Entrevista reveladora con el Dr. Johannes Homa, director ejecutivo de Lithoz, sobre el futuro de la impresión 3D de cerámica

La impresión 3D de cerámica sigue siendo una tecnología de fabricación aditiva relativamente nueva. Sin embargo, a pesar de su novedad, la impresión 3D de cerámica se está abriendo camino en muchas industrias, desde la médica y dental hasta la aeroespacial y de artículos de lujo.

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Dr. Johannes Homa, director general de Lithoz

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Actualmente, sólo un puñado de empresas están desarrollando tecnología de impresión 3D para cerámica. Una de estas empresas es el fabricante austriaco Lithoz.  Nos reunimos con el director ejecutivo y fundador de Lithoz, el Dr. Johannes Homa, para analizar el estado actual de la impresión 3D de cerámica, algunas de sus interesantes aplicaciones y los beneficios de la impresión 3D como tecnología de fabricación digital.

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‍¿Puedes contarnos un poco sobre Lithoz y tu misión como empresa?

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‍ Lithoz es un proveedor de tecnología para la impresión 3D de cerámica de alto rendimiento, lo que significa que desarrollamos y vendemos máquinas, software y materiales para la impresión 3D de cerámica. Somos claramente el líder mundial en tecnología y mercado en este campo. Además del desarrollo tecnológico, también apoyamos a nuestros clientes en el ámbito del desarrollo de aplicaciones. Ni la comunidad AM ni la industria cerámica estaban acostumbradas a la impresión 3D de cerámica. Apoyamos a ambas partes tanto como podemos.

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‍¿Cómo llegaste a fundar Lithoz?

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‍ La tecnología fue desarrollada en la Universidad Tecnológica de Viena en 2006, en colaboración con la empresa dental Ivoclar Vivadent AG. Luego, en 2010, logramos un gran avance:pudimos imprimir en 3D cerámicas con las mismas propiedades materiales que con la tecnología de conformado convencional. Este hito nos animó a convertir a Lithoz en una empresa de impresión 3D de cerámica de alto rendimiento.

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‍¿Puedes ampliar un poco la tecnología que ha desarrollado Lithoz?

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Máquina Lithoz CeraFabS65 [Crédito de la imagen:Lithoz]

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Nuestra tecnología se basa en un proceso de fotopolimerización, muy similar a la estereolitografía convencional. La diferencia es que con nuestra tecnología, las partículas cerámicas se dispersan en una resina fotosensible. Durante el proceso de impresión, este material compuesto se solidifica capa por capa mediante la acción de la luz. La pieza que sale de nuestra impresora 3D se llama cuerpo verde, lo que significa que aún no es un producto terminado. El cuerpo verde debe someterse a un tratamiento térmico que consiste en hornear una pieza en un horno especializado. Técnicamente desaglutinamos y sinterizamos la pieza para conseguir las propiedades deseadas de una pieza cerámica. En el proceso de desaglomerado, se quema el aglutinante y luego se sinteriza la cerámica hasta alcanzar su máxima densidad. La pieza sufre una contracción, pero este es un fenómeno normal en los procesos de conformado cerámico.

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‍¿Puedes compartir algunos ejemplos de las aplicaciones que se han logrado con tu tecnología?

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Productos médicos impresos en 3D utilizando la tecnología de impresión 3D de cerámica Lithoz [Crédito de la imagen:Lithoz]

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Estamos activos en tres industrias diferentes. El primero es el médico, donde tenemos implantes y dispositivos médicos reabsorbibles y no reabsorbibles. Por ejemplo, los implantes reabsorbibles se utilizan desde 2017. Los implantes no reabsorbibles son, por el contrario, bioinertes, lo que significa que no reaccionan con el cuerpo humano. Además, la conductividad térmica de la cerámica es bastante baja. Otro beneficio de los implantes cerámicos, en comparación con los metálicos, es que las personas no sienten dolor cuando están expuestas a la luz solar directa o cuando se duchan con agua caliente. La tercera aplicación médica son los dispositivos médicos, donde se necesitan algunas propiedades aislantes y no magnéticas de la cerámica. Las cerámicas son ideales para la industria médica porque son bioinertes y no provocan reacciones alérgicas, como podría ser el caso de los metales o los plásticos. Otra área en la que nos centramos es la fundición de núcleos para álabes de turbinas. Las palas de la turbina cuentan con un sistema de enfriamiento interno para enfriar la pala durante el funcionamiento. Con la creciente tendencia hacia una mayor eficiencia mediante el aumento de la temperatura, los diseños de dichos sistemas de refrigeración se han vuelto más sofisticados. El nivel de sofisticación significa que los diseños ya no se pueden moldear por inyección, lo que requiere un nuevo enfoque de fabricación para poder producirlos. La fabricación aditiva resulta ser una solución ideal para estos núcleos. Otro ámbito de atención para nosotros es la cerámica técnica. Se trata de materiales cerámicos avanzados que se utilizan en todo, desde componentes de satélites, como soportes de espejos y componentes de radiofrecuencia, hasta piezas de ingeniería mecánica, por ejemplo, para maquinaria textil y maquinaria de semiconductores. Esto significa que existe una amplia gama de aplicaciones para nuestra tecnología, incluidos los artículos de lujo.

