Mirada al pasado; mirada al futuro

Desde la perspectiva de treinta años dedicados a la fabricación aditiva, quisiera compartir con los lectores una mirada al pasado para analizar el camino recorrido por estas tecnologías hasta el día de hoy, y la proyección de una mirada, probablemente visionaria, hacia qué futuro nos deparan.

Cuando el verano de las Olimpiadas de Barcelona, en 1992, por primera vez, tuve en mis manos un componente de automoción fabricado con resina acrílica mediante estereolitografía, percibí con claridad que aquel momento era un punto y aparte, el inicio de algo totalmente nuevo. Percibí que aquella tecnología cambiaría muchas cosas y una de ellas fue mi trayectoria profesional.

La fabricación aditiva, llegó al mercado a través de 3DSystems, en 1986 de la mano de Chuck Hull. En 1992 se podía adquirir una tecnología, la estereolitografía, un equipo, la SLA250, y un fotopolímero de base acrílica y color ámbar, procesable con este equipo. En España se empezaron a instalar y utilizar los primeros equipos a mediados de los noventa en el País Vasco, Cataluña, Valencia y Madrid.

De una tecnología, un equipo y un material, en un período de treinta años se ha pasado a siete categorías o grupos, con más de veinte tecnologías disponibles y con miles de materiales presentes en el mercado. Y, en mayor o menor grado, al alcance de todo el mundo.

De un único ámbito de aplicación, el prototipado rápido, pensado para acelerar el proceso de desarrollo de nuevos productos, se ha extendido a todo lo largo de la cadena de valor: ingeniería de producto, ingeniería de fabricación, producción de componentes finales y producción de piezas de recambio.

La tecnología se mueve de la creación de prototipos a la fabricación en serie. Es, en los últimos eslabones de esta cadena, dónde los proveedores tecnológicos están centrando sus mayores esfuerzos. La producción es el eslabón con más potencial disruptivo y mayor impacto económico y, al mismo tiempo, el más exigente en términos de requerimientos: productividad, fiabilidad, repetitividad, precisión, versatilidad, propiedades funcionales de los productos resultantes y coste. Los softwares, firmwares, materiales y equipos de nueva generación se desarrollan para dar respuesta a estos requerimientos.

Es una opinión extendida que estas tecnologías han empezado a adquirir un cierto impulso los últimos diez años, que su desarrollo ha sido y es muy lento y que sólo se aplican a nichos muy pequeños de mercado si las comparamos con tecnologías probadas y maduras de producción. Es la opinión y visión que da una mirada muy cercana.

Nací en 1956, al mismo tiempo, año más año menos, que el uso del Control Numérico en el mecanizado mediante el uso de tarjetas perforadas. Hoy el mecanizado CNC es una tecnología madura, mundialmente utilizada, industrialmente probada, que ha supuesto una revolución en la fabricación de toda clase de objetos, incrementando enormemente la productividad, efectuando operaciones de gran dificultad con un grado muy elevado de precisión y automatización, reduciendo costes de producción, y de una gran versatilidad. Y aún sigue evolucionando y desarrollando nuevas capacidades. Si miramos su fecha de aparición comercial, vemos que ha necesitado más de sesenta años para llegar al nivel actual. ¿Podríamos decir que su desarrollo ha sido muy lento?

La fabricación aditiva está a menos de la mitad del camino que ha recorrido el CNC y, sin embargo, ha alcanzado unos niveles de madurez tecnológica que permiten ya su aplicación a la producción final de productos de muy alto valor añadido, de muy alta complejidad y con materiales que hasta hoy no podíamos procesar. Con ellas se ha abierto el abanico de posibilidades en la producción, la innovación en nuevos productos que resuelven mejor nuevas necesidades, la fabricación distribuida y flexible sin herramientas... Todos hemos oído y leído, incluso experimentado muchas veces, las ventajas que aporta(rá) la fabricación aditiva y los nuevos escenarios que establece(rá).

Peter Diamandis and Steven Kotler (1), identifican la fabricación aditiva como una tecnología exponencial, es decir una tecnología que sigue la evolución representada en una curva exponencial definida por ellos como de las 6D (Digitalización, Decepción, Disrupción, Desmaterialización, Desmonetización y Democratización). Exponencial porque es una tecnología digital y sigue el mismo ritmo que la evolución de todo lo que es convertible en información de unos y ceros, procesable con tecnología que dobla sus capacidades de cálculo cada dieciocho meses (Ley de Moore) y que se transmite a la velocidad de la luz.

En cualquier curva exponencial hay un tramo inicial, muy largo si lo comparamos con el tramo final, que tiene una pendiente muy pequeña o, lo que es lo mismo, un período durante el cual el crecimiento exponencial pasa desapercibido, la tecnología no parece crecer demasiado deprisa y puede resultar un período inquietante y, hasta cierto punto, amenazador. Este tramo en la evolución de la tecnología, que aparece justo después de la Digitalización, es lo que ellos llaman el período de Decepción. Mientras una tecnología digital está en su infancia, la duplicación del crecimiento parece pequeña.

