• Fabricación aditiva: ¿Alteración o evolución?

Default Alternative Text

La impresión 3D, también llamada fabricación aditiva, “va a cambiar todos los aspectos de nuestras vidas”, señala Hod Lipson, profesor asociado de la Cornell University. Las tecnologías de impresión 3D permiten construir con acero inoxidable y titanio, plásticos (con los cuales se inició la impresión 3D), papel y otros materiales, incluidos tejidos vivos (aún en desarrollo), como la impresión de una nueva válvula cardíaca, un disco vertebral o una pieza adaptada de recambio tisular para víctimas de accidentes.

Las impresoras 3D utilizan automatización y controles, aunque su integración podría ser mayor. Muchas máquinas no tienen dispositivos de realimentación, por lo que no ofrecen control en bucle cerrado. El incremento de la velocidad y la precisión de generaciones futuras de maquinaria se beneficiará de una automatización adicional.

Lipson, autor del libro publicado recientemente, “Fabricated: The New World of 3D Printing” (editado por John Wiley), fue el anfitrión de la Inside 3D Printing Conference & Expo de Chicago, la segunda de una serie de conferencias en tres partes sobre el tema celebradas en 2013. La fabricación aditiva, el tema de un artículo publicado en Control Engineering en octubre de 2013, también podría conllevar cambios enormes en la fabricación y el montaje. El tema resultó muy atractivo para los participantes de la conferencia de Chicago, procedentes de 16 países, y los solicitantes de registros de 35 estados de EE.UU., que representaban a varios sectores.

La impresión en 3D lo cambia todo

Ya se considere disruptiva o simplemente una evolución, la impresión 3D generará cambios de gran alcance, a escala económico y social y en varios modelos de negocio, explica Lipson. Por ejemplo, un cambio en la cadena de distribución podría consistir en que, quizá dentro de 20 años, un cliente pueda seleccionar un futuro diseño de smartphone, descargarlo e imprimirlo en una tienda local, lo que eliminaría la fabricación, el montaje y la logística tradicionales.

Las impresoras 3D que se emplean en fabricación aditiva en aplicaciones específicas están desplazando a las máquinas de CNC que eliminan materiales para elaborar una pieza. Las máquinas de control numérico computarizado (CNC) son usuarios intensivos de automatización y controles y, para incrementar la velocidad y la precisión, las impresoras 3D tendrán que utilizarlos incluso más. Actualmente, la impresión 3D es especialmente útil para el diseño y la fase de prototipo de los productos, pero cada vez se utiliza más para crear productos finales personalizados y series de producción limitadas (desde una a varios miles de unidades). Pueden obtenerse unos ahorros enormes en materiales. Imaginemos un bloque de titanio de grandes dimensiones utilizado en un componente aeroespacial; es probable que se corte el 85 % del bloque. Conformar directamente el 15 % que se necesita podría ahorrar una gran cantidad de tiempo y materiales.

Scott Crump, presidente y director de Innovación de Stratasys Ltd., uno de los mayores productores de máquinas 3D, fue cofundador de la empresa hace 25 años con su esposa Linda en su garaje. “Ahora es posible diseñar algunos productos mediante software de diseño asistido por ordenador (CAD), pulsar el botón de imprimir y obtener la pieza terminada”. Además, la fabricación digital de piezas permite que el usuario final produzca conjuntos terminados.

“En 1988 no existían las impresoras 3D”, explica Crump. “Produjimos la primera por un coste relativamente bajo de 9.500 euros. Fabricó una rana de juguete para mi hija de 2 años a partir de finas gotas de una pistola de cola. En 1992 era una pistola de cola automatizada. Después de un proceso de ingeniería formal para el primer producto comercial, en 1994, fabricamos la primera impresora 3D”.

Actualmente la impresión 3D está marcando una diferencia en las vidas de la gente. Un exoesqueleto impreso en 3D permite que una niña discapacitada pueda jugar contrarrestando la gravedad con unas bandas de goma.

Stratasys produce 22 modelos de impresoras 3D con más de 120 materiales de impresión. Se han instalado más de 30 000, lo que supone el 55 % de todas las impresoras 3D comerciales, según cifras de Wohlers Associates.

