La fabricación 3D empezó utilizándose para construir prototipos. Evolucionó hacia la producción de piezas para los sectores aeronáutico y sanitario. Y actualmente, por fin se está popularizando en el mundo de la automoción y el retail.
Si tu empresa pertenece a uno de estos sectores y aún no utiliza la impresión 3D, aquí encontrarás todo lo que necesitas saber para ponerte al día. No dejes que te pasen por alto las ventajas de esta tecnología que (sorprendentemente) cuenta ya con casi 40 años de historia.
Las tecnologías de impresión 3D disponibles.
En el mundo de la impresión 3D, las novedades se atropellan unas a otras y todo cambia en cuestión de meses. Aquí me limitaré a tratar sobre las tecnologías que ya han arraigado, dejando a un lado las mas experimentales.
Las tres tecnologías de impresión 3D mas populares hoy en día son la Estereolitografía, el Sinterizado Láser Selectivo (SLS) y el Modelado por Deposición Fundida (FDM). Las tres fueron patentadas en los 80. Y las 3 consisten en construir piezas a base de capas, siguiendo un modelo 3D realizado por ordenador. El FDM es la tecnología que más se está utilizando para producir piezas en série, aún que el SLS empieza a avanzar posiciones.
En las impresoras FDM, el material se suministra a la máquina a través de rollos de filamento, que atraviesa una boquilla motorizada que lo funde y deposita en el lugar correspondiente.
Es la tecnología de impresión 3D mas popular y económica. Pero también la que ofrece menos calidad en los resultados y menos libertar de diseño. En 2010, las patentes de FDM caducaron y pasaron a ser de dominio público. Esto dio lugar a una carrera cada vez mas encarnizada por mejorar esta tecnología.
Si el FDM no satisface tus espectativas en cuanto a calidad, lo tuyo es la tecnología Multi Jet Fusion (MJF) de HP. En resumidas cuentas, podría considerarse una versión evolucionada de las impresoras SLS. Esta tecnología consiste en sinterizar partículas de polvo por medio de láser, creando así las capas que forman la pieza. Permite piezas de mayor resolución y mejores propiedades mecánicas.
Hasta hace poco, el SLS era un proceso demasiado lento para plantearlo en producciones seriadas. Pero la aparición del MJF ha cambiado el juego. Estas impresoras pueden hacer funcionar 10.000 inyectores a la vez para imprimir piezas con una precisión de cinco micras, imprimiendo 10 veces mas rápido que sus predecesoras. Yo mismo he visto piezas impresas por estas máquinas en los laboratorios de Leitat y he de decir que a esta resolución, ya no se distinguen las capas. La calidad de las superficies es francamente buena. Si bien no alcanza los niveles de suavidad de las piezas inyectadas.
Olvida los moldes de inyección.
Una de las aplicaciones mas evidentes de la impresión 3D es la fabricación de piezas que hasta la fecha solo se podía obtener con moldes de inyección. El precio de los moldes de inyección es muy elevado y obliga a producir varios miles de piezas para su amortización. Andrea Landoni (jefe de producto de la línea de impresión 3D de Protolabs) explica a través de esta gráfica cómo la impresión 3D se convierte en una alternativa viable a partir del momento en el que la producción se cuenta por cientos de unidades:
La impresión 3D ofrece mas ventajas aparte del ahorro. Una de ellas es la reducción del riesgo económico que supone lanzar un nuevo producto, al no haber una inversión inicial en moldes y utillajes.
Puedes plantearte pequeñas series, dado que el punto de equilibrio se puede alcanzar con mayor facilidad. Eso te permite diversificar y explorar las preferencias de tu público objetivo.
Otra de las grandes ventajas es que los stocks físicos pasan a ser stocks digitales. Las compañías que imprimen sus piezas ya no necesitan tanto espacio de almacenamiento. Se acabó invertir dinero en piezas para que se llenen de polvo en una estantería, esperando a que alguien las compre. Los stocks digitales no ocupan espacio y permiten ampliar al máximo la cartera de productos. Las piezas se imprimen a medida que se venden. Y se pueden aplicar variaciones en los diseños de la noche a la mañana. Puedes hacer versiones personalizadas de tus productos y servir piezas descatalogadas como si fueran nuevas.
Impresión 3D y diseño.
En cuanto al diseño, la impresión 3D permite crear productos con geometrías y formas imposibles de reproducir industrialmente con ninguna otra tecnología que haya existido jamás. Esto supone nuevas posibilidades creativas y técnicas. Y una manera totalmente distinta de afrontar el proceso de diseño.
Se pueden diseñar e imprimir piezas complejas que sustituyan conjuntos de piezas ensambladas. De este modo, ahorrarás en material y tiempo de manufactura. Obtendrás piezas mas eficientes en cuanto a volumen, peso y rendimiento mecánico. Cuantas menos uniones, mas se prolonga la vida útil del producto y menor es el riesgo de fallos mecánicos.
Ventajas estratégicas de la impresión 3D.
La sustitución de conjuntos de piezas por partes únicas, como se explica en el apartado anterior, te permitirá ahorrar tiempo y mano de obra. Simplificará la administración y la cadena de suministro. Y evitará muchos problemas causados por errores humanos.
