Impresión 3D metálica en Volkswagen para fabricar piezas a gran escala

Por primera vez una empresa automovilística ha dado el salto a la impresión 3D metálica, una tecnología que permitirá a Volkswagen la producción masiva de componentes, más allá del uso del 3D tradicional que solo permitía la fabricación de prototipos. La fabricación 3D de componentes es sin duda un revulsivo que cambiará la logística del automóvil y permitirá dar respuesta a los grandes retos de la industria. Las previsiones de DHL en “La impresión 3D y el futuro de las cadenas de suministro” parecen ir más rápido en la forma revolucionaria de ver la logística.

Vokswagen es el primer fabricante automovilístico que ha anunciado su firme apuesta por el uso de la impresión 3D metálica para la producción a gran escala de piezas. Para implantar esta tecnología, VW ha colaborado con el fabricante de impresoras HP y con el de componentes GKN Powder Metallurgy, que presentaron el nuevo proceso en el IMTS (International Manufacturing Technology Show) de Chicago el otoño pasado.

Según Martin Goede, Director de Planificación y Desarrollo de Tecnología de Volkswagen, “la producción automovilística afronta grandes retos ya que nuestros clientes esperan cada vez más opciones de personalización; al tiempo que crece la complejidad por la cantidad de nuevos modelos. Es por ello que confiamos en tecnologías punteras para garantizar una producción fluida y rápida. Y la impresión 3D juega un papel importante en la fabricación de piezas individuales.”

Frente a los procesos de impresión 3D tradicionales, que solo son rentables en la producción especial de piezas individuales o de prototipos, la 3D Metal Jet de HP da un primer gran salto a la producción masiva de piezas sin tener que desarrollar y fabricar las herramientas correspondientes.

Con esta tecnología, se reduce el tiempo para producir piezas y el proceso es también interesante para la fabricación de grandes cantidades en un periodo corto de tiempo. En un primer paso, VW tiene previsto producir algunos elementos de diseño en pequeñas series, como inscripciones en la puerta trasera; pomos del cambio de marchas o llaves personalizadas para los clientes.

Según Goede, “la idea es que en dos o tres años la tecnología esté lista para imprimir los primeros componentes estructurales para vehículos en producción masiva. A corto plazo, no es probable que una impresora 3D pueda producir un vehículo completo, pero el número y tamaño de las piezas de una impresora 3D se va a incrementar significativamente. El objetivo es llegar a producir más de 100.000 unidades al año”.

Este anuncio de Volkswagen no hace sino confirmar las predicciones que realizó en 2016 DHL en su informe “La impresión 3D y el futuro de las cadenas de suministro”, donde identificaba sus aplicaciones más inmediatas en las piezas de repuesto bajo demanda; los servicios de posposición de productos y tiendas de impresión 3D.

Tras probar durante años diferentes hardware y técnicas de impresión 3D, DHL, uno de los principales proveedores mundiales de servicios de logística, identificó aplicaciones con potencial para redefinir las estrategias de fabricación y la cadena de suministro. Para Matthias Heutger, Vicepresidente Senior de DHL Customer Solutions & Innovation, señalaba “la impresión 3D es una tecnología transformadora, aunque no es una varita mágica que acabará con la producción masiva. Más bien, su enorme potencial reside en su capacidad para simplificar la producción de productos y repuestos altamente complejos y personalizables, lo que podría acercar la logística y la fabricación más que nunca”.

Lo cierto es que como señalaba en el informe Heutger, “A medida que los fabricantes adapten sus procesos de producción, se crearán nuevas oportunidades y desafíos para la cadena de suministro. En DHL, esperamos trabajar con clientes y socios para explorar conjuntamente nuevas soluciones y desbloquear el potencial de la impresión 3D e integrarlo en la logística y en las futuras cadenas de suministro".

DHL, que ya ha probado las tiendas de impresión 3D, recomienda que las empresas involucren a sus socios logísticos en su viaje al 3D, desde la etapa de evaluación y análisis hasta la maximización de los beneficios potenciales en términos de una mayor excelencia operacional y el ahorro que la tecnología podría suministrar.

