La automatización es probablemente el primer factor de la lista. Para que esta tecnología llegue a una producción industrial escalable, será preciso automatizar aún más el fujo de trabajo de principio a fin, desde la pre-impresión al post-procesado.
Además del control de calidad escalable y las aplicaciones de producto acabado, la disponibilidad de materiales avanzados es esencial para la industria, pues una mayor variedad llevará a la creación de nuevas aplicaciones, y un mayor consumo conducirá a la bajada de costes.
“El futuro de la Impresión 3D no está fijado. Es una disciplina en plena efervescencia donde las empresas están descubriendo día a día nuevas aplicaciones. La tecnología de base se liberó hace unos años y están apareciendo nuevos players que están dinamizando la tecnología hasta un punto, cuyo límite no se vislumbra a fecha de hoy. La tecnología, como principio básico de manufactura, es madura y los esfuerzos se están centrando en hacerla más robusta, más productiva y ampliando el portafolio de materiales para cada sector finalista”.
Esta es el contundente juicio de Xavier Plantà, director del Área Industrial del centro tecnológico catalán Eurecat, sobre el porvenir de la impresión 3D.
“La fabricación aditiva lleva más de 30 años entre nosotros y hoy se está viviendo una evolución rápida en cuanto a adopción a nivel industrial, gracias a los desarrollos tecnológicos de incremento de productividad, velocidad, materiales disponibles, entre otros. A nivel internacional estamos pasando del prototipado a la producción industrial y en España estamos iniciando el proceso de adopción y buscando casos de uso y aplicaciones. Comparativamente con 2020 la instalación de equipos de aditiva se ha duplicado”.
Así se expresó Mariel Díaz, presidenta de ADDIMAT, CEO y fundadora de la empresa Triditive y iTALKER. ADDIMAT es la Asociación Española de Tecnologías de Fabricación Aditiva y 3D y Triditive, una firma, asentada en Asturias, especializada en fabricación aditiva a gran escala.
El reto, en opinión de Díaz, pasa ahora por acortar los tiempos de adopción por parte de la industria y esto pasa por generar credibilidad y estabilidad en el uso de la tecnología. Además de continuar desarrollando nuevos materiales, equipos más productivos y fiables y finalmente continuando con la labor de difusión, mostrando más casos de uso y llevando la fabricación aditiva a más sectores productivos.
“La fabricación aditiva ya está integrada en el mundo industrial, pero no como método de fabricación masiva”, opinó, por su parte, Antonio Sánchez, director general de AsorCAD, una empresa catalana que lleva 25 años en el sector y es especialista en escaneado, impresión y diseño 3D.
Para Sánchez, todavía queda mucho camino para su implantación genérica. “A nivel de prototipado y fabricación de utillajes, ya está implantada”, y sigue creciendo porque cada día es adoptada por más empresas. Actualmente ya se fabrican piezas finales con diferentes tecnologías, bien por personalización de productos o piezas complejas de poca tirada, incluso en automoción y aeronáutica.
¿Está madura ya esta tecnología disruptiva? El grado de madurez depende de la tecnología, añadió Sánchez. Hay tecnologías muy maduras como el modelado por deposición fundida (FDM) o la fabricación por filamento fundido (FFF); otras, como puede ser la impresión de componentes cerámicos, que empiezan a entrar a niveles estables de fabricación; y otras, como la fabricación por litografía viscosa (VLM), que acaban de ser inventadas y patentadas. “Pero hay muchas tecnologías, resinas, metales, procesos, y cada vez con más posibilidades de nuevos materiales”, sostuvo el director general de AsorCAD al ser preguntado por este diario digital de la industria.
“Lo más importante para el éxito de la implantación de la tecnología 3D es tomar conciencia, de que el diseño para la fabricación 3D ha de estar optimizado para cada una de las tecnologías de impresión 3D que se quiera usar. Es una fase en la cual hacemos hincapié, cuando un cliente nos contacta para escanear una pieza y luego imprimirla en 3D. Les realizamos la reingeniería para que el resultado sea optimo, en función de los requerimientos y especificaciones que se le soliciten a la pieza”, enfatizó.
