¿Hacia dónde vas, impresión 3D?

Querido lector, permite que nos presentemos:

— Hola, me llamo Ignacio y soy empresario. Tengo una empresa dedicada al diseño, desarrollo y producción de bienes de consumo. Estoy utilizando, desde hace años, la impresión 3D para acelerar y optimizar el diseño de nuestros productos.

— Soy Isabel, también tengo mi empresa, pero del sector de la ortopodología. Hemos explorado y adquirido estas tecnologías para la fabricación directa y personalizada de ortesis.

— Hola, soy Miguel, responsable de fabricación, en una empresa proveedora del sector del automóvil y, hace tres años, empezamos a utilizar estas tecnologías para desarrollar las garras de los robots colaborativos de nuestras celdas de ensamblaje de componentes, así como para la extracción de las piezas inyectadas del molde.

— Me llamo Maite, responsable de diseño de una empresa del sector iluminación y nos estamos planteando la producción directa de componentes mediante estas tecnologías, pero no conocemos demasiado las características y propiedades podemos obtener, así como si son o no productivas. Tenemos un cierto reparo en cuanto a la calidad superficial y acabados estéticos que podríamos obtener.

Todos nosotros no sólo hemos oído hablar de la impresión 3D, sino que ya la estamos utilizando desde hace años para el desarrollo de productos; otros estamos introduciendo su uso en nuestros procesos productivos para la obtención de utillajes, útiles, herramientas, calibres, plantillas, galgas, manipuladores, moldes... Otros estamos explorando su potencial para la producción final; y algunos de nosotros la estamos utilizando como herramienta para resolver necesidades de mantenimiento de instalaciones, plantas productivas, máquinas, sobre todo para obtener piezas de repuesto de equipos para los que ya no disponemos de proveedor. Sin embargo, todos compartimos las mismas preocupaciones: a pesar de ya estar subcontratando esta tecnología, ¿debemos empezar a preocuparnos si no la adquirimos como un recurso propio? ¿Podemos o debemos esperar a que sea más fiable y productiva? ¿Hacia dónde se dirige esta tecnología?

Querido lector, como ya habrás imaginado, esta escenificación es ficticia, aunque seguramente podríamos reproducir una escena muy parecida —incluso mejorada—, entre cuatro personas que nos estén leyendo en estos momentos.

Desde Leitat somos conscientes de las necesidades que surgen a empresas como las que hemos simulado en este artículo. Por ello y para poder guiarlas y asesorarlas, desde hace más de doce años acudimos a eventos especializados en fabricación aditiva e impresión 3D, con el fin de observar, recoger información y analizar lo que va a ser tendencia en los próximos años. Hoy queremos compartir con vosotros las tendencias observadas en Formnext, el evento europeo más importante en este tipo de tecnologías y que se celebró a finales de 2019 en Frankfurt.

Hagamos el análisis de un primer indicador: la dimensión de la feria a lo largo de los cinco años de su existencia. Formnext, como tal, empezó en 2015. Antes, el ámbito de la fabricación aditiva estaba representado en Euromold.

Si observamos la tabla, cada dos años se podría decir que se han duplicado los números. En 2017 el organizador de la feria reportó 470 expositores i 21.500 asistentes, ocupando una planta, no entera, de un pabellón ferial y que, sin embargo, ya supuso un incremento del 60% respecto del año anterior. En 2018 la feria ocupaba las dos plantas de un pabellón entero, en 2019 se utilizaron dos pabellones de dos plantas cada uno para albergar la feria, aparentemente el doble del año anterior. El pasado 2019 este hecho dificultó poder visitar la feria al completo en los 4 días. El crecimiento cuasi exponencial de este evento, en dimensión, es un claro indicador de la evolución del sector y de la expansión de sus capacidades y aplicaciones.

Todos y cada uno de los eslabones de la cadena de valor de la fabricación aditiva estaba representado en la feria: diseño y desarrollo de producto, digitalización, materiales, preparación de la fabricación, preprocesado, simulación, soluciones, equipos y sistemas de impresión 3D de todas las categorías de fabricación aditiva, soluciones para el tratamiento de superficies y acabados, gestión de la calidad y metrología, servicios de fabricación y prototipado, soluciones de aplicaciones en proceso productivo: moldes y matrices, aprendizaje, formación y cualificación, investigación y desarrollo, organizaciones y empresas editoriales.

Cada uno de estos eslabones estaba representado por un conjunto mayor o menor de empresas. En el caso de empresas proveedoras de software, materiales y procesos aditivos, el grupo era enorme. El análisis puede ser muy sencillo. En cada uno de estos eslabones hay oportunidad de negocio y se está generando riqueza. El sector está madurando de manera muy rápida.

Las dos limitantes más importantes para la adopción de la fabricación aditiva son, sin duda, uno, la variedad y tipología de materiales disponibles y, otro, los propios procesos de impresión 3D en cuanto a su fiabilidad y productividad.

Pues bien, si algo se ha apreciado en este evento ha sido el crecimiento en la oferta de nuevos materiales disponibles para impresión 3D.

La mayor oferta observada corresponde a materiales para FFF, con plásticos técnicos, flexibles, compuestos con cargas metálicas, cerámicas, de carbono, etc., que aportan mayores aplicaciones y funcionalidades. Han entrado con fuerza en este mercado grandes firmas químicas internacionales.

Así mismo, la familia de polímeros en polvo, fundamentalmente basada en poliamida 12, se incrementa con poliamida 11, poliamida 6.6, poliuretanos (TPU), polipropilenos, PBT, además de otro material consolidado como es el PEEK.

