Cuál es el impacto que ha tenido hasta ahora la Impresión 3D en la fabricación

El mundo ha visto muchas tecnologías interesantes para la fabricación hasta ahora, pero la impresión 3D realmente ha llamado la atención de todos en los últimos años. No solo tiene el potencial de crear cosas a través de un proceso único, sino que también tiene la capacidad hacer que algunas líneas de producción se vuelvan inútiles.

Si los usuarios pueden imprimir en 3D sus bienes de consumo diarios favoritos en su hogar, las industrias manufactureras enfrentarán un serio inconveniente. Ahora bien, en una nota más positiva, la Impresión 3D ha abierto nuevas oportunidades para la producción, el mantenimiento de la fábrica, la investigación y el desarrollo, ya que nunca ha sido tan fácil adquirir repuestos para una máquina.

¿Cómo funciona la Impresión 3D?

Cada impresora 3D construye piezas basándose en el mismo principio fundamental: un modelo digital se convierte en un objeto tridimensional en físico al agregar material a través de una capa a la vez. De aquí proviene el término alternativo con el que se le conoce a la Impresión 3D, Fabricación Aditiva.

La impresión 3D es una forma bastante diferente de producir piezas, en comparación con las tecnologías de fabricación tradicionales sustractivas o formativas, como el mecanizado por CNC o el moldeo por inyección.

No se necesitan dispositivos especiales para la Impresión 3D, como por ejemplo, una herramienta de corte o un molde. En lugar de ello, la pieza es fabricada directamente en la plataforma de construcción capa sobre capa, lo que lleva a un conjunto único de beneficios y limitaciones que veremos más adelante.

El proceso siempre comienza con un modelo digital 3D, que será el plano para el objeto físico. El software de la impresora divide este modelo en capas delgadas de dos dimensiones, que luego se convierte en un conjunto de instrucciones en lenguaje de máquina para que la impresora las ejecute.

Desde aquí, la forma en que funciona una impresora 3D varía según el proceso. Por ejemplo, las impresoras de escritorio FDM derriten los filamentos de plástico y los colocan en la plataforma de impresión a través de una boquilla, que funciona como una pistola de pegamento controlada por una computadora de alta precisión. Por su parte, las grandes máquinas industriales SLS utilizan un láser para fundir o sintetizar capas delgadas de polvos metálicos o plásticos.

Los materiales disponibles para este tipo de proceso también varían. Los plásticos de lejos son los más comunes, pero los metales también pueden ser impresos en 3D. Las piezas producidas también pueden tener una amplia gama de propiedades físicas específicas, que van desde objetos ópticamente transparentes hasta similares al caucho.

Según el tamaño de la pieza y el tipo de impresora, una impresión toma en promedio entre 4 y 18 horas en completarse. Sin embargo, las piezas impresas en 3D rara vez están listas para usar fuera de la máquina. A menudo requieren un procesamiento posterior para lograr el nivel deseado de acabado de la superficie. Estos pasos requieren tiempo adicional y esfuerzo, generalmente manual.

Beneficios y limitaciones de la Impresión 3D

Entre los beneficios que se derivan de la implementación de la Impresión 3D, encontramos una complejidad geométrica sin costo adicional, una inversión muy baja para comenzar, la capacidad de personalizar cada pieza, prototipos de bajo costo con una rápida adaptabilidad y un amplio rango de materiales con los que podemos trabajar.

Sin embargo, la Impresión 3D también tiene ciertas limitaciones. Por ejemplo, una resistencia más baja de los materiales, una menor competitividad en volúmenes de fabricación más altos, una exactitud y tolerancia limitadas y algunos problemas en cuanto al post-procesamiento de las piezas y la eliminación de soporte.

¿Cuál ha sido el impacto de la Impresión 3D en el sector manufacturero?

La Fabricación Aditiva parece ser la palabra en boga en la industria manufacturera hoy en día. Desde su despliegue, a lo largo de los años, hemos visto algunos aspectos importantes en los que la Impresión 3D ha tenido una gran incidencia dentro de la fabricación.

Por ejemplo, los departamentos de investigación y desarrollo requieren prototipos, que, en una configuración típica, están hechos a mano o a partir de moldes, lo que toma mucho tiempo valioso al diseñador. Usando prototipos impresos en 3D, los diseñadores pueden ahorrar tiempo y dinero.

Por otra parte, el proceso de fabricación habitual es principalmente sustractivo, y la materia prima se desperdicia y se reutiliza una y otra vez. Como muestra de ello tenemos cualquier fábrica de automóviles, donde la chapa metálica se corta y se conforma en partes específicas del cuerpo y el metal sobrante se derrite para formar placas de metal antes de que puedan reutilizarse en otros procesos.

Del otro lado tenemos la Impresión 3D, que es un proceso de fabricación muy preciso. Lo que sea que esté diseñado se imprime utilizando las materias primas, sin cortar, sin restos de material, sin necesidad de volver a procesar los materiales. Por lo tanto, es un proceso aditivo y no sustractivo. De este modo, la fabricación en 3D reduce el desperdicio de material, así como el tiempo de procesamiento y el equipo requerido.

Sin lugar a dudas, la impresión 3D impacta de forma positiva al costo en materiales y producción en un ambiente de fabricación. Dependiendo del proceso y de los requerimientos del material a trabajar, el precio de una impresora 3D puede oscilar entre unos 5.000 y 500.000 dólares.

Sin embargo, el retorno de la inversión compensará el costo en una configuración de fabricación masiva. Una industria que ha migrado por completo a la Impresión 3D alcanza el punto de equilibrio significativamente más rápido que al integrar otras tecnologías de proceso.

En cuanto hayan ahorrado tiempo mediante la creación precisa de prototipos utilizando la Impresión 3D, las compañías pueden esforzarse más para hacer las cosas de la manera correcta en un periodo más corto. Por otro lado, gran parte del retorno de la inversión podría guardarse para que las empresas puedan ponerlo en sectores donde normalmente no lo hacen.

Tales experimentos con las finanzas pueden traer beneficios a la compañía, sin realizar un análisis de costos completo en cada extremo. Ser capaz de hacer prototipos de forma fácil y económica permite a las empresas ser realmente creativas, y el presupuesto puede ser un poco más indulgente para permitir pruebas y errores.

Finalmente, la mayoría de los países del mundo tienen ahora leyes ambientales muy audaces y estrictas para que la industria proteja a la comunidad que los rodea, así como a la naturaleza en general. Al utilizar una estrategia de fabricación aditiva, la Impresión 3D puede contribuir activamente a reducir las emisiones de carbono.

Muchos de los fabricantes aeroespaciales ahora usan la Impresión 3D para producir módulos que requieren cortes precisos y uniformidad estructural. Al hacerlo, reducen el desperdicio de materia prima y, finalmente, la emisión de CO2 a la naturaleza se acorta en una cantidad significativa. Algunas impresoras 3D pueden usar madera reciclada, lo que decrece el impacto ambiental gracias a los pocos desperdicios que se producen.

El futuro de la Impresión 3D es muy promisorio, pero algo impredecible al mismo tiempo. Por una parte, la cuota de mercado está aumentando y cada vez más industrias de producción están adquiriendo impresoras 3D. Sin embargo, aunque la fabricación sustractiva se ha vuelto menos efectiva, hay muchas industrias que se resisten a abandonar sus viejas costumbres.

Lo más probable es que la Impresión 3D se haga cargo de los sectores de investigación, desarrollo y mantenimiento para la producción, pero la implementación de esta en toda la instalación sin duda llevará algún tiempo más.

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