2014: ¿llegará la esperada explosión de las impresoras 3D?

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2014: ¿llegará la esperada explosión de las impresoras 3D?

Hoy, 31 de diciembre, es para todos un día de recapitulación y de buenos deseos para el año que entra. Y en el caso de la impresión 3D, 2014 trae una importante noticia, y es la expiración de varias patentes referidas a esta tecnología, tal y como contaba en este mismo blog un post anterior.  Hace tres días, un artículo de 3D Printing Industry se hizo eco de esta noticia, enumerando y describiendo algunas de las patentes que “morirían” en los siguientes meses, y lo hemos considerado lo suficientemente interesante para traducir un resumen del mismo.

Un hecho que quizás algunos no conozcan es que la impresión 3D no es en realidad una novedad, sino que ya tiene 30 años, pero ha sido en 2013 cuando esta tecnología ha recibido una gran atención de los medios. A pesar del despliegue mediático, sin embargo, el uso de estas máquinas no es todavía algo común, pero, ¿¿ qué es lo que la frena? Los defensores de las patentes afirman que ” la propiedad intelectual dirige la innovación creando competición, y favorece  los avances tecnológicos debido a la necesidad de subterfugios  e ingenios para evitar violar esa misma propiedad intelectual. En los EEUU,  la protección de la propiedad intelectual está incluida de hecho en la Constitución. A día de hoy, cualquier gran compañia  dirá que el monopolio limitado de una patente o copyright les proporciona una posición de salida avanzada, y en último lugar, favorece la innovación y la competición. Recientemente, algunos innovadores han retado esta creencia, argumentando que la propiedad intelectual cercena la innovación. Aplicando este razonamiento a la impresión 3D, afirman que las patentes frenan la innovación en estas tecnologías y debido a que las compañias temen ser demandadas, no emplean los recursos necesarios para investigar y desarrollar la tecnología.  Esto minimiza la competición. lo cual mantiene los precios altos y  genera barreras para mantener a los nuevos proveedores y otros  productos más baratos  fuera del mercado. Por el lado contrario, otros argumentan que lo único que frena la impresión 3D es la propia tecnología: las impresoras son muy lentas, o demasiado difíciles de manejar, o no son capaces de imprimir los objetos que la gente realmente quiere, en parte debido a las limitaciones en los materiales.

De cualquier modo, igual  que ocurre con los smarphones, la guerra por las patentes en el campo de la Impresión 3D es real, así como la amenaza de litigios cuando se viola cualquier pequeño párrafo de las mismas. Y si no, que se lo digan a Formlabs Inc, que reuníó millones para su impresora 3D Form 1 a través de la plataforma de crowdfunding Kickstarter, y ambas acabaron siendo  denunciadas (dos veces, en Cortes distintas) por 3D Systems por violar, según esta última compañia, algunos de los artículos de la patente que poseían. De acuerdo con Formlabs, no había impresoras 3D de bajo coste que reunieran los estándares de calidad de los diseñadores profesionales, por lo que “tras un gran esfuerzo de investigación, ingeniería y experimentación , consiguieron hacerlo posible a un precio mucho más bajo, convirtiendo esta tecnología en algo disponible para todos”. No vamos a traducir aquí los párrafos infrigidos, aunque si alguien tiene la curiosidad, se trata de la Patente nº. 5,597,520 ( la Patente  ’520 ),y de los párrafos 1 y  23. Tras retirar la primera denuncia de forma voluntaria en la corte de un estado, 3D systems volvió a denunciar el mismo día en otro Estado, esta vez alegando que se incumplían 8 patentes más. Estos casos ilustran porqué muchos creen que el fin de las patentes abrirá la puerta a avances en la tecnología: los inventos cuya patente haya expirado están disponibles de forma libre para el uso de cualquiera, lo que puede llevar a una nueva inversión, innovación y competición. Un claro ejemplo lo tenemos en la impresoras de material fundido (Fused Deposition Modeling, FDM) cuya patente ya expirada  es la causa aparente del boom de máquinas que usan esta tecnología.  Antes de que estas patentes expiraran, estas impresoras costaban miles de dólares; unos pocos años después, las máquinas de FDM cuestan cientos de dólares y la comunidad open-source ha abrazado esta tecnología. Aunque puede discutirse que el crecimiento se deba a la expiración de tales patentes, la corriente “post-expiración” de impresoras 3D a nivel consumidor da una justificación a quienes  creen que las patentes frenan esta tecnología. La expiración de las patentes sobre estereolitografía podrían generar un boom aún mayor en las nuevas impresoras 3D.  Pero, ¿cuales son las patentes que van a caducar? A continuación damos una lista y una descripción general de cada una de ellas.

