Una impresora 3D es una máquina capaz de construir estructuras físicas, muy similar a lo que hace un escultor sobre piedra: pensar en un objeto real y materializarlo sobre la mesa. El resultado es un elemento completamente personalizado hecho de un solo cuerpo, el que puede servir por sí solo o para ser parte de una estructura más grande y compleja.
La fabricación aditiva o 3D es uno de los pilares en los que se apoya la Cuarta Revolución Industrial, que promete transformar radicalmente la organización de los medios de producción y la forma de trabajar en las fábricas. Si bien no se trata de una tecnología nueva, la impresión 3D lleva ya varias décadas entre nosotros y en los últimos años ha experimentado un importante salto gracias al desarrollo del software y la evolución del hardware.
Hace unos meses desde que científicos del MIT comunicasen, por primera vez, que habían logrado con éxito crear estructuras utilizando materiales inteligentes fabricados mediante impresión 3D.
La aparición de estos “materiales inteligentes” causó un verdadero fervor en diversos sectores como la medicina, ingeniería, aeronáutica, aeroespacial, etc.
Esto se debía a que los científicos del MIT consiguieron que al doblar y girar un polímero impreso haciendo que perdiera su forma, este volviera a su estado original cuando se calentaba a una temperatura óptima.
La gran diferencia entre la fabricación 3D y la sustractiva de toda la vida es la forma de construir la pieza. Los procesos aditivos construyen objetos añadiendo material capa por capa, depositándolo en forma de hilo o polvo, mientras que la fabricación sustractiva elimina el material de forma sólida para crear piezas a través de un molde. En la práctica esto se traduce en un importante ahorro ya que se reduce al mínimo el desperdicio de material. Otra de las ventajas está en la personalización.
Dado que los diseños son digitales y las impresoras 3D son fáciles de instalar y no requieren una gran inversión, la adopción de técnicas de fabricación aditiva podría provocar, a juicio de los expertos, el trasvase de algunos procesos de fabricación entre países contribuyendo a la reindustrialización de Occidente.
Te contamos como la impresión 3D se utiliza para personalizar en los diversos ámbitos:
FÁRMACOS INTELIGENTES
Uno de los más prometedores usos de esta tecnología es el de desarrollar medicamentos que se liberen en el torrente sanguíneo a la primera señal de infección vírica, que suele coincidir en la mayoría de los casos con un aumento de la temperatura corporal. Esto acabaría casi por completo con enfermedades tropicales como la Malaria o el Dengue, los cuales causan verdaderos estragos a una gran parte de la población mundial
Piezas personalizadas para coches
De Ford a Audi pasando por Daimler-Benz o Fiat, todos los grandes grupos automovilísticos mundiales han comenzado a investigar las aplicaciones de la fabricación aditiva. “Uno de los auges donde más recorrido va a tener la fabricación 3D es en el sector del automóvil, concretamente en la fabricación de repuesto ‘in situ’ y a medida“, explica Javier García, ingeniero de aplicaciones NX de Siemens. El grupo alemán Daimler, el mayor fabricante de camiones del mundo, propietario de la marca Mercedes-Benz, trabaja con impresoras 3D de Ricoh para realizar piezas de plástico de repuesto para sus vehículos. Mandando un diseño digital, el consorcio alemán puede producir la pieza en cualquier centro que cuente con una de estas impresoras acabando con el estocaje y los costes logísticos. En el caso de Audi, la compañía ya ha introducido piezas metálicas producidas a través de impresión 3D láser en modelos como el Audi A3. Volkswagen, el mayor fabricante mundial de automóviles, emplea desde 2014 impresoras de HP para producir herramientas de uso interno para su cadena de montaje. En el caso de Maserati, propiedad del grupo Fiat, la compañía emplea la tecnología de Siemens para digitalizar todos los procesos, desde los diseños a la planificación de la producción, y acortar así los tiempos de salida al mercado.
Paneles solares más eficientes
La incidencia del sol durante largos periodos sobre los paneles solares, provoca que estos y sus baterías tengan un desgaste acelerado díficil de prevenir, ya que estos requieren del mayor tiempo de exposición directa posible para su correcto funcionamiento.
Según los científicos del MIT, utilizando sensores fabricados mediante este tipo de materiales se podría conseguir que estos paneles se ajusten de manera automática consiguiendo un balance de exposición al sol óptimo para cada equipo, allá donde se encuentre.
AVIONES MÁS LIGEROS MENOS CONTAMINANTES
La reducción de peso es el santo grial de la ingeniería aeroespacial y el principal motivo por el que el gigante europeo Airbus está investigando las aplicaciones de la fabricación aditiva. Cada kilogramo de peso que se le resta a un avión evita la emisión de 25 toneladas de dióxido de carbono (CO2). Las piezas producidas a través de procesos de fabricación aditiva, explican desde la compañía, pesan hasta un 55% menos y reducen la materia prima utilizada hasta en un 90%.
En 2017, y tras obtener las pertinentes aprobaciones de la EASA, la agencia europea de seguridad aérea, se instaló la primera pieza de titanio impresa en 3D en un avión de producción en serie. Hasta ese momento, la fabricación aditiva sólo se había probado en proyectos piloto.
Drones con estructuras inteligentes
Según investigadores de la Cornell University en Itaca, los materiales inteligentes pueden ser utilizados para fabricar las helices de un dron, consiguiendo que al contacto con el agua de las mismas, estas se conviertan en helices, lo que permitiría a este equipo realizar inmersiones acuáticas sin necesidad de realizar cambios mecánicos o estructurales en el mismo.
Recambios de trenes impresos en 3D
La compañía ferroviaria vasca CAF ha producido y ha instalado ya en sus trenes de todo el mundo un total de 2.400 piezas fabricadas con técnicas de impresión 3D, a través de la tecnología y los dispositivos que desarrolla HP. Esta técnica, que construye las piezas capa a capa partiendo de un diseño digital, reduce el tiempo de producción de un mes a una semana, “produciendo un importante ahorro en los costes de producción”, según señala la firma.
Otras empresas de transporte ferroviario como Deutsche Bahn y NS, la compañía nacional de ferrocarriles de los Países Bajos, han integrado la impresión 3D en el mantenimiento y producción de piezas de repuesto. Además de reducir el tiempo de fabricación hasta en un 95%,en algunos casos, la fabricación aditiva permite producir en función de la demanda, lo que evita tener que mantener un gran inventario de recambios con el consiguiente ahorro que eso conlleva.
Edificios inteligentes
Los edificios se construyen a partir de estructuras rígidas que no se adaptan a la climatología del lugar donde se encuentran, por lo que en el momento de su diseño, se deben tener en cuenta todas las adversidades que estos puedan sufrir durante su vida útil.
Sin embargo, según unos investigadores catalanes, utilizando materiales inteligentes, estos podrían adaptarse al viento, el calor, la humedad y las lluvias sin que esto suponga un inconveniente para sus estructuras, alargando la resistencia de las mismas y consiguiendo espacios más confortables para las personas que lo utilizan.
El futuro de industria 4.0 parece estar de la mano de la impresión 3D.
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