Investigadores de la Universidad de California en Berkeley liberaron OpenCAL, una impresora de manufactura aditiva volumétrica (VAM, por su sigla en inglés) que se construye en casa y que solidifica una pieza completa dentro de un frasco giratorio de resina en cerca de un minuto. Las piezas para armarla cuestan alrededor de 1.600 dólares.
Formlabs fabrica el fotopolímero dedicado, OpenCAL Resin, y Prusa Research lo vende en Estados Unidos. Todos los planos, el código y la fórmula de la resina son públicos, y el equipo describe a OpenCAL como la primera impresora 3D sin capas de código abierto.
La impresora se basa en la litografía axial computada (CAL), un proceso que se inventó en 2017 en el laboratorio del profesor Hayden Taylor, del Departamento de Ingeniería Mecánica de Berkeley, junto con científicos del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), y que se publicó en Science en 2019. Taylor Waddell lideró el proyecto OpenCAL, que construyeron durante dos años más de 40 colaboradores, en su mayoría estudiantes de pregrado y posgrado de Berkeley.
"CAL ha vivido en un puñado de laboratorios de investigación durante casi una década", dijo Waddell. "Ahora casi cualquiera puede ser parte de este campo de investigación tan emocionante, y hacer una diferencia real y mejorar la tecnología con sus aportes".
¿Cómo forma una pieza sin capas?
En CAL, un proyector envía una serie de patrones de luz calculados, que cambian muy rápido, hacia un frasco de resina fotosensible que gira. La resina se solidifica allí donde la luz se acumula, de modo que el objeto completo toma forma al mismo tiempo, sin capas, sin estructuras de soporte y sin un cabezal de impresión que se mueva.
El software invierte el principio de un escáner de tomografía computada. En vez de reconstruir una imagen a partir de proyecciones de rayos X, calcula las proyecciones que hacen falta para construir un objeto físico con luz. Una pieza de referencia descrita en el artículo técnico de OpenCAL se formó en 90 segundos.
Desde su publicación, CAL se ha aplicado a la bioimpresión y a la fabricación con vidrio. A través del programa SpaceCAL, el grupo de Taylor llevó impresoras CAL en vuelos suborbitales apoyados por la NASA y demostró un flujo autónomo de impresión y posprocesado en microgravedad.
Hardware, software y resina
La OpenCAL V2 combina un proyector LED de consumo, una Raspberry Pi 5 y un soporte para el frasco movido por un motor paso a paso, todo dentro de un marco de perfiles de aluminio con paneles de acrílico cortados con láser. El conjunto es lo bastante pequeño para caber en un estuche de cámara. Sus piezas impresas en 3D usan PETG, PLA y TPU, y una vez impresas, una sola persona puede armar la máquina en cinco a seis horas. La documentación incluye diagramas de cableado, el ensamblaje paso a paso y los procedimientos de lavado y curado de las piezas terminadas.
La preparación de cada impresión se hace en Tomo, una aplicación gratuita para Windows que convierte un archivo STL en una secuencia de impresión sin programar. Tomo se apoya en VAMToolbox, una biblioteca abierta de Python que hace la optimización tomográfica de la que depende CAL. La impresora corre un firmware abierto y carga los archivos de impresión desde una memoria USB.
La resina había sido uno de los principales obstáculos para las impresoras volumétricas caseras, porque antes había que mezclarla a mano con reactivos de laboratorio. La fórmula, basada en UDMA, se desarrolló y probó en Berkeley, y hoy Formlabs la produce a escala industrial, con nuevas tandas previstas a medida que crezca la demanda. Prusa Research la vende en Printed Solid, su tienda en línea de Estados Unidos, a 119,99 dólares la botella de 1 litro con despacho gratis.
Licencia y primeros usuarios
El hardware de OpenCAL se publica bajo la Open Community License de Prusa (OCL 1.1), y el software y el firmware están alojados en GitHub. Las piezas imprimibles están en Printables, la plataforma de modelos 3D de Prusa, donde se planea un concurso de diseño para OpenCAL después del lanzamiento.
El equipo de Berkeley sitúa el lanzamiento dentro de una historia más larga de la impresión 3D de escritorio. El proyecto RepRap publicó en internet en 2005 los planos de una impresora de filamento que se replicaba a sí misma, y en menos de una década una tecnología que costaba decenas de miles de dólares llegó a aficionados, salas de clases y empresas como Prusa Research, que nació de esa comunidad. Formlabs llevó la estereolitografía desde los talleres de servicio al escritorio y armó una gama de materiales que volvió rutinaria la impresión en resina. OpenCAL quiere cumplir un papel parecido para la manufactura volumétrica.
"OpenCAL es el tipo de proyecto que muestra hacia dónde podría ir la impresión 3D, construido por una comunidad tremendamente entusiasta y por nuestros amigos de Berkeley. Publicarlo bajo la Open Community License significa que cualquiera puede construirlo, mejorarlo y compartirlo, y queremos ver impresoras OpenCAL apareciendo por todo el mundo, porque mientras más rápido se difunda, más rápido evoluciona esta tecnología", dijo Rudolf Krcmar, de Prusa Research.
Antes del lanzamiento público, el equipo de Berkeley hizo un piloto en el que universidades, laboratorios nacionales y makerspaces construyeron la impresora a partir de una guía preliminar, mezclaron la resina por su cuenta y devolvieron sus correcciones a la documentación. Hoy hay máquinas funcionando o en construcción en el MIT, la Universidad de Purdue, el LLNL, el National Institute of Standards and Technology (NIST) y universidades de Norteamérica, Europa y Asia. Varias escuelas la usan en proyectos de curso y de diseño de título. Aficionados del servidor de Discord del proyecto, que suma más de 2.200 miembros, han impreso piezas en equipos armados en casa con el software y la receta de resina publicados.
Berkeley organizará en febrero de 2027 un taller de un día para construir la OpenCAL, junto con VAM27@Berkeley, su simposio anual de manufactura volumétrica. La guía de construcción y el artículo técnico, Waddell et al., "An Open-Sourced, Community-Driven Volumetric Additive Manufacturing Printer and Post-Processor", publicado en arXiv, están disponibles para cualquiera.
Sacar la impresión volumétrica del laboratorio
La estrategia de Berkeley es que CAL se pueda construir fuera de un laboratorio de investigación, combinando un diseño totalmente abierto con socios comerciales que se encarguen de la resina y la distribución.
Un antecedente de esta vía de hardware abierto viene de la Michigan Technological University. Ahí, el Sustainability and Accessibility Lab de Joshua Pearce publicó las instrucciones para construir una impresora 3D de acero por poco más de 1.000 dólares, de los cuales unos 830 se iban en una soldadora comercial de arco con gas. Pearce dijo que esperaba que la comunidad de código abierto empujara la tecnología, como había pasado con las impresoras de plástico. Los dos son lanzamientos universitarios de impresoras baratas para armar en casa, cuyos desarrolladores esperan que una comunidad abierta lleve la tecnología más lejos.
En el caso de OpenCAL, Formlabs y Prusa Research cumplen el papel de socios, y suman resina a escala industrial, venta al detalle y una plataforma para las piezas imprimibles a un lanzamiento de hardware abierto.
