Tendencias en fabricación aditiva

La elección del material es uno de los aspectos clave para el desarrollo del proceso de fabricación de piezas por cualquier método de producción. En el caso de la fabricación aditiva es todavía más importante ya que con los materiales tratamos de corregir algunas de las desventajas que este método de fabricación tiene, como la anisotropía de propiedades en el eje perpendicular a la construcción de la pieza.

Desde la invención de la primera tecnología de fabricación aditiva en los años 80, hemos visto pasar de unos pocos materiales, casi uno o dos por tecnología de fabricación aditiva a tener portfolios de materiales dónde podemos elegir según nuestras necesidades, así para polímeros pasamos del PLA, ABS y PA12 a tener materiales más tradicionales como Polipropileno, Cauchos y materiales técnicos por PEEK, cargados con nano partículas conductoras, que hacen que tengamos un campo de aplicación de estas tecnologías casi infinito.

El grupo de materiales más usado es el de los metales en los que también hemos tenido una gran incorporación de aleaciones metálicas para las diferentes tecnologías de fabricación aditiva que procesan metales. El Acero es el material más demandado, se está pudiendo imprimir con acero inox, Alumnio, aleaciones de Titanio, en formato polvo o hilo, son avances que hemos visto en los últimos años.

Hemos incorporado otros materiales, como cerámica tanto a partir de polvo (óxidos SiO₂, ZnO, SrO, MgO, el sulfato de calcio (CaSO₄), el fosfato tricálcico [TCP, Ca₃(PO₄)₂] y el fosfato tetracálcico [TTCP, Ca₄O(PO₄)₂] como de suspensiones con compuestos orgánicos fotosensibles.

Y, así, muchos materiales más: hormigón, vidrio, alimentos….

Hemos notado una tendencia muy clara hacia la producción de piezas metálicas detalladas y precisas para cubrir las aplicaciones en el ámbito de la joyería, relojería, accesorios de moda y lujo, gafas y dental. Esta producción es de grandes tiradas, aunque tienen medianas/pequeñas dimensiones. En este caso la tecnología del Binder Jetting es la que mejor recoge los requisitos de esta producción tan exigente. Binder jetting consiste en la deposición de un agente aglutinante adhesivo sobre finas capas de material metálico en polvo. Algunos de los materiales son Acero inox 17 4 PH o 316L, Cobre, Inconel e incluso Titanio.

Durante el proceso de impresión 3D binder jetting, el cabezal de impresión 3D se mueve sobre la plataforma de construcción depositando gotas de aglutinante, imprimiendo cada capa de forma similar a las impresoras 2D que imprimen tinta sobre papel. Cuando se completa una capa, el lecho de polvo se desplaza hacia abajo y la impresora extiende una nueva capa de polvo sobre el área de construcción. El proceso continúa capa a capa hasta que se completan todas las piezas. Después de la impresión, las piezas se encuentran en un estado verde, o inacabado, y requieren un proceso posterior adicional antes de estar listas para su uso. Para ultimar su producción se introducen las piezas en un horno en estado verde para conseguir una sinterización de los granos de materia.

Este proceso de producción permite realizar piezas pequeñas, precisas con geometrías imposibles de mecanizar y en un tiempo récord.

En los últimos años, los numerosos desarrollos en torno a la fabricación aditiva y la fabricación bajo demanda están culminando en un cambio de método que, aplicado al ámbito de la gestión de repuestos, hace posibles acuerdos de servicio mutuamente beneficiosos y lucrativos a OEM’s, fabricantes locales y, sobre todo, clientes. Al igual que Kanban, Six Sigma y otras metodologías logísticas y de fabricación, la fabricación distribuida funciona mejor cuando se integra en toda la cadena de valor.

Sin embargo, no basta con poder imprimir en 3D una pieza: si la dirección no conoce las oportunidades o no se implementa adecuadamente, las oportunidades se dejarán sobre la mesa o el resultado será inadecuado o incluso contraproducente, pues es necesario garantizar calidad y trazabilidad en todo el proceso. En el caso de empresas fabricante de bienes industriales, el uso de la fabricación aditiva distribuida beneficia tanto a los usuarios como a los fabricantes. Los usuarios tienen una alternativa en la cadena de suministro, y el OEM puede reducir costes de transporte, tiempos de servicio y racionalizar la producción de repuestos, ya que las piezas factibles de imprimir en 3D pueden obtenerse bajo demanda, haciendo uso de centros de fabricación cercanos al punto de consumo. A largo plazo, esto ahorra tiempo y dinero a ambas partes, y evita gran parte de los conflictos que surgen en muchas ocasiones de la imposición de los fabricantes (OEM’s) a los usuarios, a sufrir largos plazos de entrega de repuestos, o a sustituir componentes o sistemas completos de alto coste ante una reparación relativamente sencilla.

Adicionalmente, el impacto en sostenibilidad es doble, por el menor uso de materias primas, fabricando sólo en base a la demanda a corto plazo, y por la reducción del impacto medioambiental del transporte asociado a la fabricación centralizada.

Históricamente, los OEM que adoptan nuevas metodologías de cadena de suministro ágiles tienden a ganar en el mercado.

Para hacer ello posible, y como primer paso es necesario contar con una biblioteca digital certificada, lo que se conoce comúnmente como inventario digital o almacén digital. También es importante conseguir una integración eficiente entre los sistemas implicados en cada fase del proceso (equipos y software necesario) para conseguir un control de proceso completo y la trazabilidad necesaria para asegurar la calidad y certificar el producto final.