El impacto del mercado de la impresión 3D aumenta

Crump citó un informe del McKinsey Global Institute de mayo que sostenía que la impresión en 3D podría generar un impacto económico de 181 000 a 433 000 millones de euros al año para 2025 en determinadas aplicaciones, sobre todo por el uso por parte de consumidores, seguido de la fabricación directa y el uso de impresión 3D para crear herramientas y moldes. Ninguno se refirió al impacto económico actual. El informe de MGI señaló una reducción del 90 % en los precios de las impresoras 3D domésticas en solo cuatro años, y que los ingresos de la fabricación aditiva se cuadruplicaron en los últimos 10 años, citando un aumento de los ingresos de hasta 157.000 - 472.000 millones de euros en 2025.

Stratasys ha crecido con el sector, según Crump, con más de 1200 empleados, más de 8000 clientes y más de 550 patentes. En 2012, la empresa tuvo unos ingresos de unos 275 millones de euros con casi 47 millones de beneficio, y 12 oficinas, 260 distribuidores y unos 1000 responsables de venta directa en el mundo. La empresa ofrece dos tecnologías 3D en tres series de impresoras.

“Las tecnologías 3D ofrecen un motor de ideas para hacer avanzar la capacidad de diseño y prototipado y permiten producir sin una línea de producción”, explica Crump. El presidente Obama ha afirmado que la producción en 3D puede contribuir al crecimiento de la fabricación, y GE ha hablado de utilizar la tecnología 3D para fabricar motores a reacción. En la actualidad Delta Airlines utiliza impresión 3D para fabricar repuestos. “Cualquier fabricante puede utilizar impresión 3D”, señala Crump. Otros usos incluyen la automoción, las plantillas y accesorios de fabricación, la medicina, el consumo, la arquitectura, la industria y la educación. La personalización en masa se vuelve asequible sin herramental ni configuración. Hay que estar atentos, porque la fabricación no está cambiando lentamente; la impresión 3D está cambiando radicalmente nuestro modo de entender la fabricación y el sector.

La fabricación aditiva puede ser la fábrica automatizada del futuro, señala Crump. “Producimos miles de piezas y conjuntos montados cada día con un par de operarios. Es un proceso limpio, eficiente y flexible. Por la mañana podemos estar fabricando un juguete y por la tarde una pieza de avión. Trabajamos 24 horas al día todos los días, en tres turnos, y ofrecemos presupuestos instantáneos on-line y un servicio rápido”.

Gracias a la tecnología Fused Deposition Modeling (FDM), “el único límite es la imaginación. Estas máquinas trasladan la fabricación al escritorio. El proceso es limpio y fácil de utilizar, y ofrece muchos precios, resinas, plásticos y metales”. Entre sus usuarios también se cuentan artistas y diseñadores de moda. “Bienvenidos a un mundo en 3D. Nos apasiona su valor”.

3D asequible

Bre Pettis, director general de MakerBot Industries, contribuyó a que la impresión 3D fuera asequible y accesible. Al compartir sus ideas sobre la próxima revolución industrial, afirmó que los usuarios de MakerBot están cambiando el mundo. También señaló, aunque sin ofrecer detalles, que “Scott y yo acabamos de firmar un acuerdo de colaboración”. El acuerdo, anunciado el 19 de junio de 2013, implica la fusión de MakerBot en una filial de Stratasys dentro de una transacción de intercambio de acciones de un valor de hasta 475 millones de euros, en función de los resultados, y su cierre se prevé para el tercer trimestre de 2013, “con arreglo a las autorizaciones regulatorias y otras condiciones habituales para estas transacciones”, según la declaración de las empresas. MakerBot comunicó unos ingresos en el primer trimestre de 2013 de 9 millones de euros, frente a los 12,3 millones en todo 2012.

Según Pettis: “Cuando arreglas y fabricas cosas, se liberan sustancias químicas en el cerebro que te hacen feliz”, aunque añade, al parecer por experiencia propia: “Nunca pongas un botón aleatorio en un robot para mezclar cócteles”.

En la página Thingiverse.com de MakerBot, los creadores comparten su trabajo y obtienen reconocimiento. La página contiene 80 000 diseños y la mitad de ellos se ha añadido en los últimos 90 días.

Lo que han hecho

El MakerBot Customizer permite, a aquellos que conocen SolidWorks o AutoCAD, diseñar su propia funda para iPhone. Además, existe el adaptador de bloques Duplo con vías Brio, una necesidad imperativa para quienes gustan de la experiencia de jugar manualmente con los trenes.