Patentes clave

Hay que tener en cuenta, que a pesar de que las patentes puedan expirar, las compañias protegen de forma continua diferentes mejoras y nuevas aplicaciones de las mismas, por lo que es conveniente estudiar de forma detallada cada patente y su ámbito de aplicación, así como las patentes nuevas que puedan irse generando. La lista de patentes se enumera en orden cronológico basado en la fecha de expiración. No obstante, estas fechas son aproximadas y se dan con fines orientativos, pudiendo variar en cualquier momento.

5,569,349- Expirada el 29 de octubre 2013. Datos de asignación actual no disponibles

La patente nº  5,569,349 para Almquist et al. titulada  “Estereolitografía térmica”  se refiere a un aparato y un método para fabricar objetos tridimensionales a través de los principios de la estereolitografía usando materiales fluidos. La patente también afecta a la rápida sustitución del material a través de la fabricación y el uso de materiales de soporte que son eliminados de forma sencilla al acabar la pieza. Usando un CAD, el aparato dirige el extrusor para dispensar material de forma selectiva en las zonas adecuadas para formar la pieza. El fluido se corta permitiendo que el material se endurezca y la siguiente sección se forma de la misma manera. Para las partes que necesitan soporte, un segundo material (cera, termoplástico, pegamento fundido) puede ser aplicado para llenar los huecos, Al usar un segundo material con un punto de fusión diferente, este puede ser eliminado más fácilmente en la pieza final

  5,587,913 – Expirada el 14 de diciembre de  2013. Asignada a Stratasys

La patente nº  5,587,913 para  Abrams et al. titulada “Método que emplea geometría bidimensional secuencial de producción de carcasas para fabricación mediante un sistema de prototipado rápido” se refiere a un método para producir objetos tridimensionales usando especificaciones generadas por un ordenador de un objeto sólido, dejando las fases de planificación y construcción en una base capa a capa. Dado que este método no requiere una evaluación explícita de la carcasa completa, reduce el tiempo total requerido para generar una pieza. El método puede utilizarse con datos CAD y STL y puede también usarse para objetos no planos.

5,597,589 –Expira el 28 de enero  de 2014. Asignada a DTM Corporation

La Patente 5,597,589 para  Deckard  titulada “Aparato para producir partes por sinterización selectiva” describe un aparato para producir un objeto 3D a partir de polvo. El aparato contiene los medios para dispensar de forma sucesiva capas de polvo en una superficie, una fuente de energía (como un láser) y un controlador para dirigir la energía a los lugares de la capa de polvo que desean fundirse para producir una capa transversal del objeto a construir. Para evitar los daños, el aparato posee un control de temperatura para moderar la diferencia de temperatura entre las partes fundidas y las partes no fundidas.

 5,609,812 – Expira el 11 de marzo de  2014. Datos de asignación actual no disponibles

La patente nº 5,609,812 para  Childers et al. titulada “Ḿétodo para construir un objeto tridimensional por estereolitografía” se refiere a un método para producir un objeto tridimensional usando un medio solidificable por exposición a estimulación sinérgica (como radiación  UV o IR). La invención mejora por un método estereolitográfico conocido que supone exponer de forma selectiva capas de material a un rayo de estimulación sinérgica en un patrón  para construir el objeto capa a capa, donde el patróon incluye zonas de exposición definidas por vectores. La mejora definida por esta patente comprende un método para identificar el punto final de un primer vector y el de comienzo de un segundo vector, escaneando a una velocidad fijada a lo largo del primer vector, frenando mecánicamente la exposición a la estimulación y desbloqueándola de nuevo al llegar al punto de comienzo del segundo vector, que se escanea de nuevo a velocidad constante.

 

5,609,813 – Expira el 11 de Marzo de 2014. Datos de asignación actual no disponibles

La patente No. 5,609,813 para  Allison et al.  titulada  “Método para fabricar un objeto tridimensional por estereolitografia”  describe un aparato y método para producir un objeto 3Da partir de un medio solidificable por exposición a estimulación sinérgica, Este método supone la deposición de un material fluido, generando y secuenciando un patrón de zonas de exposición para cada capa que se corresponde con la sección transversal del objeto, y exponiendo dicho patrón a la estimulación sinérgica para formar una capa del objeto, Este proceso se repite hasta que el objeto final está formado, pero en este caso la secuencia de alteración del material es diferente en al menos una de las capas.

