Entrevista experta con John Barnes, CEO de Metal Powder Works: Impulsando la innovación en materiales para fabricación aditiva

En 2022, la encuesta de Hubs a comunidades de ingeniería e impresión 3D en su «Informe de tendencias de impresión 3D 2022» vio que el 44% de participantes citaba nuevos materiales y compuestos como el principal desarrollo del año. Sin embargo, en la esfera de AM metálica, solo hay 16 especificaciones AMS publicadas para polvo metálico. A medida que la influencia de la fabricación aditiva permea círculos industriales más amplios y más empresas consideran sus beneficios, proporcionarles el conocimiento y herramientas para impulsar más innovación será imperativo.

Charlamos con John Barnes, CEO de The Barnes Global Advisors y Metal Powder Works, para discutir cómo sus dos negocios están impulsando cambios integrales en el campo.

Empecemos por Metal Powder Works. ¿Qué nos puedes contar del «DirectPowder Process» de MPW; ¿cerraba un hueco en el mercado de AM metálica?

Creo que en muchos sentidos nuestro «DirectPowder Process» acumula nuestros 20 años de experiencia en fabricación y la aplica a la producción de polvo.

La producción de polvo se basa en atomización, tecnología centenaria. Pero la consistencia del polvo es salvajemente variable: cuando lo usábamos para cualificar piezas para Airbus, siempre teníamos que cambiar ajustes en las impresoras para aceptar variaciones lote a lote.

Nuestro «DirectPowder Process» para producción de polvo es increíblemente consistente: en un estudio, suministramos 2 lotes de polvo, 12 meses aparte, de dos máquinas distintas, y el tamaño medio de partícula solo difería 3 micras. Al reducir la variabilidad de la materia prima, inherentemente reduces la variabilidad de todo lo demás. Si no lo haces, es muy difícil eliminarla después en el proceso.

Metal Powder Works lo ve claro. Nos dices qué tamaño de polvo quieres y solo hacemos ese; es un proceso de altísima eficiencia. Si quieres polvo de 20-63 micras, por ejemplo, el 95% o más de lo que producimos será ese tamaño, con muy poca merma. Por eso somos muy asequibles, lo cual no suele pasar en producción de polvo tradicional.

Crédito imagen: Metal Powder Works

«No uséis atomización» no es nuestro mensaje. Decimos que la atomización funciona cuando tienes economías de escala: acero inoxidable, Inconel 718, mucha gente los usa. Pero si quieres más materiales disponibles para AM, el proceso de atomización, económicamente, probablemente no dé solución. Por eso solo tienes unas docenas de materiales disponibles como polvos hoy.

Hay más de 100 aleaciones de aluminio distintas. Un avión moderno usa una docena de aleaciones de aluminio, varias de titanio, probablemente una docena de aceros; los materiales están optimizados para su función. La fabricación aditiva debe moverse en un régimen similar.

¿Qué importancia tiene el desarrollo de materiales en 2023?

En décadas, hemos pasado por fases donde el diseñador se consideraba «poco importante» y el foco era solo fabricación. De pronto, el diseño se volvió importante: la fabricación había alcanzado lo que podíamos diseñar, y había que empujar el diseño otra vez. Hoy vemos que la fabricación lucha por seguir el ritmo. Sin embargo, con estas nuevas tecnologías de fabricación avanzada como AM, al diseñador se le da una nueva caja de herramientas.

Permitimos al diseñador repensar, por ejemplo, cómo debería ser el interior de un coche, y junto a ese desarrollo van los materiales. Son clave para permitir esos nuevos diseños.

La automoción ha pasado una década o más de sustitución de materiales: acero por aluminio, aluminio por plástico, hasta que se les acabaron sustituciones y volvieron al rediseño. Con tecnologías avanzadas y AM, puedes crear diseños que entregan piezas ligeras manteniendo o mejorando prestaciones.

El futuro es de equipos. Mira cualquier tecnología avanzada: IA, automatización, robótica, impresión 3D; todas requieren equipo, porque ninguna disciplina sola lo logra.

La fabricación aditiva es un deporte de equipo. Tienes diseñador, estructurista, experto en materiales. Hay mucho dentro de la impresora: creas forma y material simultáneamente. Tienes materia prima entrante, gases industriales, láseres; pasan muchas cosas. Eso no ocurre sin equipo.

Me gusta la idea de que la impresión 3D es una lente para repensar aspectos de producción.

Creo que es eso. La impresión 3D no es una cosa, es una familia de cosas. Casi una forma de pensar.

Según el efecto final que buscas, eliges la impresora que te lleva ahí. Si vas a imprimir células de piel, hay respuesta. Si quieres imprimir una casa con hormigón, hay respuesta. Si quieres pieza plástica, también.

Pero todas se basan en la misma premisa: construcción «capa a capa». Y eso es difícil porque tallamos cosas en roca y madera desde el principio de los tiempos. Ahora toca pensar en la inversa; eso lleva tiempo.

Pasando a un negocio muy distinto en el que estás involucrado, ¿puedes hablar de The Barnes Global Advisors y el valor que aporta a empresas?

