“En realidad el término general de dicho proceso es manufactura aditiva, no obstante se le reconoce más comúnmente por el de impresión 3D, siendo ésta una definición más comercial”, resaltó Carlos Ramírez, Director de México, Centroamérica y el Caribe de Stratasys, empresa dedicada a la fabricación de impresoras 3D.
Esta técnica de fabricación digital es considerada como la tercera revolución industrial, ya que con ello cualquier producto se puede hacer realidad, permitiendo así innovar en el mundo de la manufactura.
Tan es así que países como Estados Unidos han realizado inversiones respecto a estos procedimientos, al destinar cerca de mil millones de dólares en centros de investigación en fabricación aditiva y manufactura avanzada, incluso el mismo presidente norteamericano, Barack Obama, comentó que las señaladas anteriormente revolucionarán al mundo.
México ya ha empezado a incursionar en este mercado, sin embargo aún se encuentra muy por debajo de países como Alemania, Inglaterra o el antes mencionado, Estados Unidos, pues cerca del 50% de las impresoras 3D instaladas en suelo nacional se encuentran en instituciones educativas como el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores Monterrey (ITESM), la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL) o la Universidad Autónoma de México (UNAM), mientras que el porcentaje restante está distribuido en el sector privado.
Si bien es cierto que no es un proceso nuevo, la impresión 3D surgió con el fin de generar la pronta elaboración de prototipos, para que las empresas puedan tener ejemplos de sus productos antes de fabricarse a gran escala, no obstante a pesar de que hoy en día ese sea el objetivo principal, dicha revolución tecnológica está creciendo a grandes pasos para incorporarse a grandes líneas de producción
“Si tú estás diseñando un nuevo producto y ya tienes el diseño en tercera dimensión, ya se realizó casi todo el trabajo. Y si quieres sacar un producto al mercado, puedes visualizarlo y presentarlo a un cliente para su aprobación a corto plazo, puesto que es posible tener el prototipo en horas o días. Mientras que en la forma convencional no es así, pues elaborar un producto normalmente se lleva bastante tiempo”, externó Ramírez.
Es importante destacar que debido a esta clase de impresiones es posible realizar diferentes prototipos, que incluso en algunos sectores los llegan a utilizar como producto final.
Una de las industrias que a grandes rasgos está aprovechando la impresión 3D es el de la medicina, ya que se utiliza este proceso para crear diversos dispositivos. Un ejemplo de ello es el producto creado por Jake Evill, egresado de la Universidad Victoria de Wellington en Nueva Zelanda, quien a través de su artículo denominado Cortex, busca sustituir a los yesos utilizados para inmovilizar algún hueso roto del cuerpo humano.
Otro giro industrial que utiliza en gran medida el ‘3D printing’, como es conocido en inglés, es el automotriz, área que fabrica muchos prototipos para evaluar formas y ensambles en sus líneas de producción.
Tal es el caso de Volkswagen que recurre a las impresiones en tercera dimensión para fabricar algunas muestras.
A su vez empresas dedicadas a la elaboración de autopartes como Forza Global Solutions, con sede en Morelos, México, aprovecha esta técnica también.
El sector aeroespacial también juega un rol importante en la utilización de dicho proceso, pues empresas como Boeing, compañía norteamericana productora de aviones, elabora algunos dispensadores de aire acondicionado para sus aeroplanos basándose en impresiones 3D.
Por otra parte, la arquitectura también utiliza esta técnica para la creación de sus maquetas, al diseñar primero sus prototipos en su computadora antes de iniciar sus proyectos.
Prótesis de titanio, alabes de turbina aeroespacial, componentes de cráneo, implantes médicos, botellas, piezas de acero inoxidable, engranes, flechas, objetos plásticos, modelos de joyería, prototipos de empaque, moldes para inyección, entre muchos otros más, son otros artículos que se pueden elaborar gracias a la impresión en 3D.
¿Cómo imprimir en 3D?
El proceso de dichas impresiones no es complejo, pues se requiere modelar la pieza con los parámetros de diseño adecuados en cualquier sistema de dibujo computarizado, ya sea AutoCAD, Rhinoceros 3D, Remo 3D, Art of Ilusion o cualquier software que tenga esas funcionalidades.
Tras este paso es necesario convertir el diseño en un formato neutro para que se pueda imprimir en una de las máquinas especializadas en 3D.
Es aquí donde la manufactura aditiva o impresión 3D brinda diferentes opciones a la industria en general, pues es posible utilizar distintas clases de materiales como pueden ser acrílicos, resinas, plásticos o polvos de metal, por decir algunos.
Algunos de los diferentes procesos que se utilizan para llevar a cabo la producción de los prototipos ya sea con materiales plásticos, hule o metal son deposición fundida (FDM por sus siglas en inglés); sinterizado selectivo por láser; electron beam melting; estereolitografía; polyjet y multi-jet modiling, entre otros más, los cuales forman parte de la manufactura aditiva o impresión 3D.
Una de las más populares dentro del mercado es FDM, técnica aditiva que va depositando el material en capas, con el fin de crear una pieza. El proceso inicia cuando un hilo plástico se almacena en rollos y se introduce en la boquilla de una máquina impresora, la cual está por encima de la temperatura de fusión del material. La boquilla se puede desplazar en tres ejes para depositar el filamento del plástico en capas que al salir de ésta se solidifica y construye la pieza deseada.