5,610,824 – Expira el 11 de marzo de  2014. Asignada a 3D Systems

La Patente  No. 5,610,824 para  Vinson et al.  titulada “Producción rápida y precisa de partes estereolitográficas” se refiere a un aparato y un método para producir un objeto 3D a partir de un medio que es solidificable por exposición a radiación.  El método consiste en un contenedor con el medio  y la generación de un rayo de radiación, que tiene dos intensidades diferentes, hacia e medio. Esto puede ser útil para objetos grandes y complejos, donde se requiere un láser más potente.

 

5,503,785 – Expira el 2 de junio de  2014. Asignada a  Stratasys

La patente nº. 5,503,785 para Crump et al. titulada “Proceso de remoción de apoyos para FDM” describe un proceso para producir objetos tridimensionales que tienen porciones extra suspendidas en el espacio. El proceso implica la deposición de un primer material solidificable en un patrón predeterminado para formar múltiples capas que definen un objeto 3D y una estructura 3D adicional de soporte. La estructura 3D de soporte yace bajo las porciones en suspensión del objeto, que requieren soporte durante la suspensión. Se deja un espacio entre la parte inferior de tales porciones y la parte superior de la estructura, Un segundo material, con distinta composición, se deposita en este espacio de forma coordinada con el primer material, creándose una unión que puede romperse  y separarse de la pieza final.

5,637,169 – Expira el 10 de junio de  2014. Datos de asignación actual no disponibles

La patente . 5,637,169 para  Hull et al. denominada “Método para construir objetos tridimensionales con láminas” se refiere a métodos de producción de objetos tridimensionales usando radiación. Uno de los métodos implica la deposición de hojas de un material capaz de solidificar de forma selectiva, en una superficie de trabajo, formando secciones transversales sucesivas de un objeto a traves de la exposición a radiación electromagnética.  Tras la solidificación de una lámina, las zonas no expuestas se eliminan y se repite el proceso de forma reiterativa. Se incluyen dos procesos relacionados, siendo las principales diferencias entre ellos que uno incorpora láminas de material insoluble que se convierten en solubles por exposición a la radiación electromagnética, mientras que en el otro las hojas pueden cortarse de forma selectiva al exponerse a la radiación.

5,639,070 – Expira el 17 de junio de  2014. Asignado a la  DTM Corporation

La patente  No. 5, 639,070 para  Deckard titulada “Método para producir piezas por sinterización selectiva” describe un método para producir piezas 3D a partir de polvo. El método implica la deposición de polvo en un área objetivo y la proyección de energía, como un rayo láser, a las zonas seleccionadas para fusionar el polvo en una sección transversal de la pieza, dejando libre el resto del polvo; la operación se repite con una segunda capa sobre la primera, exponiéndolas a calor pero no hasta la temperatura de sinterización. Posteriormente se vuelve a aplicar el láser para fusionar esta capa a la anterior. El proceso se repite hasta terminar la pieza tridimensional.

5,494,618 – Expira  el 17 de junio de  2014. Asignada a 3D Systems

La patente nº  5,494,618 para Sitzmann et al. titulada  “Aumentando el rango útil de fotoiniciadores catiónicos en estereolitografía” describe un proceso de estereolitografía en el cual un objeto 3D es construido polimerizando monómeros catiónicos por la acción catalítica de fotoiniciadores activados por un rayo móvil de luz UV, como por ejemplo un láser de Argón. Los monómeros pueden ser de éteres de vinilo y epóxidos, que hacen posible el curado rápido de los éteres de vinilo mientras que las superficies epóxicas quedan sin curar  en este paso, siendo curadas en un paso  posterior El proceso reduce la profundidad del curado y por lo tanto permite la producción de capas de polímero más precisas.

 

5,651,934 – Expira el 19 de julio de  2014. Datos de asignación actual no disponibles

La patente No. 5,651,934 para Almquist et al. titulada “Recubrimiento de capas estereolitográficas” se refiere a un método para formar objetos 3D añadiendo capas subsecuentes a capas anteriormente formadas. El método requiere proporcionar un volumen determinado de un medio capaz de transformarse físicamente de forma selectiva al ser expuesto a una estimulación sinérgica, formando un recubrimiento uniforme sobre una capa anterior, suavizando la superficie del material. La estimulación sinérgica se aplica al material de construcción para formar la capa siguiente, repitiéndose el proceso para formar la pieza completa. La patente también afecta al aparato que posibilita el proceso mencionado.

