La fabricación 3D llega a la industria

Las grandes empresas recurren a las impresoras 3D por su flexibilidad y el ahorro de costes.

La fabricación aditiva o 3D es uno de los pilares en los que se apoya la Cuarta Revolución Industrial, que promete transformar radicalmente la organización de los medios de producción y la forma de trabajar en las factorías. Si bien no se trata de una tecnología nueva, la impresión 3D lleva ya varias décadas entre nosotros y en los últimos años ha experimentado un importante salto gracias al desarrollo del software y la evolución del hardware.

“Esto no es algo nuevo, ahora se han abierto nuevos caminos, pero en 1995 yo ya estaba fabricando piezas en 3D”, explica Javier García, ingeniero de aplicaciones NX en Siemens. “Desde entonces han evolucionado mucho las máquinas y, sobre todo, el software”, añade.

La gran diferencia entre la fabricación 3D y la sustractiva de toda la vida es la forma de construir la pieza. Los procesos aditivos construyen objetos añadiendo material capa por capa, depositándolo en forma de hilo o polvo, mientras que la fabricación sustractiva elimina el material de forma sólida para crear piezas a través de un molde. En la práctica esto se traduce en un importante ahorro ya que se reduce al mínimo el desperdicio de material. Otra de las ventajas está en la personalización.

“Permite obtener un alto grado de personalización ya que se puede diseñar cada pieza de forma individual, pero no se pueden hacer grandes series. La única forma de hacer 1.000 piezas al día es teniendo 1.000 impresoras y eso eleva mucho el precio”, apunta García.

DESCENTRALIZACIÓN

Dado que los diseños son digitales y las impresoras 3D son fáciles de instalar y no requieren una gran inversión, la adopción de técnicas de fabricación aditiva podría provocar, a juicio de los expertos, el trasvase de algunos procesos de fabricación entre países contribuyendo a la reindustrialización de Occidente. “La fabricación 3D trae consigo un cambio de paradigma en la producción pasando de un mundo donde la fabricación se hace en masa y de forma centralizada, principalmente en Asia, a otro más equilibrado y distributivo entre los países”, afirma Ramón Pastor, vicepresidente mundial y director general del Negocio de HP 3D.

Pastor es también responsable del Centro Internacional de Impresión 3D que la multinacional estadounidense inauguró en junio en Sant Cugat (Barcelona), el mayor de la compañía fuera de Estados Unidos dedicado a esta actividad. Desde aquí se diseñan las impresoras 3D que el grupo vende por todo el mundo y se investigan nuevas aplicaciones y materiales. “Lo que esta tecnología permite es producir dónde está la demanda, en el momento que se necesita y con las características que se requieren. Casi todas las industrias se están planteando incorporarlas”, indica Pastor.

Una opinión compartida por Naiara Zubizarreta, gerente de la Asociación Española de Tecnologías de Fabricación Aditiva y 3D (ADDIMAT), que aglutina a más de noventa empresas del sector. “Aunque esta tecnología encuentra mejor acomodo en piezas con geometrías complejas, la fabricación aditiva se está revelando como transversal a todos los sectores, de manera que todas las industrias están encontrando soluciones competitivas”, asegura.

En un plazo de entre tres y cinco años, vaticinan desde IDC, cuatro de cada diez fabricantes adoptarán este tipo de tecnología. Según la consultora, el negocio de la fabricación 3D moverá este año casi 14.000 millones de dólares (12.560 millones de euros) y se espera que crezca hasta los 22.700 millones para el año 2022.

SECTORES

No obstante, hay algunos sectores que llevan la delantera. El automóvil, por ejemplo, ha sido uno de los primeros en comenzar a aplicar estas técnicas a sus procesos de producción. “Uno de los problemas que tienen estas empresas es que desde que venden el último coche de un modelo deben tener piezas de recambio durante treinta años. No tener que almacenar todas esas piezas y poder fabricarlas en función de la demanda supone un gran ahorro”, explica el directivo de HP.

La multinacional trabaja con fabricantes como BMW en el desarrollo de algunos de los componentes del Z8, fabricado entre 2000 y 2003. Otro fabricante como Volkswagen emplea desde 2014 impresoras 3D en su factoría de Autoeuropa, en Portugal, para producir herramientas para uso interno en la cadena de montaje. Otro de los clientes de HP, la compañía ferroviaria vasca CAF, ha instalado en sus trenes de todo el mundo un total de 2.400 piezas fabricadas a través de técnicas de impresión 3D.

