado de un trabajo de ensamblaje milimétrico, de calibrado de ejes y una cadena de montaje bajo la atenta mirada de distintos departamentos. Ahora sí, pasajeros al tren: así es como se fabrica una impresora 3D Witbox Go!

Estación 1: montaje del extrusor

Impresión 3D con Witbox Go! de BQ

Comenzamos por el corazón del sistema. El extrusor de una impresora 3D hace referencia a la pieza o conjunto de piezas que toma el filamento de la bobina y la coloca sobre la zona de impresión. Y la extrusión es ese proceso de creación por el que el material se acumula y empuja creando una forma tridimensional a partir de capas bidimensionales. ¿Suena fácil?

Como la aguja de un tocadiscos haciendo sonar el vinilo, la precisión es la clave de todo. La impresora envía las órdenes capa a capa y el resto depende de este complejo mecanismo. Y de igual forma que al cambiar el cabezal de un tocadiscos, el sonido puede variar un montón, un extrusor puede ser muy diferente de otro: se adaptan al tipo de filamento y electrónica necesaria.

Eso sí: no todos los modelos de extrusión son idénticos.

Por un lado tenemos el modelo de extrusión directa. Es simple y efectivo. Bajo este modelo, el filamento pasa por unos engranajes en forma de poleas dentadas y un motor paso a paso va marcando el ritmo. Bajo este hay un hot-end, donde se encuentra el elemento calefactor y el sensor de temperatura —que incluye un ventilador de refrigeración—, para fundir el filamento a la temperatura adecuada y extruirlo sobre la boquilla de dicha aguja.

Impresión 3D con Witbox Go! de BQ

Por otro lado estarían los extrusores Bowden —el mismo que usa la Witbox Go!—, en honor al fabricante de bicicletas inglés Benjamin Bowden, muy similares pero con una variación determinante: el motor de empuje y el hot-end están separados, de modo que el filamento viaja de un punto a otro por medio de una tubería flexible. Gracias a esto, su sensibilidad es algo mayor.

En ambos casos, fabricar un módulo extrusor no es la parte difícil, sino integrarlo dentro del resto de elementos. El reto, por tanto, está en desarrollar un cabezal fiable, pequeño, ligero y seguro, donde mecánica, software de control, electrónica y materiales se engarcen correctamente, donde la distribución de temperatura y la refrigeración estén lo suficiente optimizadas para que los usuarios podamos olvidarnos de cualquier mantenimiento.

Como nos asegura Jon Goitia, director técnico 3D de BQ, el elemento principal es «un bloque de aluminio que integra los engranajes de tracción, el muelle que regula la presión, sensores de avance y presencia de filamento, y el motor que mueve todo el sistema». En el caso de la Witbox Go!, todas las piezas mecánicas son de metal, lo que aumenta la fiabilidad y reduce el mantenimiento.

Estación 2: montaje del núcleo XY… y Z

Impresión 3D con Witbox Go! de BQ

Todas las impresoras 3D deben mover un cabezal (boquilla) sobre distintos ejes para poder “dibujar” la pieza que van a imprimir. ¿Recuerdas aquello de alzado, planta y perfil en las clases de dibujo técnico del instituto? Pues lo mismo: los ejes se montan según las coordenadas X, Y y Z. Cada subconjunto se encarga de un plano en el espacio tridimensional.

El CoreXY es el subconjunto encargado de mover el cabezal sobre la base de impresión. En la creación 3D no es tan sencillo como oscilar de izquierda a derecha, también hay que ascender y descender. De esto se encarga el subconjunto del eje Z, la estructura responsable de subir y bajar la plataforma de impresión —no el cabezal—.

El eje central del conjunto Z es el husillo, un tornillo de giro infinito que «transforma la rotación del motor en un movimiento lineal. Esto permite posicionar la base de impresión a la altura adecuada con mucha precisión. Este módulo también integra un sensor que detecta que la base esté bien colocada, imanes para sujetarla, un limpiador de boquilla y un sistema que comprueba el desnivel de la base».

En los modelos comerciales, estos conjuntos se agrupan y ocultan para no mostrar los rieles. Como afirma Jon Goitia, esto les permite «optimizar el espacio y el peso del sistema, algo muy importante a la hora de hacer una impresora pequeña y estética, sin componentes mecánicos a la vista».