5,555,176 – Expira el 19 de octubre de  2014. Asignada a Jerry Zucker

La patente nº 5,555,176 para  Menhennett et al. titulada “Aparato y método para construir artículos tridimensionales usando ráfagas de microgotas” describe un aparato y un método para producir objetos 3D usando ráfagas sucesivas de material fluido. El aparato incluye una plataforma donde se localizan las partículas, un  dispensador de material, que puede ser una pistola con un activador piezoeléctrico, y medios para posicionar el dispensador según determinado patrón. Además de estas componentes mecánicas, el aparato incluye también el procesador para controlar el dispensador y los medios de posicionamiento. El procesador puede incluir además un controlador de ráfagas, para depositar tanto series de ráfagas como formar las esquinas de los objetos. En contraste con otros métodos de deposición gota a gota, cada ráfaga del aparato está formada por multitud de gotas sucesivas disparadas rápidamente una tras otra, de forma que todas ellas se combinan en el objetivo.

 

5,572,431 – Expira el 19 de octubre de 2014. Asignada a  Jerry Zucker

La patente nº 5,572,431 para Brown et al. titulada  “Aparato y método para normalización térmica en la fabricación de objetos tridimensionales” se refiere a un aparato y un método para fabricar objetos 3D solidificando materiales de construcción por medio de una fuente de calor.

El método se basa en la deposición de un material sobre una plataforma para construir un objeto por capas que solidifican tras la deposición. El objeto se calienta posteriomente y derretido, de modo que vuelve a ser fluido y determinadas partes son remodeladas. Este proceso produce un objeto que refleja de forma más precisa las coordenadas predeterminadas y elimina las irregularidades en la superficie. El aparato incluye una plataforma y dispositivos para la inyección del material sobre la plataforma, además de una fuente de calor, y medios de posicionamiento para calentar el objeto en las zonas deseadas, remodelando las porciones previamente solidificadas.

 

5,529,471 – Expira el 3 de febrero de 2015. Asignado a la  Universidad  del sur de California

La patente nº 5,529,471 para  Khoshevis (profesor del que hablábamos en un artículo anterior sobre construcción por contorno) titulada  “Aparato y método de fabricación aditiva” describe un aparato para producir objetos tridimensionales usando técnicas dde fabricación aditiva.

El aparato incluye dos extrusores para deposición de materiales fluidos, dos medios de suministro del material para cada extrusor, y dos controles para mover y posicionar los extrusores respecto al objeto a producir. Además, el aparato incluye palas que posibilitan la fabricación rápida de cualquier superficie suavizada con mayor precisión que otros métodos. Las palas permiten crear distintas formas actuando por si solas, en vez de la gran variedad de herramienrtas que se necesitan en otros métodos de escultura y enlucido tradicionales.

 

5,733,497 – Expira el 20 de marzo de  2015. Asignada  DTM Corporation

La patente  No. 5,733,497 para McAlea titulada “Sinterización láser selectiva con material de plástico compuesto”  describe un método para producir objetos 3D usando materiales en polvo fusionados. El método implica la aplicación de una capa de polvo de composite en una superficie, donde el polvo está compuesto por polímeros y material de refuerzo. Tras aplicar el polvo, una fuente de energía, tal como un rayo láser, se dirige a zonas seleccionadas de la capa formando una sección transversal del objeto. Este proceso se repite capa a capa y el polvo restante se elimina posteriormente dejando el objeto terminado,

5,762,856 – Expira  el 9 de junio de 2015. Asignada a 3D Systems

La patente  No. 5,762,856 para Hull titulada  “Método para producir objetos tridimensionales por estereolitografía” describe un método para producir objetos tridimensionales a partir de un material capaz de solidificar al ser expuesto a radiación o estimulación sinérgica. El método implica la utilización de un baño de curado en un contenedor especifico y la exposición a calor o estimulación para formar una capa de un objeto. Al bajar dentro del baño la capa anteriormente formada, una nueva capa de material se somete a calor o estimulación para formar otra lámina, repitiéndose el proceso hasta finalizar la pieza.

Como conclusión, existen diversos artículos que afirman que la expiración de las patentes, se producirá una explosión de esta tecnología (por ejemplo, en Designboom, o en Quartz ) .  Sin embargo, según 3D Printing Industry, existen otros factores como el desarrollo tecnológico, o diferentes aspectos económicos, pueden ser igualmente decisivos. Aunque por otro lado, y  aunque se liberen todas las  patentes sobre Sinterización Laser Selectiva, existen razones para no instalar una de estas impresoras en el garage, según Hackaday, que a  pesar de considerar una buena noticia el hecho de que expiren tales patentes, no creen que cambie el mundo de un dia para otro.

2018-07-09T16:01:15+00:00

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