Entre los usuarios de MakerBot se encuentran:

  • El Jet Propulsion Lab de la NASA, que los ha utilizado en el diseño de un prototipo de escudo térmico para naves espaciales. Un inventor que perdió los dedos y decidió fabricarse unos nuevos. La Robohand (mano robótica) resultante, desarrollada rápidamente entre revisiones y que permite el trabajo en colaboración, devuelve la destreza a niños afectados por lesiones. A los niños se les quedan pequeñas estas prótesis adaptadas de 15.000 euros igual que si fueran zapatillas de deporte. Este diseño eliminó el hardware, simplifica la instalación de cables y permite imprimir un tamaño mayor si es necesario; se utilizan 4 euros en plástico.
  • Antes un escenógrafo tardaba días en crear diseños con cartón, cola y cuchillas. Ahora puede hacerlo de un día para otro.
  • Un educador permite que los niños impriman maquetas de casas, las coloquen a lo largo de la maqueta de un río y dejen correr el agua para demostrar la erosión.
  • Un padre y una hija a punto de ir de vacaciones a un caro parque de atracciones se las ingeniaron para crear unas ortesis adaptadas para sus zapatos, con lo que la niña, que no llegaba a los 1,05 metros pudo alcanzar los 1,07 metros y montar en todas las atracciones.
  • Un amante de la música construyó un clavicémbalo con piezas de MakerBot.
  • Los padres utilizan el escaneo 3D para escanear y hacer copias de proyectos artísticos en plastilina, que con el tiempo se secan y deterioran.

Pettis y Crump se interrogan sobre el diseño 3D y las pequeñas empresas

Pettis preguntó a Crump por las primeras versiones de las máquinas de Stratasys.

“Hubo dificultades para explicar las primeras máquinas a la gente”, responde Crump. “Por ejemplo, visitaba una oficina de ingeniería mecánica. Entendían lo que les contaba, pero por entonces hacer todo el diseño por ordenador no era la norma aceptada. Muchas de las reuniones fueron realmente breves”.

Crump explica que, aunque todavía mantiene la pasión, al principio se trataba de pasión por construir las máquinas y no la empresa. “Mi esposa me recordaba la necesidad de ganar dinero.”

Scott-Crump-Bre-Pettis-2013-7-10-Inside-3D-Printing-mHoske-w.jpgCrump, dirigiéndose a Pettis, observa: “Tu primer kit tenía un bastidor de madera. Era una idea genial. Nosotros hicimos lo mismo. En formica. Se vendió por casi 197.000 euros. Cabe señalar que la madera arde. Además, la caja contiene un elemento calefactor. El plástico ABS es un combustible. Así que los modelos originales llenaron de humo algunas salas. Aunque nadie murió ni fue a la cárcel. No fue un desastre, pero sin duda hubo una curva de aprendizaje en el proceso".

Crump pregunta: “¿Por qué ofrecisteis las primeras máquinas como kits?”

“En parte”, responde Pettis, “porque no teníamos las capacidades de fabricación. Éramos tres tipos con una cortadora láser y un sueño. Si fuéramos ingenieros, todavía estaríamos trabajando en el prototipo. El kit incluía la caja, una placa, una bolsa con componentes, soldadura de plata e instrucciones para quemar la placa en un horno de tueste. Los primeros 200 compradores de MakerBot fueron pioneros. Pensamos que si los clientes lo montaban y se rompía, ya sabrían cómo arreglarlo. Cuando empezamos a enviar máquinas montadas, algunos de los primeros clientes dijeron que querían montarlas ellos mismos”.

Pettis continúa y explica que tardó un poco en acostumbrarse al mundo de la fabricación. “Encontramos los motores escalonados que queríamos comprar. Realizamos el pedido, queríamos comprar más y nos dijeron que los habíamos comprado todos. No creímos que fuera posible. Para complicar las cosas, el plazo de entrega era de 6 semanas. Y se marchaban de vacaciones durante 6 semanas”.

“¿Algún consejo para otras empresas nuevas?“, pregunta Crump.

“Sí”, responde Pettis. “Si tienes una empresa pequeña, recomiendo llegar a este punto lo más rápido posible. Contratar a profesionales que sepan lo que hacen y que ya lo hayan hecho antes. Así, es más fácil llegar a envíos de cientos de unidades al día, en lugar de 20 al mes”.

CTLx_LOGO_Color_ID

Powered by ContentStream®.