Las tecnologías que dominan hoy se inventaron hace entre 20 y 40 años. La mayoría de las tecnologías que dominarán dentro de 20 o 40 años ya están inventadas y, entre ellas, la nueva generación de equipos de fabricación aditiva. La mayoría de ellas se encuentran en el período de crecimiento lento, pero algunas de ellas ya han iniciado el período de Disrupción, es decir, aquel período en el que un mercado existente para un producto o servicio se interrumpe y desaparece ocupado por el nuevo mercado que crea la tecnología exponencial, porque ésta lo supera en eficacia y coste. Corresponde al punto en el que la curva exponencial cambia radicalmente su pendiente haciéndose muy elevada.

Por poner un ejemplo paradigmático en la fabricación aditiva, los alineadores dentales, conocidos como ortodoncia invisible. Su crecimiento y expansión pasó inadvertida durante mucho tiempo, más de quince años. Sin embargo, hoy en día están disponibles en casi todas las clínicas dentales, con millones de usuarios, y han llevado a la práctica extinción el mercado de los tan denostados “brackets”. Otro ejemplo lo constituyen las prótesis auditivas personalizadas. AODC (2), recibe más de diez mil peticiones diarias de prótesis auditivas personalizadas, que desarrolla a partir del molde digitalizado del canal auditivo propio de cada paciente y que produce mediante tecnologías de fabricación aditiva en resinas biocompatibles mediante DLP o en titanio mediante SLM. El mercado de las prótesis auditivas no personalizadas ha entrado en decadencia y no tardará en desaparecer.

Si con sólo treinta años están en esta situación, ¿qué nivel habrán alcanzado estas tecnologías con treinta años más?

La predicción es muy fácil. La fabricación aditiva, como cualquier otra tecnología de producción, podrá procesar muchos más materiales, con mayores funcionalidades que serán más respetuosos con el medio ambiente. Los productos fabricados tendrán mayor precisión, mayores dimensiones, paredes más finas, mejor acabado superficial, menos posprocesos... Los volúmenes de fabricación serán mayores, la producción más rápida, fiable, con menos residuos y subproductos de la fabricación, usarán menos energía, y menos materiales… La tecnología cada vez tendrá más aplicaciones… Permitirá recuperar la producción distribuida y cercana al lugar de consumo.

Pero, la fabricación aditiva difiere de todas las tecnologías de producción. Tiene un principio que la hace singular. El principio que las rige es la adición de la materia. Este principio es el que ha utilizado la naturaleza para la creación de la vida, desarrollando, mediante iteraciones de diseño durante millones de años, sistemas óptimos para una función requerida. Siguiendo este principio, estas tecnologías van a experimentar una evolución difícilmente imaginable.

Sin duda existirán otras tecnologías de producción, probablemente para productos más simples.

Las tecnologías de fabricación aditiva van a evolucionar hasta ser capaces de crear tal y como lo hace la naturaleza. La creación de un ser vivo, o de una parte de él, está dirigida por un código que rige qué material se une, de qué forma, en qué orden y cantidad… para cumplir una función específica. Al igual que en la naturaleza, en fabricación aditiva, para cada función se construirá un sistema específico, y digo sistema porque irá más allá de un simple objeto, con una composición, una arquitectura y un código que habrá dirigido su construcción.

La fabricación aditiva, como decía Hod Lipson (3), evolucionará al mismo ritmo que vaya evolucionando el control de la materia, es decir, con el control de la forma, el control de la composición y el control de la función. Este control lo proporcionará un código que llamamos software y que ya empezamos a llamar inteligencia artificial.

La fabricación aditiva, de la mano de tecnologías como la mecatrónica, la ciencia de los materiales, la nanotecnología, la fotónica, la conectividad 5,6,7G y la inteligencia artificial con la computación cuántica, constituirá la tecnología de producción del futuro para todo aquello que suponga alta complejidad y funcionalidad. Recordemos que la tecnología que aparece hoy dominará este mundo dentro de 20 ó 40 años. Hoy, en los laboratorios de investigación en fabricación aditiva, ya se están imprimiendo objetos con geometrías biomiméticas muy complejas (control de la forma), multimaterial (control de la composición) con funciones diseñadas y con capacidad de respuesta a estímulos externos (control de la función), y su nivel de evolución es el equivalente al estado del mecanizado asistido por CN cuando usaba tarjetas perforadas.

La ciencia tiene pocos límites. Os invito a no ser meros espectadores, sino protagonistas de esta evolución.

(1) Bold, How to Go Big, Create Wealth and Impact the World, 2016

(2) Phonak Aurora Operations and Distribution Center, en Aurora, Illinois

(3) The Bridge. Linking engineering and society. National academy of engineering. “Frontiers in additive manufacturing. The shape of things to come”. Vol. 42, no.1, spring 2012. Washington DC. Pp 5-12.