Si bien como señalaba Markus Kückelhaus, Vicepresidente de Innovación e Investigación de Tendencias, de DHL Customer Solutions & Innovation: “No todos los productos deben, pueden o serán impresos en 3D. Sin embargo, alentados por las oportunidades de mayor personalización, menos desperdicio y fabricación y entrega más localizados, las empresas de muchos sectores verticales están mostrando un creciente interés en el uso de la impresión 3D. Una encuesta ha revelado que el 38 % de las empresas anticipan el uso de la impresión 3D en su producción en serie para dentro de cinco años, pero no necesariamente para reemplazar completamente la fabricación tradicional. Creemos que la impresión 3D tendrá el mayor impacto a medio plazo en la logística de piezas de repuesto y en la fabricación de piezas personalizadas”.

Sin embargo, el proyecto de VW, HP y GKN Powder Metallurgy ya parece haber quemado etapas e ir más allá al anunciar una producción a gran escala de piezas. De hecho, la impresión 3D ha sido adoptada por las industrias de la aviación, ingeniería, automoción y salud, como Mercedes Benz Trucks, que ya cuenta con repuestos impresos en 3D, o en asistencia sanitaria donde ya se realizan desde prótesis a coronas dentales. Asimismo, está jugando un papel importante en la fabricación de repuestos críticos en compañías mineras o agencias espaciales. Aunque aquí seguimos hablando de piezas personalizadas, el salto a la producción masiva no ha hecho sino empezar.

La impresión 3D debe saltar varias etapas

También conocida como fabricación aditiva, desde los años ochenta la impresión en 3D implica la fabricación de productos mediante la colocación de material de plástico calentado o metal inyectado desde la boquilla de una impresora 3D, en una placa, para crear un objeto tridimensional, reemplazando potencialmente procesos tales como el forjado y el moldeado, a un precio inferior. Puede dar lugar a una calidad del producto mejorada, a múltiples productos que son hechos por una sola impresora, a nuevos tipos de productos - y nuevas estrategias y modelos de la cadena de suministro, etc.

Si bien se calcula que el mercado de la impresión en 3D crecerá entre 180.000 M$ y 490.000 M$ en 2025, el informe considera que no se convertirá en un sustituto de la producción en masa, sino en un proceso complementario.

Los factores que actualmente limitan la adopción más generalizada de la impresión en 3D -desde los años ochenta - incluyen la falta de conocimientos de la gestión, así como cuestiones económicas y tecnológicas. Muchas impresoras pueden utilizar sólo un material y los costes siguen siendo altos para la impresora 3D de grado industrial. Además de enfrentarse a los problemas de garantía, responsabilidad civil y propiedad intelectual, la impresión 3D necesita ser más rápida, ágil y más avanzada antes de convertirse en una tecnología de producción básica. Una respuesta que parece haber dadlo la tecnología Metal Jet, un proceso aditivo en el que las piezas se producen capa a capa con un material en polvo que se va aglomerando, para a continuación hornear el componente con un elemento metálico en el proceso de sinterización. Aquí el polvo se funde mediante un láser. Este procedimiento abre la vía a la producción masiva de piezas.

Producción y logística a pie de pista

La impresión 3D ofrece oportunidades para que las empresas se asocien con proveedores de logística que cuentan con servicios de impresión 3D. En el informe de DHL, ya se señalaba que las piezas de repuesto bajo demanda, daría lugar a un modelo que permitiría reducir los costes de almacenaje. Además, el servicio de impresión ubicado al final de la pista de aterrizaje para una rápida producción y entrega de piezas sensibles al tiempo y servicios de posposición de productos permiten aumentar las opciones de personalización, a la vez que se reducen los plazos de entrega al cliente.

Los servicios de producción directa personalizada y los de posposición de productos, ambos impulsados por la demanda de productos personalizados por los clientes, podrían ver la fabricación y el ensamblaje divididos en etapas, con impresoras ubicadas a nivel regional o local involucradas en la producción final. Ambos requerirían estrategias de la cadena de suministro completamente nuevas. Un aspecto de gran valor para los sectores de la energía, ingeniería y fabricación, así como en una mejora de las operaciones de reparación en garantía en el sector del gran consumo.

Las piezas de repuesto bajo demanda podrían involucrar a las empresas de logística en la cadena de suministro de una manera nueva y revolucionaria, imprimiendo las piezas en ruta para entregarlas al cliente.