La industria 4.0 y la fabricación distribuida permiten una producción más sostenible

Los fabricantes adoptan tecnologías como la impresión 3D para mover parte de la producción localmente, usar materiales más sostenibles y reducir los desechos.

La pandemia actual ha mostrado muchos desafíos nuevos y existentes en la cadena de suministro mundial, desde fábricas que tuvieron que cerrar debido a los cierres, la necesidad de remodelar muchas líneas de producción, hasta interrupciones en todo el mundo de las líneas de suministro de transporte marítimo y aéreo.

Si bien la mayoría de las fábricas han reanudado sus operaciones normales en muchos países, especialmente en Asia, los cambios en la distribución necesarios para entregar el equipo de protección necesario han dejado contenedores de envío vacíos en lugares inusuales. Recolectar esos contenedores es costoso y ahora los fabricantes enfrentan costos de envío adicionales y demoras en el envío de sus productos a sus clientes y centros de distribución.

Los fabricantes estaban contentos de trasladar la producción a otro lugar, pero ahora la quieren de vuelta a casa

En 2010, el difunto Andy Grove, ex director general de Intel, escribió en Businessweek:“Las empresas estadounidenses descubrieron que podían hacer su fabricación e incluso su ingeniería de forma más económica en el extranjero. Cuando lo hicieron, los márgenes mejoraron. La dirección estaba contenta, al igual que los accionistas. El crecimiento continuó, incluso más rentable. Pero la máquina de trabajo comenzó a fallar”.

Los fabricantes asiáticos aprendieron rápido y comenzaron su industria en componentes clave como LCD, moldeo por inyección (resultado de la inversión masiva en la fabricación de juguetes en China), baterías de iones de litio, tarjetas inalámbricas, tableros de control, circuitos flexibles, etc. encantados de hacerlo, pensando que aún tenían en sus manos el diseño y la ingeniería de alta gama de productos innovadores.

Ahora que muchas fábricas se esfuerzan por obtener los componentes que necesitan, muchos OEM buscan tecnologías innovadoras para acercar la producción a sus mercados.

Tecnologías como la impresión 3D y el corte por láser permiten la producción local de series limitadas a precios que pueden competir con el moldeo por inyección y la fabricación por chorro de agua.

En la última década, la impresión 3D ha evolucionado de una tecnología experimental utilizada solo para producciones muy limitadas a una tecnología para producir grandes cantidades de piezas especializadas para varias industrias.

Las grandes corporaciones, especialmente aquellas en el mercado de la electrónica de consumo, han subcontratado algunas tareas de desarrollo de nuevos productos durante años, especialmente para el diseño y empaque de prototipos. Ahora, las empresas más pequeñas, inicialmente reacias a permitir que personas externas colaboren en nuevos productos, están solicitando cosas como el desarrollo de códigos de impresión 3D, la validación de productos y las pruebas al aire libre de nuevos productos a cargo de proveedores externos.

“Desde los primeros cierres, ha habido un cambio en el trabajo que hacemos para varios clientes, especialmente en empresas medianas y grandes. Ahora que se recomienda que las personas eviten viajar y acudir al lugar de trabajo habitual, los empleados de teletrabajo y los equipos de desarrollo del exterior nos piden que desarrollemos diseños y prototipos”, dice David Tena, propietario del FabCafe en Barcelona. “Por ejemplo, para una empresa con sede en Chicago, estamos diseñando un estuche para un dispositivo electrónico, coordinando con su equipo de desarrollo electrónico, compartiendo los cambios y mejoras que ambos estamos haciendo e imprimiendo en 3D las iteraciones para probarlas físicamente”.

Los nuevos materiales permiten una producción más sostenible y una reducción de los residuos

La impresión 3D para la industria permite la producción de muchas estructuras geométricas y simplifica el proceso de diseño del producto. También es relativamente respetuoso con el medio ambiente. En la producción de volumen bajo a medio, también puede reducir los plazos de entrega y los costos totales de producción.

En la impresión 3D, a diferencia de la fabricación tradicional, el coste por unidad no depende del volumen. La impresión 3D también permite producir las mismas piezas con exactamente las mismas especificaciones en cualquier parte del mundo, lo que ahorra el costo adicional de transporte y hace que la producción sea más sostenible. Además, a medida que las impresoras 3D industriales se vuelven más baratas y rápidas, la necesidad de almacenamiento y grandes inventarios se vuelve menos crítica, ya que las piezas se pueden fabricar bajo demanda.

Actualmente, la mayoría de las impresoras 3D industriales utilizan poliamidas como PA11 y PA12. Estos plásticos de gama alta son los materiales elegidos para aplicaciones en las que la seguridad, la durabilidad o la fiabilidad son críticas. Se utilizan para fabricar piezas confiables para industrias como la automotriz, médica, deportiva y aeronáutica. PA11 es una bio-poliamida 100% hecha de materiales reciclados, esencial para apoyar iniciativas de economía circular. Hasta hace poco, su alto precio hacía que estos materiales fueran demasiado caros para los bienes de consumo de bajo costo.

HP y otros fabricantes ahora usan otros materiales, como vidrio de alta temperatura y algunos metales.

Además, ahora es posible imprimir circuitos electrónicos básicos en piezas impresas en 3D. La novedad aquí es la impresión de electrónica 3D incrustada en objetos. Por lo tanto, por un costo incremental marginal de casi cero, puede incorporar sensores. Cada elemento puede tener líneas eléctricas, líneas de señal y sensores integrados en la pieza impresa en 3D.

“El hecho de que Industry 4.0 permita económicamente la fabricación distribuida significa que puede cambiar la forma en que construye y distribuye productos”, dijo Ramón Pastor, vicepresidente y gerente general de impresión 3D de HP, en una entrevista con IoT Times. “Hay algunas estimaciones de que hasta la mitad del combustible, combustible fósil, en este caso, consumido en el mundo se utiliza para transportar productos desde donde se producen hasta donde se consumen. En este sentido, la combinación de la Industria 4.0, la fabricación digital y la impresión 3D nos permite cambiar este paradigma y pasar a la fabricación distribuida, que básicamente es fabricar lo que necesitas en el momento que lo necesitas junto a la demanda. ”