El iTALKER Josep Nadal, gerente del Clúster de Industria de la Automoción de Cataluña (CIAC), tiene una opinión bastante parecida a la de Sánchez. “El futuro de la impresión aditiva tiene una gran repercusión en los procesos en los que el tiempo sea un requisito imprescindible. Cadenas de suministro rotas por falta de materias primas, defectos en piezas en la cadena de suministro… ¿Está madura? No para todos los ámbitos, pero es interesante realizar los estudios pertinentes para acertar con la tecnología correcta”, respondió Nadal.
Desde su invención a principios de los años 80, el desarrollo de esta tecnología no ha parado de crecer. En 2021, el tamaño del mercado de la fabricación aditiva a escala global era de 15.100 millones de dólares, según el informe Additive Manufacturing Trend Report 2022. La previsión es que el mercado triplique su tamaño en los próximos cuatro años, alcanzando un valor de 44.500 millones de dólares en 2026.
Las 12 tendencias de este subsector, según el citado informe, son:
- Adopción de la impresión 3D en todos los mercados existentes y una mayor entrada en los nuevos.
- Automatización en el flujo de trabajo de la impresión 3D, haciendo énfasis en el post-procesamiento y el uso de robots colaborativos.
- Cadenas de suministro más robustas y producción localizada y bajo demanda.
- Desarrollo de materiales de impresión 3D de alto rendimiento, como metales refractarios, cerámicos, polímeros de alta temperatura y composites.
- Consolidación y maduración del mercado con asociaciones, fusiones y adquisiciones industriales.
- Demanda de sistemas de gran formato, especialmente en impresión 3D en metal.
- Uso estratégico de la impresión 3D, el diseño inteligente y la mejora de materiales para hacer más sostenible la fabricación.
- Fabricación de producto acabado y aplicaciones de la impresión 3D en la producción en serie.
- Fiabilidad de todas las tecnologías de impresión 3D.
- Estandarización industrial, incluyendo la adopción del formato de archivo 3mf, que almacena geometría, color, textura, datos del material, entramado, estructura de apoyo e información de configuración de la impresora.
- Fabricación bajo demanda Just-in-time guiada por Internet de las Cosas (IoT).
- Comunicación directa entre sistemas de inventario y capacidad manufacturera, vinculando el suministro y la demanda sin intervención humana.
Los ejemplos de aplicaciones son muy numerosos. Por ejemplo, de la citada BCN3D. La multinacional francesa Saint-Gobain emplea tecnologías de impresión 3D para la fabricación de vidrios destinados al sector de la automoción; Nissan confía en la fabricación aditiva para desarrollar hasta 700 herramientas y utillajes para sus líneas de montaje de automóviles; Camper, una exitosa compañía española de calzado; España, aumenta su potencial creativo y ahorra plazos en el diseño de sus productos gracias a esta tecnología…
Triditive da solución a las líneas de producción con piezas de recambio y utillajes, como hacen para Nestlé. E instalan máquinas para fabricar diferentes componentes para el Ejército de Tierra. Y al tener la capacidad de escalar la producción de manera automática, han empezado a trabajar para el sector energético y renovable, con la producción de componentes mecánicos para productos finales.
La impresión 3D se emplea como herramienta de validación de nuevos diseños, en electrónica de consumo, weareables (tecnologías ponibles o vestibles), pero también como herramientas y estampación en el sector industrial, en general. Como pieza de serie ya se aplica en sectores como la automoción, la aeronáutica y la salud.
Un caso muy curioso es que el ofrece la empresa canadiense Formify que fabrica ratones de ordenador personalizados tomando las medidas del usuario gracias a un algoritmo. Pero las aplicaciones llegan incluso hasta la cirugía oncológica y protésica, con el potencial de los biomateriales. La tecnología de impresión 3D desarrollada por BCN3D se ha aliado con el equipo de cirugía infantil maxilofacial del Hospital Sant Joan de Déu de Barcelona para realizar con éxito una complicada operación de resección de un tumor maligno en un niño de 11 años. En este caso, los doctores decidieron realizar una planificación previa ante la complejidad de la intervención quirúrgica. El plan consistió en el diseño en 3D de los límites de la resección que iban a realizar en la posterior intervención creando en una imagen el cráneo y el tumor que, posteriormente, imprimieron en 3D.
Los proyectos de bioimpresión son cada vez más alentadores, últimamente, son muchos los laboratorios que se están embarcando en la producción de hígados, riñones e incluso corazones humanos. La bioimpresión es un método que permite crear estructuras celulares a partir de biotintas cargadas con células madre. Capa por capa, el material biológico se deposita para diseñar la piel, un tejido o incluso un órgano.