Imprimiendo pequeñas series de tantos productos como quieras, puedes testar tus productos en el mercado y evaluar la respuesta del público. Puedes utilizar estrategias que hasta ahora solo se podían permitir las compañías de productos digitales, como los test A/B. E implementar mejoras y variaciones en el diseño en base a las conclusiones que obtengas, aplicándolas a la producción de forma casi inmediata.
Una tendencia imparable es que el ciclo de vida de los productos sea cada vez mas corto. Necesitas herramientas que te permitan diseñar y fabricar tus productos más rápido. El diseño con software de CAD 3D y la fabricación aditiva permiten reducciones drásticas del time-to-market.
La impresión 3D puede ser una de nuestras mejores aliadadas para adaptar las compañías a dos grandes tendencias globales: La innovación continua y la personalización.
Materiales mas comunes en la impresión 3D.
Existen cada vez mas materiales (algunos realmente sorprendentes) para imprimir piezas en 3D. Pero lo mas común es utilizar distintos plásticos y metales. Éstos son lo principales plásticos que pueden utilizarse para series de producción:
- Símil ABS (acrilonitrilo butadieno estireno).
- CPE (co-poliéster)
- PA (nailon), que puede servirse reforzado con fibra de vidrio / carbono.
- Símil PC (policarbonato).
- PLA (ácido poliláctico).
- PP (Polipropileno).
- Símil PP.
- TPU 95A (poliuretano termoplástico)
Imprimir metales es mucho mas lento que imprimir plásticos. En la impresión de metales se están obteniendo piezas con propiedades de forjado. Los costes son aún muy elevados para la mayoría de los casos y el acabado de las superficies en las máquinas convencionales no es del todo pulido. Las partes mas precisas de la pieza, como roscas o encajes, tienen que mecanizarse a posteriori.
Estos son los metales más comúnmente utilizados:
- Acero al carbono.
- Acero dulce.
- Acero inoxidable.
- Acero martensítico.
- Aluminio.
- Bronce.
- Cobre.
- Inconel (una aleación a base de niquel).
- Titanio.
Las fábricas digitales
Existen fabricas digitales repartidas por el planeta, que ofrecen servicios de producción bajo demanda a particulares y empresas de todo el mundo. Abarcan desde la fabricación de prototipos a pequeñas y grandes series.
Casi todos los proveedores complementan sus servicios de impresión 3D con servicios de corte y mecanizado CNC, inyección de plástico y, en algunos casos hasta extrusión de aluminio. Esto permite concentrar la mayor parte de procesos en un mismo proveedor, optimizando recursos de gestión y transporte.
Para acceder a sus servicios, solo es necesario disponer de un modelo 3D definitivo (en formato .stl) de la pieza que se quiere fabricar. En la industrial 4.0, los planos técnicos son historia. La página web de cualquier fábrica digital dispone de un formulario que permite subir el archivo 3D para su análisis y presupuesto. Todas estas fábricas ponen a disposición de sus clientes un equipo técnico formado por ingenieros que ofrecen soporte en caso de necesitarlo. Una vez aceptado el presupuesto, el proceso de producción suele realizarse en cuestión de días y el paquete con las piezas se manda a través de courier a la dirección que el cliente quiera.
Si aún no conoces ninguno de estos centros, aquí tienes un pequeño listado con algunos de los mas importantes:
Conclusiones
El número de patentes relacionadas con el desarrollo de tecnologías 3D (maquinaria, software, materiales…) está creciendo exponencialmente estos últimos años. Un dato orientativo: el 80% de todas las impresoras 3D que se han fabricado jamás, se han vendido durante estos últimos cuatro años. Por lo tanto, podríamos decir que nos encontramos frente a una tecnología suficientemente madura para trabajar con ella. Al tiempo que permanecemos expectantes a los prometedores avances que se esperan para los próximos años.
Uno de los principales retos pendientes es lograr que la impresión sea mas rápida, para reducir los costes y mejorar los plazos con respecto a las tecnologías tradicionales. Es un frente abierto en el que se anuncian novedades constantemente.
Por otro lado, se está reduciendo el precio de las materias primas que alimentan las impresoras y se están lanzando cada vez mas materiales con nuevas propiedades. Destacan algunos con prestaciones cada vez mas cercanas a los plásticos inyectados.
Pero como te podrás suponer, no todo el campo es orégano y no podemos ignorar las desventajas. Una de las mas importantes es que los termo-plásticos mas comúnmente utilizados aún son poco estables y relativamente vulnerables frente al calor y a la luz. Muchas resinas requieren de un proceso de postcurado de entre 15 y 90 minutos en un horno especial, lo cual incide negativamente en los tiempos de producción.
También preocupa la calidad final de las superficies, que no alcanza aún los estándares de las piezas inyectadas. Aún que algunas marcas optan por no ocultar la naturaleza de sus piezas, dejando que el aspecto “laminado” de las piezas FDM forme parte del lenguaje estético del producto.
Y hasta aquí el artículo de hoy. Espero que te haya resultado instructivo y que te estimule a actuar. El diseño es la mejor herramienta para potenciar los valores de tu marca y reforzar el vínculo emocional con tu público. Y para ello, ya sabes que cuentas con todo mi apoyo y el de mi equipo de colaboradores.