Entrevista al Profesor Ian Campbell: pionero en Diseño para Fabricación Aditiva en la Universidad de Loughborough

El Profesor Ian Campbell es un investigador líder en la Universidad de Loughborough, donde el programa de Diseño para Fabricación Aditiva (DfAM) está redefiniendo cómo se conciben y producen piezas complejas. Con más de cuarenta publicaciones revisadas por pares, sirve como editor del Rapid Prototyping Journal y ha sido consultor de Wohlers Associates desde 2014.

En esta entrevista exploramos la evolución de la fabricación aditiva (AM), el papel de la automatización y la promesa de personalización masiva e producción híbrida.

P: ¿Cómo se involucró por primera vez en AM?

Comencé mi camino durante un programa de Maestría en la Universidad de Warwick en 1993, cuando la estereolitografía era aún una tecnología incipiente. Un traslado a la Universidad de Nottingham ese mismo año me dio acceso a la máquina de estereolitografía del campus, y centré mi doctorado en la relación entre diseño y prototipado rápido.

Mi premisa era que el prototipado rápido evolucionaría en un proceso de producción a gran escala —una visión que pocos podían imaginar en los años 90. Si eso fuera cierto, los diseñadores necesitarían aprender a diseñar específicamente para ello. Ese se convirtió en el núcleo de mi investigación doctoral.

P: Irónicamente, hoy el diseño para fabricación aditiva es un gran tema de conversación. ¿En qué punto estamos y qué progreso se necesita?

El progreso es desigual. Ciertas empresas, especialmente en aeroespacial, ya aprovechan las fortalezas de AM para aligerado, geometrías internas intrincadas y optimización topológica. Sin embargo, muchos diseñadores aún carecen de una comprensión profunda de las capacidades de AM y no han tenido la oportunidad de reimaginar sus flujos de trabajo alrededor de ella.

Hay una brecha de conocimiento notable en la comunidad de diseño. Los nuevos graduados ahora reciben educación que incluye AM, pero los profesionales experimentados a menudo necesitan exposición a la tecnología para desbloquear sus beneficios.

Esta brecha es un foco clave del nuevo programa de Maestría que lanzamos recientemente, que equipa a los estudiantes con conocimiento teórico y experiencia práctica.

P: ¿Dónde ve el diseño para AM en cinco años?

Dentro de cinco años, anticipo un reconocimiento más amplio de AM como una ruta de producción viable, impulsando la adopción generalizada de principios de diseño para AM —especialmente entre la próxima generación de diseñadores que serán entrenados en la tecnología desde el día uno.

También esperamos un auge en la automatización del diseño. Herramientas como la optimización topológica ya existen, y software emergente puede generar automáticamente estructuras de celosía, eliminando el cuello de botella de la creación manual de geometría. Un ecosistema más rico de herramientas de automatización será esencial para explotar plenamente el potencial de AM.

En última instancia, un conjunto completo de herramientas de diseño automatizadas agilizará todo el flujo de trabajo, desde el concepto hasta la pieza terminada.

P: La automatización es una tendencia clave en AM ahora. ¿Cómo ve la automatización evolucionando para AM?

Los procesos AM actuales aún dependen en gran medida de mano de obra manual. La automatización puede optimizar la colocación de piezas, predecir tiempos de construcción y simular acabado superficial basado en orientación. Los sistemas futuros contarán con retroalimentación de bucle cerrado, ajustando automáticamente parámetros para mejorar la calidad durante la construcción.

Software reciente permite a los diseñadores ingresar restricciones críticas —puntos de contacto, cargas de fuerza— y que el sistema CAD haga crecer la geometría autónomamente, complementando la optimización topológica tradicional que remueve material.

Hay una oportunidad sustancial para extender la automatización a lo largo de la cadena de valor, desde la ideación hasta el posprocesado.

P: Actualmente lidera un proyecto de investigación sobre personalización para la industria automotriz. ¿Podría contarnos más?

El proyecto se asocia con proveedores rumanos para explorar componentes personalizados para aplicaciones automotrices. Estudios piloto examinan personalización funcional —como ajuste de suspensión para estilos de conducción— y personalización estética, como mangos ergonómicos o contornos de tablero.

P: ¿Qué espera lograr de los estudios piloto?

