Fabricación 100% personalizada, minimizando desperdicios sin realizar grandes inversiones. ¿A quién no le interesa?
Introducción
La Fabricación Aditiva consiste en ir añadiendo material capa a capa en aquellos puntos donde sea necesario para fabricar el producto deseado.
Estoy seguro que has visto funcionar a una Impresora 3D de bajo coste, eso sería un ejemplo de Fabricación Aditiva.
Un poco de historia (pero no mucho)
Para entender mejor el porqué de este tipo de fabricación deja que te explique brevemente cómo se viene fabricando hasta hoy día.
- Fundición. Se parte de un molde fabricado en diferentes materiales en el cual se vierte metal o plástico fundido. En el momento que el metal o el plástico se enfría, se rompe o se abre el molde y se extrae la pieza fabricada. Resulta una solución poco atractiva si se van a realizar tiradas cortas de producción debido a los altos costos de fabricación de los moldes. Al extraer la pieza del molde suele requerir algún tipo de tratamiento adicional como pulido, esmerilado, mecanizado, etc.
- Deformación. Se parte de un sólido y mediante la aplicación de diferentes esfuerzos mecánicos y térmicos se consigue un cambio en la forma del sólido inicial. La deformación se puede realizar en caliente o en frio aportando cada una de ellas diferentes características mecánicas al producto final. Los procesos de deformación más comunes son: extrusión, laminado, forjado, etc.
- Sustracción. Partiendo de un sólido, se aplican diferentes técnicas para ir quitando material al sólido inicial hasta conseguir el producto deseado. Las técnicas de sustracción de material más comunes son: fresado, torneado, corte, etc.
- Adición. Ver definición de Fabricación Aditiva incluída en la sección «Introducción» del post.
Actualidad
En la actualidad, gracias a los software de CAD y simulación 3D, es posible diseñar la pieza en 3D pudiendo ver una simulación del resultado final ante de que la pieza sea fabricada. La incorporación de estos softwares han cambiado el paradigma de diseño y fabricación, de forma que ahora se emplea más tiempo en definir y diseñar el producto, que en fabricarlo, lo que permite reducir errores, optimizar los diseños y aumentar la eficiencia y la productividad de la fabricación.
5 Tecnologías de Fabricación Aditiva
Para no aburrirte con tanta teoría, te voy a explicar de forma muy resumida 5 tecnologías, si estás interesado en profundizar en el tema, suscríbete al blog y envíame cualquier duda que tengas.
- Estereolitografía (SLA). Se parte de una cubeta de resina líquida con una base sobre la que se va solidificando dicha resina utilizando un láser. La base va introduciéndose en la cubeta de resina para realizar otra capa. Al finalizar la pieza, tiene que someterse a tratamientos de recocido para mejorar sus propiedades y se somete a una limpieza con acetona para mejorar su acabado superficial.
- Deposición de metal por láser (LMD). Consta de un cabezal doble que expulsa polvo de metal por uno de los orificios y por el otro emite una luz láser que solidifica el metal sobre una base, generando la pieza deseada.
- Modelado por deposición fundida (FDM). Quizá sea la más conocida. Se basa en fundir material con un cabezal extrusor sobre una base fija.
- Fusión selectiva por Láser (SLM). Se parte de polvo de metal dispuesto por un rodillo en capas finas en una base en el que un láser va fundiéndolo en aquellos lugares en los que se necesita para generar el producto deseado. Cuando se acaba una capa, se «vierte» una nueva capa fina de polvo de metal y el láser vuelve a realizar nuevamente el recorrido.
- Soldadura por haz de electrones (EBM). El funcionamiento es prácticamente igual a SLM solo que ahora en lugar de utilizar un láser, se utiliza un haz de electrones para fundir el polvo del metal. Tiene la característica de que permite precalentar el polvo de metal para reducir las diferencias de temperatura en el metal.
Ventajas
- Personalización. La fabricación aditiva permite realizar piezas completamente personalizadas a un precio ajustado.
- Rapidez. El proceso de diseño y fabricación de piezas se realiza de una forma muy ágil, lo que la convierte en la opción recomendada para la realización de prototipos.
- Deslocalización. Cualquier persona con una impresora sería capaz de imprimir cualquier producto en el lugar donde se necesita, con lo cual ya no sería necesario disponer de una red logística tan grande.
- Optimización de piezas. Con la mitad de material se pueden realizar piezas con resistencias mecánicas increíbles.
- Permite producir lotes cortos. Al reducir el número preparaciones y cambios de utillajes, la fabricación aditiva permite realizar lotes cortos, incluso personalizados a un coste reducido.
- Adaptable. Se puede combinar con la fabricación tradicional, permitiendo preservar las ventajas de cada tipo de fabricación y excluir los puntos limitantes.
- Producción sostenible. La fabricación aditiva desecha menos material que la fabricación convencional, genera menos residuos y por ello, reduce la huella de carbono.
Inconvenientes
- Tecnologías propietarias. Las tecnologías de fabricación, sobre todo con metales, son relativamente jóvenes y es por ese motivo por el que los precios de las máquinas son bastante caros. Aún así, están surgiendo competidores que están permitiendo democratizar su uso.
- Limitaciones en materiales. Los materiales metálicos a utilizar en esta tecnología son todavía escasos.
- Costes elevados. Sobre todo si hablamos de impresoras de piezas metálicas.
- Acabados. Aún se requieren procesos adicionales a la impresión para obtener piezas con acabados superficiales razonables y con propiedades mecánicas adecuadas.
- Tiempos de fabricación por unidad elevados. La velocidad de fabricación, en comparación con fabricación tradicional, es menor. Con el tiempo, la velocidad de fabricación se incrementará.
- Limitaciones de tamaño. El tamaño de las piezas que se pueden producir está acotado, ni demasiado pequeñas, ni demasiado grandes.
Conclusión
La Fabricación Aditiva se está convirtiendo en una de las opciones consideradas por las principales empresas manufactureras para la elaboración de sus prototipos y cada vez más, junto con el desarrollo de nuevas tecnologías, las están incorporando como parte de su proceso de fabricación debido a que son capaces de realizar piezas 100% personalizadas con costes contenidos sin necesidad de tener que realizar tiradas largas de producción.
Por otro lado, se consigue un mejor aprovechamiento de la materia prima, debido a que solo se utiliza aquello que se necesita reduciendo en una gran cantidad los desperdicios que se generan.
Hasta ahora era una tecnología difícil de utilizar a costes razonables para la fabricación de piezas metálicas, pero en los últimos años se está democratizando gracias a la inclusión de grandes empresas en el desarrollo de nuevas tecnologías. Aún así, es un sector en pleno crecimiento al que le queda camino por recorrer.
Otra de las virtudes de la fabricación aditiva es la reducción de la huella de carbono debido a que posibilita la producción allí donde se necesita, lo que permite reducir y, en algunos casos, eliminar los desplazamientos de materias primas y productos terminados. Esta deslocalización también ayudará a tener una red de impresión distribuida que repartirá riqueza en cualquier rincón del mundo.
Resumiendo, es una tecnología en desarrollo que aportará una nueva perspectiva de fabricación que abre las puertas a diseños más optimizados, realizados con menos materia prima y de forma deslocalizada. Aún le quedan unos años de desarrollo para considerarla una tecnología madura.