Empezamos ayudando a digerir la fabricación aditiva. Nuestro gran equipo de ingenieros tiene mucha experiencia en mercados de alta exigencia: aeroespacial, defensa, médico, transporte pesado. Nos basamos en nuestra experiencia de cosas que no salieron bien la primera vez, para agilizarlo a otros.

Mucha gente está muy confundida sobre requisitos y cualificación con AM; para nosotros, el proceso es siempre exactamente el mismo. Hables de locomotora o avión, el proceso es el mismo, aunque el nivel de intensidad y pruebas pueda diferir. Entender requisitos implica definir cómo se verá el éxito; ayudamos a empresas a trabajar hacia atrás desde ahí.

Damos el mismo consejo a todos, desde fabricantes de impresoras a de materiales. Si sabes lo que el cliente necesita, se trata de determinar qué problema resuelves, qué valor hay, y luego trabajar hacia atrás averiguando cómo habilitar que eso entre.

Por el camino, hemos introducido formación en desarrollo de habilidades y fuerza laboral, primero con nuestro curso «Diseñando para AM», enseñando qué es AM, dónde se usa, pros/contras, y cada proceso. TBGA es único en que el equipo tiene experiencia usando todas las familias de procesos AM: polvo, energía directa, extrusión de material, todo a nivel operativo. Importante: lo hacemos con lente independiente; no estamos atados a otra empresa, miramos como ingenieros.

En los últimos años, integramos un grupo llamado «Media», enfocado en traducir todo ese conocimiento tecnológico y enviar ese mensaje al mercado. La fabricación es un mercado muy interesante (y ruidoso); difiere de los enfocados en productos comerciales o de consumo.

Hemos hallado que a través de la parte de fuerza laboral, la de medios y la consultoría, hay armonía en cómo trabajamos. Nos permite flexionar desde un proyecto estratégico hasta introducir productos al mercado. Cada vez más, vemos a través de disrupciones en cadena de suministro que podemos ayudar al gobierno US y otros a entender cómo ajustar y considerar si AM podría ser solución.

Cuando tienes una tecnología tan automatizada como AM, ¿puede ayudar con problemas humanos como estos? Esa es la pregunta que miramos ahora, quizá combinando soluciones de AM, automatización y robótica, para hacer una solución que funcione para el requisito final.

Al final, si los clientes no consiguen sus piezas, necesitamos una solución mejor. Eso es un problema global. Por fragmentada que parezca la sociedad, todos sufrimos lo mismo.

Tu trabajo en Metal Powder Works y The Barnes Global Advisors es bastante distinto. Si pudieras trazar una similitud entre lo que ambas aportan a la esfera AM, ¿cuál sería?

Una cosa que he aprendido: es muy difícil seguir tu propio consejo. Cuando me pongo el sombrero de Metal Powder Works, soy en gran parte el cliente con el que TBGA trabajaría normalmente. Así que a veces pienso: «oye, debo seguir mi propio consejo y hacer estas cosas estructuralmente».

Otra cosa: la importancia del equilibrio. Algo de TBGA que me alegra es que tenemos un grupo bastante diverso en género. Creo que generamos mejores respuestas para clientes porque tenemos procesos de pensamiento distintos. Espero que sea indicativo del futuro.

Somos conscientes de que debemos estar involucrados en la industria, ser parte de su tejido. Animar a gente a pensar en fabricación como carrera es algo que debemos promover. Sea como técnico o en marketing.

¿Hay tendencias AM actuales que te entusiasmen especialmente?

Creo que en general la tendencia es industrialización; eso trae la necesidad de resolver problemas como el flujo de trabajo digital, que puede estar muy fragmentado hoy. Nos damos cuenta de que es importante pensar en nuestros procesos holísticamente: la fabricación aditiva no es solo imprimir una forma.

Si piensas de nuevo en materiales, también se vuelven más importantes por la industrialización, que viene no solo con problemas técnicos sino también de negocio: si la pieza impresa va a costar más, por ejemplo, más vale que haga más. Ese es el lado de la propuesta de valor.

Nuestro cuerpo de conocimiento aumenta. En un momento, vimos que partículas perfectamente esféricas son súper importantes en el flujo Hall. Sabemos ahora que el flujo Hall es solo un proxy porque no tenemos mejor estándar. Una vez reconoces eso, puedes replantear que quizá «perfectamente esférico» no sea correcto; quizá necesitemos menos esférico, o reconocer que «esférico» es un continuo, no binario. Ese movimiento de siempre: si cuesta poca energía ponerse en posición, cuesta poca energía salirse. Hay un óptimo y queremos mantenerlo ahí.

Por eso la industrialización es tan importante: implica resolver varios problemas relevantes. Ya sea productividad y coste, o problemas globales más amplios, hay muchos problemas de distinta índole por resolver.

Me gustaría pensar que, en algún momento, consumir menos energía y emitir menos CO2 se convertirá en métrica que más gente use, con el coste sigue importando. En lugar de costar el doble para emitir menos CO2, ¿por qué no puede ser neutro en ambos frentes? Un proceso que cueste lo mismo que uno legacy pero emita muchísimo menos CO2, seguro es la respuesta correcta.

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Más sobre The Barnes Global Advisors: https://www.barnesglobaladvisors.com/

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