Desde que en 1983 apareciera la estereolitografía, múltiples métodos de impresión en 3D han ido apareciendo (láser, tinta, compactación, adición, sinterización…).
A lo largo de esta evolución, cada nueva técnica que aparece está muy ligada a un tipo de material o de cartucho de impresión a base de metales, resinas, polímeros… e incluso tejidos orgánicos.
Así, se puede aplicar hoy esta tecnología en múltiples campos: desde los aspectos más domésticos (hoy cualquiera puede tener una pequeña impresora 3D en casa) hasta los procesos industriales, pasando por las aplicaciones en medicina…
Es ya, por lo tanto, una tecnología consolidada y que continúa perfeccionándose, por lo que ha generado múltiples expectativas. Sin embargo, se ha comprobado que no está teniendo la penetración esperada. No es de aplicación en todos los procesos productivos y no todos los hogares tienen interés o necesidad de un artefacto como este pues no cubre las necesidades que se esperaba.
De este modo, la impresión 3D no parece llegar al público en general, quien aparenta estar desilusionado ante las expectativas que se habían creado, sino que está encontrando su nicho en la industria y en los entornos de productividad (hacer cosas rápidas y baratas).
A partir de ahora, la impresión 3D se desarrollará en función de sus principales clientes, es decir, de las industrias productivas, quienes demandarán desarrollos tecnológicos específicos para sus productos.
La fábrica 4.0
Las fábricas han pasado por tres estados previos, que fueron acompañados por cambios tecnológicos:
-
La revolución industrial fue marcada por la máquina de vapor.
-
La cadena de montaje se basó en la electricidad.
-
La aparición del software y de Internet a digitalizado las factorías.
-
Quizás la próxima revolución sea la aplicación de la impresión 3D.
La transformación digital en las fábricas pasó gran parte de sus procesos al mundo virtual. Me refiero a calidad, trazabilidad, coordinación, simplificación… Pero las máquinas seguían siendo “las mismas”, con lo cual, se han digitalizado procesos convencionales y, gracias a la digitalización, estos procesos se han optimizado y eficienciado.
Sin embargo, la impresión 3D, puede catalizar una transformación más profunda: Pasar toda nuestra capacidad “virtual” al mundo físico, cambiando los procesos tradicionales para hacerlos radicalmente más eficientes, económicos, sostenibles… Es decir: una disrupción.
Imaginemos algunos de los campos en los que puede aplicarse: salud, cocina, joyería, ropa, calzado… Y ahora pensemos en qué condiciones puede aportar un beneficio la impresión 3D.
- Personalización de objetos: El diseño en el campo virtual puede ser impreso al mundo físico con un coste menor que si fuera de modo artesano y, además, el cliente está dispuesto a asumir precios más altos por esa personalización.
- Emprendimiento: Tanto para emprendedores como para nuevos desarrollos dentro de las empresas, los ritmos de desarrollo necesitan de periodos más cortos para ser competitivos y, para ello, se necesitan mecanismos de producción adaptados.
- Ecología: sostenibilidad para con el medio ambiente. Se tratará de que estas impresiones no contaminen, no usen cartuchos y materiales nocivos ni esquilmen recursos naturales.
- Economía: La impresión deberá ser más económica, más rápida y más personalizable.
- Permite producir in situ, favoreciendo la relocalización de las fábricas y ahorrando en transporte y ensamblaje respecto de las zonas del mundo donde se produce con mano de obra más barata.
- Las Startups en base a software no tienen necesidades de producción en fábrica, pero las basadas en hardware podrán evitar tener que buscar mucha financiación en equipos si pueden producir en impresión 3D.
- Producción “just in time” y personalizada: Producir sin stock, sin mermas y sin el problema de la descatalogación (cualquier pieza, por muy antigua que sea, puede ser producida, aunque sólo sea una unidad, simplemente rediseñándolo e imprimiéndolo)
- El límite económico está en el punto en que, si una pieza se repite muchas veces, puede que hacer un molde tradicional sea más barato pues el coste fijo de ese molde se diluye mucho.
- Diseño: El diseño en base a software no tiene límites, pero la producción por métodos tradicionales podrían impedir al materialización de esos diseños, lo cual queda solucionado con la impresión 3D. Por ejemplo podemos pensar en los diseños paramétricos.
Estado actual de la tecnología de impresión 3D
Aún tras haber sufrido un desarrollo tecnológico importante, la impresión 3D debe seguir perfeccionándose y desarrollándose.
Los márgenes de mejora detectados están en: rapidez, bajada de los costes por pieza, más materiales para impresión…
En la actualidad, las tecnologías más implantadas son la de extrusión, es decir: un cordón; o la impresión punto por punto vía láser. Es decir: son procesos lentos e imprecisos.
Por lo general se aplica un material en polvo (maderas, metales, polímeros) y se le inyectan aglutinantes.
Las nuevas tendencias van en la línea de imprimir por capas completas que se hagan de una sola pasada. En esa pasada existe la posibilidad de manipular las propiedades químicas del material a nivel de boxel (lo análogo a píxel, pero en 3D).
De este modo, en cada capa se pueden incorporar al material de cada boxel un agente químico para que, al reaccionar, se convierta en el material deseado.
Esto permite, si se diseñan y desarrollan las características “micro” del material, cambiar el color, rigidez, conductividad, dureza…
Aplicación de la impresión 3D para el usuario doméstico
Ya se ha dicho que el usuario doméstico no ha encontrado la utilidad a la impresión 3D. Muchas han sido las empresas que se han lanzado a la producción de estas pequeñas impresoras pero que no han satisfecho las expectativas. Parece que este “electrodoméstico” no ocupará un sitio en los hogares, sino que habrá servicios de impresión en 3D para descargar un modelo, personalizarlo y enviarlo a imprimir para que te lo entreguen en casa después.
Dado este planteamiento, puede que la integración de la impresión 3D deba hacerse con servicios de logística, lo cual ya empieza a encarecer la producción individual.
Solamente usarán impresión 3D doméstica en los casos de los prototipados que el usuario sea capaz de diseñar.
El proceso de implantación
Poniendo como origen a los diseñadores de piezas que usaban tiralíneas o estilógrafos, cuando pasaron al CAD, usaban procesos de diseño iguales, simplemente sustituyeron un estilógrafo por un software para luego imprimir. Es decir: diseñaban bajo los mismos criterios.
Pero poco a poco sus diseños cambiaron al incorporar e interiorizar las posibilidades nuevas que les daba el programa.
Análogamente, podemos decir que ahora imprimimos nuestros diseños en 3D, luego diseñaremos pensando en 3D ya que hay nuevos materiales y posibilidades físicas que un molde y ensamblaje tradicional no da.
Pero se puede llegar aún más lejos: acabaremos diseñando pensando en la cadena de suministro, relocalizando o deslocalizando en función de la logística, la economía, los tiempos… Es decir: Una vez que nos habituemos a diseñar pensando en que los objetos van a ser impresos en 3D, luego cambiará toda la estructura de la fabricación y logística.
