Una de las características que define a la Cuarta Revolución Industrial es el uso de nuevas tecnologías para optimizar procesos de producción, ofreciendo soluciones innovadoras y personalizadas que satisfacen las demandas de los clientes y del mercado.
La Fabricación Aditiva (AM) es una de las tecnologías de mayor impacto en la Cuarta Revolución Industrial, debido a que facilita los procesos de fabricación, incrementa la productividad y disminuye los costos operativos. De igual forma, aporta numerosas ventajas al momento de fabricar todo tipo de piezas, como una mayor rapidez, implementando un proceso de fabricación mucho más sostenible al emplear de forma eficiente los recursos.
En un mundo interconectado, la fabricación aditiva permite trabajar bajo demanda y se adapta a los nuevos criterios de producción. Es por esto que, cada vez son más los sectores y empresas que deciden implementar la fabricación aditiva en sus procesos de fabricación.
¿Qué es la Fabricación Aditiva?
Esta tecnología es un proceso de producción industrial que conlleva la construcción de objetos solidos partiendo de modelos digitales mediante la superposición de capas de un material determinado.
El proceso de fabricación aditiva o impresión en 3D comienza con un diseño de pieza tridimensional generado por computadora, este archivo se enlaza a la máquina de aditivos (impresora de 3D) y se corta electrónicamente en capas extremadamente delgadas.
La máquina extiende una capa fina y uniforme de metal sobre la placa de construcción, donde un láser controlado por computadora y otra fuente de energía, sinteriza o derrite esta delgada capa de metal siguiendo un camino que corresponde a los datos cortados del diseño 3D original. El proceso de estratificación se repite hasta que se renderiza la pieza.
Este es un proceso más ágil que otros métodos de fabricación, lo que permite a los fabricantes pasar del diseño digital al desarrollo de piezas complejas de forma más rápida, sencilla y a un menor costo, que la manufactura tradicional, por tal, la impresión 3D es una tecnología que ha cambiado el panorama de la fabricación.
Beneficios de la Fabricación Aditiva
Esta tecnología puede acelerar el proceso de innovación en las empresas ya que elimina la necesidad de moldes, lo que permite reducir la cantidad de materia prima y energía en la producción hasta en un 90%, además, posibilita la creación de piezas más livianas, lo que ofrece beneficios ambientales y de rentabilidad a fin de reducir los desechos de producción.
Otro de los beneficios de AM es que reduce la necesidad de herramientas, lo que significa que se requiere menos material en general para la producción, también reduce la utilización de material en comparación de los métodos tradicionales de producción. Igualmente, con la Fabricación Aditiva se puede producir en cualquier lugar, lo que permite a la red de proveedores reducir los costos y el impacto ambiental al reducir las emisiones del transporte.
La tecnología AM ofrece flexibilidad para toda la cadena de valor, los diseñadores e ingenieros simulan piezas altamente optimizadas en función de la asignación de espacio, las cargas, las restricciones y los procesos de fabricación.
También esta tecnología permite a las empresas de los sectores estratégicos conectar todas las áreas involucradas en la fabricación de una pieza, con el fin de que todos colaboren en conjunto durante el proceso de desarrollo del producto para aprovechar el valor que ofrece la fabricación aditiva.
La AM sigue marcando nuevos hitos a través de la innovación persistente, tiene mucho por crecer y por ofrecer a las empresas. John Schmidt, quien dirige la práctica de consultoría aeroespacial y de defensa global de Accenture menciona que “Lo que todos deben entender es que la impresión 3D está subexplotada en la industria aeroespacial y tiene mucho espacio para crecer”, dijo Schmidt. “La presentación de las plataformas de próxima generación por parte de los OEM es cuando la AM realmente despegará”.
Obstáculos a superar de la Fabricación Aditiva
La fabricación aditiva está pasando por algunos obstáculos de cuestiones normativas, técnicas, culturales y económicas que están limitando su potencial.
Hasta la fecha, la Fabricación Aditiva se ha utilizado para crear prototipos rápidos de piezas para la evaluación y prueba de estas mismas, pero el uso piezas AM en plena producción aún no se ha materializado en la industria. Esto debido a que la industria ha desarrollado muy pocos estándares de calidad y confiabilidad para las piezas impresas en 3D, mencionó Scott Killian gerente de desarrollo comercial, Aeroespacial, para EOS.
Lo que conlleva a que uno de los mayores obstáculos sea lograr niveles de calidad que infundan tanta confianza en las piezas producidas por AM como en las que se fabrican con procesos tradicionales, incluidas las piezas que son fundamentales para el rendimiento y la seguridad del producto final.
Tom Kurfess, director de fabricación en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL) comenta: “Los fabricantes deben poder certificar las piezas impresas en 3D en función de un proceso repetible que pueda producir de manera constante y confiable la calidad que los diseñadores esperan, a un costo que haga que la impresión en 3D sea la opción clara sobre otros procesos. Ese es el santo grial”.
La fabricación Aditiva debe funcionar como cualquier otra tecnología de fabricación; debe ser rentable y esta tecnología generalmente aún no está lista para producir componentes en masa de manera asequible menciona Klaus Mueller, asesor principal de Aerodynamic Advisory.
Se busca que en un futuro la Fabricación Aditiva use “un marco de análisis de datos y sistemas de visualización para mostrar cómo construir repetidamente una pieza compleja con el nivel de calidad que requieren los fabricantes” según Antoine Gelain, director de la firma de capital privado independiente con sede en Londres Paragon European Partners.
Otro problema es que las máquinas utilizadas para la impresión 3D generalmente no cumplen con las expectativas de los usuarios, dijo Laura Ely, ex líder de iniciativas AM de GKN Aerospace. Menciona “Si compra una máquina CNC (control numérico por computadora) estándar, espera que requiera muy pocos ajustes”, dijo. “Ese no es el caso con la maquinaria de impresión 3D actual, que tiende a requerir grandes ajustes debido a su nivel actual de madurez”.
Un desafío que se relaciona completamente con el anterior es que existen muy pocos programas educativos para calificar a más operadores de máquinas AM. Las estimaciones amplias del número de operadores disponibles oscilan entre menos de 1.000 y alrededor de 3.000, de igual forma aún no se ha definido a un operador AM completamente calificado, ya que AM involucra múltiples disciplinas por lo que se debe contar con habilidades y capacidades para esta tecnología.
La historia nos dice que existe una gran brecha entre la aplicabilidad y la comerciabilidad de una tecnología, y lleva años, cerrar esa brecha. Logrando que más empresas comiencen a adoptar la fabricación aditiva se generan pequeños avances, que mencionan los expertos, podrían abrir la puerta a aplicaciones más amplias de impresión 3D.
La Fabricación Aditiva tare consigo beneficios únicos a los sectores estratégicos y las empresas deben comenzar a adoptar esta tecnología si quieren ir por el camino de la transformación digital, de igual forma entre más sectores utilicen esta tecnología más rápido comenzará a regularse para hacer el uso adecuado y explotar su potencial al 100 por ciento.
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