Por décadas, los avances en la industria de la iluminación se enfocaron principalmente en el desarrollo de nuevas tecnologías, pasando de luz incandescente, vapor de sodio, fluorescentes o LED. Por otro lado, los accesorios han mantenido su fabricación prácticamente sin grandes cambios. Sin embargo, en los últimos años se ha visto una nueva área de oportunidad gracias a los alcances de la impresión 3D.
El Lighting Research Center (LRC) lleva investigando desde el 2015 el uso de la impresión 3D para diversos accesorios de iluminación. Su trabajo incluye el desarrollo de componentes funcionales como disipadores de calor, ópticas secundarias, piezas eléctricas y/o electrónicas, así como soportes mecánicos. Por ello, compartieron sus resultados generales sobre los alcances de la impresión 3D para la fabricación de componentes y sistemas de iluminación.
Beneficios clave y resultados de la investigación
Componentes ópticos
La impresión 3D permite la creación de ópticas personalizadas con diseños complejos, lo que mejora la eficiencia y reduce los costos de producción de bajo volumen. Una exitosa impresión de ópticas requiere una cuidadosa selección de materiales y métodos, optimización del diseño y evaluación del rendimiento.
La fabricación de ópticas tradicionales utiliza un método sustractivo, en el que se corta el material, o un método de formación (por ejemplo, lentes moldeadas por inyección). Ambos métodos tienen limitaciones a la hora de producir ópticas personalizadas. El principal beneficio de la impresión 3D es su capacidad de producir diseños novedosos o complejos mediante su método de deposición capa por capa.
Si bien los materiales actuales funcionan a corto plazo, es necesario mejorar el rendimiento a largo plazo. Los nuevos materiales deben considerar las condiciones ambientales y pueden requerir un pos procesamiento. De igual modo, un área que requiere mayor estudio es cómo adaptar el software de diseño óptico para materiales y tecnologías de impresión 3D para adaptarse a las diferencias entre las lentes fabricadas convencionalmente y las lentes impresas en 3D con capas intermedias.
Componentes térmicos
La impresión 3D puede fusionar piezas, como combinar un disipador de calor y un reflector en una sola composición, ofreciendo beneficios de rendimiento y costos. También se ha demostrado que los componentes térmicos impresos en 3D pueden lograr un rendimiento comparable al de los componentes fabricados tradicionalmente, al tiempo que reducen el peso y potencialmente los costos.
Investigaciones adicionales tienen el objetivo de explorar nuevos diseños de disipadores que mejoren tanto la estética de las luminarias como la disipación de calor. Otra cuestión que requiere atención es evitar o minimizar el pos procesamiento. Hoy en día, es un paso adicional necesario a la hora de fabricar disipadores de calor (aunque puede involucrar el aumento de costos).
Componentes mecánicos
En los últimos años, la impresión 3D ha demostrado ser un proceso alternativo para la construcción de edificios. La construcción capa por capa empleada por las enormes impresoras 3D acelera el tiempo de construcción y reduce residuos. Por lo que se puede considerar como una solución rentable para la impresión de accesorios de iluminación diseñados a medida e integrados en la construcción de interiores.
En 2021, el LRC presentó un prototipo de arquitectura interior impresa en 3D con iluminación integrada. Se imprimió una pared del tamaño de un modelo a escala que se asemejaba a una placa de yeso a partir de material poliláctico (PLA). La pared incluía una textura decorativa, molduras de techo y una base. El diseño incluía un tomacorriente para mostrar cómo puede integrarse y espacio de enrutamiento detrás de la pared para que el cableado pase a través de la moldura.
Estos primeros prototipos muestran las posibilidades para interiores con componentes mecánicos integrados, pero persisten varios obstáculos como la falta de materiales de impresión de paredes adecuados que cumplan con los códigos y estándares de construcción, la disponibilidad de tamaños de camas de impresión y la velocidad de las tecnologías de impresión actuales.
En general, la impresión 3D ofrece posibilidades de diseño y beneficios únicos sobre los métodos de fabricación tradicionales, pero se necesita más investigación y desarrollo para aprovechar plenamente su potencial. Al comprender los beneficios potenciales de la impresión 3D, muchas industrias ya han comenzado a explotar esta nueva y prometedora tecnología para crear valor para sus clientes, por lo que la iluminación no debe quedarse atrás.
FUENTES
Nadarajah Narendran, Jennifer Taylor, Recent advancements in 3D printing of lighting components and systems," Proc. SPIE 12670, 3D Printing for Lighting, 2023.