Por otro lado, las empresas de pulvimetalurgia general se han unido a aquellas, especializadas, que se iniciaron desde la oferta de polvo metálico para AM, creando un grupo mucho más numeroso y con mayor capacidad productiva, lo que ha redundado en una oferta mucho mayor con la consiguiente disminución de precios.

La observación de la oferta de materiales, que hemos resumido muy someramente en las líneas anteriores, nos lleva a la conclusión de que la demanda de materiales para la fabricación aditiva, con distintas propiedades, se incrementa y la oferta responde a ella aportando un mayor número de alternativas de materiales y reduciendo los precios. Otra posible interpretación es que el mundo industrial ha validado la tecnología para algunas aplicaciones y la demanda de materiales nuevos refleja el interés de las empresas en ampliar su uso para nuevas potenciales aplicaciones.

No se detectaron tecnologías disruptivas que supongan un cambio extraordinario en las tecnologías de fabricación aditiva, pero se observó una clara tendencia a la productividad y a la obtención de piezas finales, dejando muy atrás la creencia que la fabricación aditiva solamente sirve para el prototipado. La feria mostró que la apuesta y el objetivo de los fabricantes de equipos, se centra en la producción de piezas finales. Los equipos presentan mayores capacidades productivas, tanto en volumen de fabricación (tamaño y cantidad de piezas que se pueden imprimir) como en velocidad de fabricación, principalmente en polímeros y metales. Se detectó un aumento muy importante de la oferta en equipos de fabricación aditiva metálica, SLM, provenientes de Asia y Rusia y la presencia de empresas, principalmente de USA, presentando equipos de DED (Direct Energy Deposition) con tecnologías de LMD, WAAM, LENS, EBAM…, así como el incremento de equipos híbridos combinando la deposición directa de metales o las tecnologías basadas en lecho de polvo metálico con mecanizado.

La consolidación de equipos de producción en polímeros, para grandes series, la continúa liderando HP con sus equipos de la serie 4000 y con la presentación de la nueva familia de la serie 5000, mucho más fiable y rápida. La firma EOS mostró sus equipos, más consolidados y con herramientas potentes para el control de la producción y de la calidad. Y presentó de manera virtual la nueva generación de equipos que están en fase de desarrollo y validación.

Nos podríamos alargar mucho más, pero todo lo observado conduce a una conclusión: los nuevos equipos serán concebidos, desarrollados y aplicados a la producción, sin olvidar la mayor aplicación actual de la tecnología: el soporte al desarrollo de producto mediante la fabricación de prototipos, puesto que la oferta sigue incrementándose, especialmente con el grupo de tecnologías de FFF (Fused filament fabrication).

Las empresas dedicadas al posprocesado de piezas impresas en 3D (fabricantes de equipos y proveedores de servicios) tuvieron una presencia destacable en la feria, ya que el incremento en la adopción de la fabricación aditiva y la diversidad de aplicaciones demanda mejores acabados en cuanto a precisión, rugosidad superficial y aspecto visual, reflejo de la calidad deseada para los productos fabricados aditivamente. Las empresas de pulido mecánico (arenado y/o por vibración) y pulido químico/electroquímico para polímeros y metales han experimentado un crecimiento y mejora de los procesos de acabado y destacaron por los equipamientos y resultados que presentaron.

Así mismo, pudimos observar en la feria un incremento en la oferta de software para el control de la producción y de los propios procesos productivos, así como para los postprocesos o para el control de la trazabilidad (desde los materiales hasta la inspección del producto fabricado). Estas herramientas permiten facilitar el control y la gestión de la calidad, de forma similar al que se puede encontrar en procesos productivos más maduros. Este hecho refleja, de alguna manera, el incremento en el uso de estas tecnologías para la fabricación.

Por otro lado, se observó también un incremento en la oferta de hardware, de la que podemos destacar escáneres, tomógrafos, líneas de inspección y clasificación de la producción, constatando así la tendencia de estas tecnologías para resolver necesidades de producción.

De la misma manera, los estands de las grandes marcas ligadas a estas tecnologías (como por ejemplo HP, Renishaw, EOS, Stratasys, Trumpf, SLM, Arburg, Additive Industries, GE Additive (Concept Laser, Arcam), BigRep, 3DSystems, Voxeljet, ExOne, Sciacky, Optomec, Matsuura, AddUP, BeAM, …) aumentaron considerablemente su tamaño, demostrando tanto el crecimiento y la presencia en el sector como el interés y la apuesta por seguir siendo empresas de referencia en fabricación aditiva en sus distintas especialidades y tecnologías.

Asimismo, se vislumbró un auge en start ups y pequeñas empresas dedicadas a ofrecer productos y servicios basados en tecnologías de fabricación aditiva e impresión 3D. También se pudo observar un aumento de empresas consultoras que ofrecen servicios de diseño y asesoramiento en estas tecnologías y proveedores de servicios de impresión 3D —Service bureaus—, demostrando las oportunidades que este crecimiento ofrece. Esto se debe al interés y adopción crecientes de las industrias productivas de sectores tan diversos como: automoción, aeronáutica, ferroviario, salud, moldes y herramientas de producción, productos industriales y de maquinaria, etc., y que en algunos casos han adquirido OEM de fabricación aditiva para adecuarlas a las necesidades productivas propias como fue el caso de GE.

¿Debemos empezar a preocuparnos si no la adquirimos como un recurso propio? ¿Podemos o debemos esperar a que sea más fiable y productiva?

Hemos compartido con vosotros nuestras observaciones y análisis, sobre un evento significativo en este ámbito tecnológico, pero las respuestas a estas preguntas dependerán en todo caso de vuestras necesidades. Esperamos haberos aportado más información para vuestra toma de decisiones, y os animamos a adoptar estas tecnologías cuando en ellas vislumbréis una oportunidad de innovación, crecimiento y/o generación de beneficios.