Estación 3: montaje de electrónica

Impresión 3D con Witbox Go! de BQ

Una vez montados el cabezal y los distintos ejes llega la hora de comunicar todos estos elementos sobre la misma caja. Y aquí entra en juego el circuito de control. Bajo la bandeja donde se depositarán las figuras creadas se esconde un subsuelo electrónico.

Efectivamente, estamos hablando del circuito impreso y la sección electrónica —desde transistores hasta interruptores— que mantendrá comunicación directa con la parte mecánica. Los elementos principales son el procesador, la placa Main Board y la fuente de alimentación. Una vez ensambladas, se procede a cargar el OS y firmware del sistema.

En el caso de las Witbox Go!, el ecosistema de software y firmware ha sido desarrollado por el propio equipo de BQ, con el objetivo de unificar herramientas y conseguir «una experiencia de usuario completa y sencilla que acerque la impresión 3D a todos», tal y como apunta el director técnico de BQ.

Estaciones 4 y 5: montaje final y QA

Impresión 3D con Witbox Go! de BQ

Con toda la estructura perfectamente ensamblada y en comunicación, llega la hora de cablear los tres subconjuntos anteriores y ajustarlos sobre la carcasa externa. En este punto, algunos modelados cambian a tenor del tipo de impresora pero en esencia el resultado es idéntico: comprobar que todo funcione.

A partir de aquí da comienzo una nueva aventura: los test de calidad y validación del firmware. Hasta ahora hemos hablado de partes electromecánicas, pero es al final de la línea de ensamblaje donde llegan las distintas pruebas de producción.

Las tecnologías pasan pruebas de concepto y prototipados iniciales para validar su correcto funcionamiento. «Si finalmente esas tecnologías son las seleccionadas, pasamos a optimizarlas, a refinar el sistema para que sea más rápido, más ligero, más fiable, más compacto y más preciso. Después, el producto pasa por etapas de validación de ingeniería, diseño y producción, donde se testea con miles de horas de impresión y se prueban todos los escenarios: temperatura, humedad, vibración, resistencia frente a golpes del packaging, etcétera».

Esta batería de pruebas se divide en dos grupos diferenciados: por un lado, las pruebas de funcionamiento de elementos y, por otro, las de impresión. En las pruebas de funcionamiento, como su propio nombre indica, se testea que todo funcione: ventiladores, finales de carrera, motores, sensores, etcétera. Con el OK de los resultados mecánicos llega el momento de imprimir las primeras piezas y cotejarlas con los modelos del software. Es en este momento donde se evalúa el rendimiento.

La pieza de impresión de prueba final se añadirá al pack de venta para que sea el propio cliente quien pueda certificar que el funcionamiento es correcto. La meta de una larga carrera: desde que un producto es ideado sobre papel hasta que se fabrica pueden pasar dos años. Una Witbox Go! operativa es resultado de «un proceso en el que intervienen los departamentos de diseño mecánico, hardware, software, diseño gráfico y marketing», como declara Jon Goitia.

Impresión 3D con Witbox Go! de BQ

¿Y qué procesos de certificación o estándares de calidad se llevan a cabo antes de convertir una impresora 3D en un modelo comercial? En primer lugar cabe destacar que todo el trabajo se ha llevado a cabo en un entorno controlado, en laboratorios donde se cumplen «con las normativas de seguridad mecánica, eléctrica y compatibilidad electromagnética. Todas las impresoras cumplen los marcados CE y FCC».

Entretanto, «dos grupos de betatesters y un equipo interno de QA (quality assurance) hacen llegar el feedback del usuario, reportan fallos y proponen nuevas características. Una vez lanzado el producto al mercado, seguimos muy de cerca a los clientes y enviamos periódicamente las actualizaciones de software y firmware para corregir cualquier incidencia que se pueda detectar».

Finalmente, el Departamento de Calidad es quien pauta si la máquina es apta o no. Y no sólo en funcionamiento, también en estética: fotos y embalaje son analizados para medir el ratio de rendimiento. Y esta es, a grandes rasgos, la travesía que han de pasar todas y cada una de las impresoras 3D bajo el sello de BQ. Y lo más alucinante: una Witbox Go! se fabrica en apenas 10-12 minutos.

Al menos hasta que logren fabricarse a sí mismas, claro.