El sector aeronáutico es otro de los que se muestra interesado en esta técnica y observa con interés el desarrollo de esta, aunque los requerimientos legales hacen que de momento su adopción sea limitada y nunca con piezas estructurales de los aviones como las alas o los estabilizadores. “Están muy interesados porque el volumen de piezas que necesitan es pequeño y porque permite hacer diseños y geometrías más eficientes. Pero están sometidos a un proceso de calificación que lleva muchos años”, señala Pastor.

Pese al interés, señalan desde Siemens, el uso no es ni mucho menos generalizado en el sector industrial. “La gran mayoría de nuestros clientes están empezando a adquirir ahora las máquinas y preparando la instalación”, aseguran. El gran atractivo es el ahorro. El precio de una impresora 3D está entre los 200.000 y los 300.000 euros y permite fabricar multitud de piezas. En comparación, el precio de un molde tradicional es de 100.000 y únicamente permite producir una pieza determinada. “Estas máquinas ocupan menos espacios en las factorías y consumen menos electricidad. Los costes en general son mucho más baratos”, concluye García, de Siemens.

Piezas personalizadas para coches

De Ford a Audi pasando por Daimler-Benz o Fiat, todos los grandes grupos automovilísticos mundiales han comenzado a investigar las aplicaciones de la fabricación aditiva. Si bien todavía estamos lejos de ver automóviles producidos íntegramente a través de estas técnicas, la fabricación 3D se ha demostrado especialmente útil a la hora de producir determinados recambios.

“Uno de los auges donde más recorrido va a tener la fabricación 3D es en el sector del automóvil, concretamente en la fabricación de repuesto ‘in situ’ y a medida”, explica Javier García, ingeniero de aplicaciones NX de Siemens. El grupo alemán Daimler, el mayor fabricante de camiones del mundo, propietario de la marca Mercedes-Benz, trabaja con impresoras 3D de Ricoh para realizar piezas de plástico de repuesto para sus vehículos. Mandando un diseño digital, el consorcio alemán puede producir la pieza en cualquier centro que cuente con una de estas impresoras acabando con el estocaje y los costes logísticos. Más allá de los plásticos, Daimler es también pionero en el desarrollo de piezas metálicas impresas en 3D. Hace dos años, el grupo fabricó el primer termostato metálico para camiones a través de esta tecnología (ver imagen adjunta). En el caso de Audi, la compañía ya ha introducido piezas metálicas producidas a través de impresión 3D láser en modelos como el Audi A3.

Volkswagen, el mayor fabricante mundial de automóviles, emplea desde 2014 impresoras de HP para producir herramientas de uso interno para su cadena de montaje. En el caso de Maserati, propiedad del grupo Fiat, la compañía emplea la tecnología de Siemens para digitalizar todos los procesos, desde los diseños a la planificación de la producción, y acortar así los tiempos de salida al mercado.

Aviones más ligeros para contaminar menos

La reducción de peso es el santo grial de la ingeniería aeroespacialy el principal motivo por el que el gigante europeo Airbus está investigando las aplicaciones de la fabricación aditiva. Cada kilogramo de peso que se le resta a un avión evita la emisión de 25 toneladas de dióxido de carbono (CO2). Las piezas producidas a través de procesos de fabricación aditiva explican desde la compañía, pesan hasta un 55% menos y reducen la materia prima utilizada hasta en un 90%.

De momento, sin embargo, apenas hay aviones que porten una pieza fabricada en 3D en su interior. El motivo son las exigentes demandas y las exhaustivas pruebas a las que las someten los reguladores. En 2017, y tras obtener las pertinentes aprobaciones de la EASA, la agencia europea de seguridad aérea, se instaló la primera pieza de titanio impresa en 3D en un avión de producción en serie. Hasta ese momento, la fabricación aditiva sólo se había probado en proyectos piloto.

Recambios de trenes impresos en 3D

La compañía ferroviaria vasca CAF ha producido y ha instalado ya en sus trenes de todo el mundo un total de 2.400 piezas fabricadas con técnicas de impresión 3D, a través de la tecnología y los dispositivos que desarrolla HP. Esta técnica, que construye las piezas capa a capa partiendo de un diseño digital, reduce el tiempo de producción de un mes a una semana, “produciendo un importante ahorro en los costes de producción”, según señala la firma.

Otras empresas de transporte ferroviario como Deutsche Bahn y NS, la compañía nacional de ferrocarriles de los Países Bajos, han integrado la impresión 3D en el mantenimiento y producción de piezas de repuesto. Además de reducir el tiempo de fabricación hasta en un 95%, en algunos casos, la fabricación aditiva permite producir en función de la demanda, lo que evita tener que mantener un gran inventario de recambios con el consiguiente ahorro que eso conlleva.

Expansión – 9 de agosto 2019