En el caso del sinterizado selectivo por láser, el uso de las máquinas de impresión permiten realizar componentes metálicos a base de polvo de metal, ésta es una técnica de adición de prototipado rápido en la cual se deposita una capa de polvo en una cuba que se calienta a una temperatura ligeramente menor al de fusión de polvo, posteriormente un láser va sinterizando el polvo en los puntos seleccionados.
“El sinterizado selectivo por láser son metales con un compuesto que les permite solidificarse, puede ser un polímero que tenga mucha resistencia con aglomerantes, utilizando máquinas de manufactura aditiva”, manifestó el doctor Héctor Siller, director de carrera de ingeniería en diseño automotriz del Instituto Tecnológico y Estudios Superiores de Monterrey (ITESM).
Es importante resaltar que para llevar a cabo la elaboración de los artículos explicados con anterioridad, se requieren de distintas impresoras y máquinas de manufactura aditiva e impresión 3D, variando el costo de cada una de ellas dependiendo del artículo que la empresa requiera, que van desde los 7 mil dólares a instrumentos de más de 1 millón de dólares.
Compañías como Stratasys, Voxeljet, 3D Systems, EOS GmbH, son algunos ejemplos de fabricantes de máquinas e impresoras 3D para el uso de prototipado.
Los pros de 3D printing
Por otra parte, la impresión 3D arroja diversos beneficios para las industrias, razones que convierten aún mucho más atractiva la idea de comenzar a utilizar esta nueva clase de procesos.
Una de las mayores ventajas que tiene este procedimiento es la total libertad de diseñar prototipos o productos en poco tiempo, pues basta con hacer el modelo en la computadora, sin importar la complejidad de la pieza a fabricar, además gracias a su precisión el artículo sería completamente igual al del ordenador.
Debido a esta libertad de diseños la potencia de innovación en las empresas puede incrementar, ya que anteriormente muchos de los productos se diseñaban en papel y producir el prototipo tenía un alto costo, situación que desmotivaba a las empresas. Hoy en día, el proceso de 3D incentiva la creatividad y productividad.
La impresión 3D también puede reducir drásticamente los tiempos en los procesos de producción, esto debido a que no es necesario el uso de algún molde o herramental para fabricar ciertos productos, dependiendo de la aplicación correspondiente.
“El tiempo de fabricación de algunos sectores se puede reducir hasta un 50%, sino es que más, todo depende de la aplicación, pero es una reducción drástica de tiempo. Simplemente le das ‘print’ y se fabrica el objeto, no ocupas más, ni cambiar herramienta ni nada”, señaló Zenki Komori, Director de 3D Manufacturing, empresa que realiza impresión de manufactura de tercera dimensión, ubicada en el Estado de México.
La reducción de costos de fabricación, es otra de las ventajas de la impresión 3D, pues ésta brinda la opción de elaborar los prototipos a un menor costo, sin embargo, para visualizar dicho beneficio se requiere de una producción a bajo volumen.
“Cuando se necesitan pocas piezas con cierto desempeño de un producto determinado, la relación costo-beneficio de ésta tecnología está a favor del cliente, porque resulta más económico”, dijo Serafín Cardozo, Gerente Nacional de TCM, compañía que brinda soluciones computarizadas para la manufactura y diseño de impresión 3D con oficinas centrales en Guadalajara.
Asimismo la confidenciabilidad es otro de los puntos importantes que destacan a raíz de la manufactura aditiva, al estar siempre presente el temor del espionaje industrial.
“Esta ha sido una de las razones por la cual algunas empresas han desaparecido o no han tenido éxito, pues al exponer su proyectos al exterior para la elaboración de sus prototipos no se tiene confidenciabilidad, acción que no ocurre al contar con la impresión en 3D en su área laboral. Con ésta técnica no hay necesidad de compartir archivos por ningún medio”, recalcó Serafín Cardozo de TCM.
El 3D printing en México
En los últimos años México ha incrementado la aplicación de la impresión 3D, ya que sectores como el automotriz o el aeroespacial han dado un gran uso de la misma, así como también el área dental, el de calzado, la parte electrónica y los fabricantes de dispositivos médicos.
Sin embargo, en una comparativa con los países pioneros en esta tecnología como Estados Unidos, Alemania, Inglaterra, Italia, entre otros, aún nos encontramos atrasados aproximadamente cinco años.
“México se debe enfocar al diseño e ingeniería de nuevos productos o nuevos procesos, porque hasta el día de hoy hemos sido un centro maquilador. Por lo que el país necesita que más empresas inviertan más en diseño e ingeniería”, externó Zenki Komori, Director de 3D Manufacturing.
Asimismo el doctor Héctor Siller del ITESM, comentó que es necesario impulsar a través de inversiones o iniciativas por parte del Gobierno Federal, tal y como hizo Estados Unidos con sus centros de investigación en fabricación aditiva y manufactura avanzada.
“Hay una iniciativa del plan de ciencia y tecnología próximo a lanzarse por el Gobierno de la República, en el cual nosotros participamos como parte del comité de expertos. Hay una propuesta para invertir en proyectos de manufactura aditiva, pero todavía no se tiene un dato concreto”, exclamó el doctor del ITESM.