Un ejemplo de ello es CardioPrint, un proyecto nuevo de bioimpresión 3D multifuncional avanzada para la generación de tejidos cardíacos terapéuticos a escala humana modelados computacionalmente. El proyecto está liderado por la Universidad de Navarra (UNAV) y en él participará Leartiker junto a otros 5 socios: la Universidad de Zaragoza (UNIZAR), el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), la Asociación CIC Nanogune, Nadetech Innovations SL y la Fundación para la investigación Biomédica Hospital Gregorio Marañón. CardioPrint está financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación y por la Unión Europea a través de los fondos Next Generation.
AsorCAD, en particular, está trabajando mayoritariamente en dos campos, el prototipado para validar diseños y, en especial, en la fabricación de utillajes para ayudar a la producción. Últimamente está tomando mucha fuerza la fabricación de piezas de repuesto, partiendo del escaneado 3D y reingeniería, para poner en funcionamiento maquinas obsoletas sin repuestos o para ganar agilidad en las reparaciones de maquinaria en producción. Incluso con impresión 3D en metal. También se dedican a la personalización de prótesis u ortesis para personas con necesidades específicas.
Los especialistas del CIAC, por su lado, están colaborando actualmente en un proyecto solicitado por los OEM (fábricas de automóviles) de Cataluña, que les pidieron hacer un estudio de unos componentes concretos para ver la capacidad que tenía la tecnología de fabricación aditiva para sustituir dichas piezas en un tiempo de trabajo muy corto, pero manteniendo las mismas propiedades mecánicas que las piezas originales. Se trata de desarrollar soluciones agiles, capaces de paliar rápidamente riesgos con cadenas de suministro largas y con bajos stocks, muy sensibles a crisis sanitarias, económicas, políticas…
En definitiva, la fabricación aditiva se imbrica como una herramienta revolucionaria en el desarrollo de la industria 4.0 al igual que lo están haciendo la conectividad de las fábricas o la sensorización de las máquinas.
La impresión 3D sirve para aumentar la competitividad, pues aporta grandes ventajas de espacio y disponibilidad. Permite a los equipos de productos diseñar, crear prototipos, refinar y reiterar rápidamente un producto sin necesidad de gastar tiempo y dinero haciendo moldes. Estas nuevas herramientas impulsan este cambio: fabricar localmente, más cerca del cliente y esto nos lleva a la sostenibilidad y a la reducción de la emisión de CO2. Por eso, se está imponiendo un nuevo concepto: la fabricación distribuida, que consiste en fabricar en el lugar de petición del cliente.
¿Ha cambiado la vida del ciudadano corriente gracias a la aplicación de esta tecnología?
Para Díaz, de Triditive, la fabricación aditiva está focalizada en servir a la industria, por lo que se esperaba que el ciudadano lo notara a largo plazo; sin embargo, la crisis en la cadena de suministros ha reducido los tiempos y ha hecho evidente que es una tecnología clave para poder fabricar productos de manera local en plazos más cortos, lo que sin duda repercutirá en el precio final.
El ciudadano está interiorizando cada día más esta tecnología y la ve como una solución más para satisfacer sus necesidades, declaró Plantà, de Eurecat. “No hay día en el que no surja una noticia sobre impresión 3D y sus aplicaciones finales. También se están haciendo esfuerzos para incorporarla como materia lectiva en grados medios y bachillerato”, señaló.
Basta echar un vistazo a los medios de comunicación para comprobar el alcance de ese gran interés. Hace pocos días, sin ir más lejos, un vídeo mostraba un barrio entero de la ciudad estadounidense de Austin, en Texas, que ha sido levantado por completo mediante fabricación aditiva y ya está a la venta.
“Yo creo que el ciudadano de a pie todavía no es consciente del cambio, salvo ciertos productos que se va encontrando, como puede ser monturas de gafas personalizadas y la parte más de marketing, donde el apellido impresión 3D le llama la atención”, admitió Sánchez, de AsorCAD. Pero poco a poco, agregó, surgirán negocios que permitirán acercar esa tecnología a los ciudadanos, al igual que antes la copistería de la esquina imprimía un póster o hacía cosas que no alcanzaba a realizar nuestra impresora de casa.