Nuestro objetivo es desarrollar kits de herramientas de personalización masiva que permitan a los fabricantes crear una pieza estándar y luego permitir a los usuarios finales ajustar parámetros, resultando en un producto co-creado. Estamos investigando diseño de interfaz, límites de parámetros y el valor añadido percibido por los consumidores.

Nuestro objetivo es cambiar el proceso de diseño para que el fabricante suministre un diseño base o inacabado, y el cliente lo finalice —un enfoque que fomenta el compromiso del usuario y la propiedad del producto.

P: ¿Ve esta forma de "co-creación" como algo que se volverá más común en la impresión 3D en el futuro?

La co-creación ya está presente en formas limitadas —por ejemplo, opciones de personalización de Mini. Sin embargo, piezas funcionales totalmente personalizables siguen siendo raras, en gran parte porque los fabricantes deben garantizar seguridad, funcionalidad y rentabilidad. Se necesita investigación continua para cerrar esa brecha.

En sectores como el automotriz, permitir a los usuarios alterar la forma de una pieza requiere validación rigurosa. Algunas empresas están abiertas a variación limitada, mientras que otras pueden restringir la personalización por completo.

La ergonomía personalizable —como un mango de secador de pelo adaptado al tamaño de la mano— puede profundizar el apego emocional y fomentar ciclos de vida de producto más largos, alineándose con metas de diseño sostenible.

P: La Universidad de Loughborough está pionera en lo que llama "AM híbrido y multi-sistema". ¿Puede explicar qué significa esto?

La manufactura híbrida fusiona procesos aditivos y sustractivos dentro de una sola máquina. En Loughborough, exploramos tanto sistemas de metal como de polímero.

P: ¿Cómo funciona este enfoque de manufactura híbrida para sistemas de metal?

Empresas como Matsuura y DMG Mori ahora ofrecen máquinas que pueden añadir material vía deposición y luego cambiar a herramientas de fresado CNC para acabado. Este ciclo puede repetirse según sea necesario, permitiendo superficies internas y externas precisas sin pasos de mecanizado adicionales.

La AM híbrida de metal soporta producción en una sola parada: un archivo CAD se alimenta a una sola máquina que entrega una pieza terminada. Para aeroespacial, esto se traduce en menos componentes, menores costos de ensamblaje y ahorros de peso que reducen el consumo de combustible.

P: ¿El proceso de manufactura híbrida para polímeros es bastante diferente entonces?

El principio es el mismo —deposición seguida de mecanizado— pero los procesos de polímero operan a temperaturas más bajas. Nuestro objetivo es combinar libertad geométrica con alta precisión y eficiencia de costo para productos cotidianos.

P: ¿Qué otros proyectos de investigación están en el horizonte en la Universidad de Loughborough?

Nos estamos expandiendo hacia la fabricación aditiva de materiales compuestos, controlando la orientación de fibras para mejorar resistencia, rigidez y peso. Esta iniciativa involucra varios socios internacionales.

P: ¿Puede contarnos un poco más sobre el nuevo programa de Maestría en la Universidad de Loughborough?

El programa de un año y tres semestres de Diseño para Fabricación Aditiva sumerge a los estudiantes en fundamentos de AM, herramientas CAD avanzadas y proyectos prácticos. El trabajo del curso incluye optimización topológica, modelado voxel y un proyecto final que rediseña o crea un producto desde cero.

P: Finalmente, ¿cuál es la próxima tendencia en AM que más le emociona?

Un desarrollo emocionante es la escala de máquinas AM. A medida que los volúmenes de construcción crecen más allá del medio metro cúbico, estamos viendo aplicaciones que van desde fachadas arquitectónicas hasta grandes componentes de aeronaves. Esta escalabilidad desbloquea nuevas posibilidades de diseño.

Los metamateriales —materiales diseñados para exhibir propiedades no encontradas en la naturaleza— son otra frontera. Usando geometrías complejas, podemos crear estructuras auxéticas que se expanden lateralmente cuando se comprimen, o diseñar piezas que responden predeciblemente a gradientes térmicos. La impresión 4D, donde el cambio de forma es impulsado por estímulos como el calor, podría permitir componentes adaptativos para espacio o productos de consumo.

Haga clic aquí para aprender más sobre el Grupo de Investigación de Fabricación Aditiva (AMRG) en la Universidad de Loughborough. Consulte nuestra entrevista reciente con el Dr. Richard Buswell de la Universidad de Loughborough.