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‍¿Se puede utilizar esta tecnología también con metales?

‍ Esa es una gran pregunta.  Nuestra filosofía es que estamos adaptando nuestra tecnología al polvo y no al revés. Entonces, significa que pudimos adaptar nuestra tecnología a los metales. Tuvimos tanto éxito que incluso hicimos una escisión de la empresa. Ahora hay una empresa llamada Incus que imprime metal en 3D mediante un enfoque de fotopolimerización. Con esta tecnología, se pueden lograr altas resoluciones, buenas propiedades mecánicas y alta precisión, lo que hace que las piezas sean comparables a las piezas moldeadas por inyección de metal.

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¿Cuál es el estado actual de la impresión 3D cerámica en términos de comprensión de la tecnología?

‍ La impresión 3D de cerámica es una de las tecnologías más jóvenes en impresión 3D, por lo que la base de conocimientos aún no está tan bien desarrollada. Dicho esto, hoy recibí un correo electrónico de un cliente que tuvo una reunión con su ejecutivo de nivel C y se sorprendió de que el potencial de la impresión 3D de piezas cerámicas en su empresa fuera mayor que el de piezas metálicas.

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Vemos que hay muchas aplicaciones, pero la AM cerámica aún no es tan conocida en la industria de la impresión 3D. Sin embargo, esto está empezando a cambiar. La gente ha visto que los plásticos y los metales tienen limitaciones que la cerámica puede superar.

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‍¿Cómo aconsejaría a una empresa que está analizando el potencial de la impresión 3D cerámica o de la impresión 3D en general, pero no sabe por dónde empezar en términos de adopción de la tecnología?

‍ Esta es una pregunta muy difícil porque el caso de negocios generalmente no está justo en su escritorio. La forma más sencilla de empezar es explorar la impresión 3D de prototipos. De esta manera le permitirá comenzar a aprender la tecnología. Luego, comenzará a hablar con los clientes y a examinar su cartera para identificar qué piezas tienen sentido imprimir en 3D. El mayor desafío es encontrar una pieza adecuada para la producción aditiva. Desde una perspectiva de diseño, esta pieza debería ser muy sofisticada e idealmente no podría producirse con otras tecnologías. Una vez que lo haya encontrado, tendrá una ventaja competitiva. En resumen, lo que busca no son sólo frutos maduros, sino también un proyecto que ha puesto en marcha en su empresa. Y debería ser más bien de arriba hacia abajo y no de abajo hacia arriba. Puede resultar difícil ver todo el potencial de la AM al principio. Cualquier empresa que adopte la impresión 3D debe hacer un esfuerzo para aprovechar este potencial. Pero una vez que haya encontrado un caso de uso adecuado, se le abrirán muchas puertas.

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‍¿Cuáles son algunos de los desafíos que implica la impresión de cerámica en 3D?

‍ Un problema al que nos enfrentamos a menudo es que la gente quiere imprimir piezas en 3D, algo que ya está bien establecido en las tecnologías de conformado convencionales. Como resultado, les sorprende que la fabricación aditiva tienda a ser más cara que las tecnologías más convencionales. Lo que hay que entender es que reproducir una pieza fabricada tradicionalmente con la ayuda de la impresión 3D no la abaratará en la mayoría de los casos. Otro desafío es que no podemos superar los problemas de la ciencia de los materiales con la ayuda de la fabricación aditiva. AM es solo una tecnología de formación. No soluciona los problemas de sinterización, que es obligatoria en el procesamiento de cerámica. Por ejemplo, es fácil imprimir en 3D piezas cerámicas multimaterial. Pero entonces sería un desafío co-sinterizar estos materiales. Creo que a veces se subestiman estas consideraciones.

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‍Un informe reciente de SmartTech Analysis estados que el crecimiento de la impresión 3D de cerámica estará impulsado en gran medida por la producción de piezas finales. ¿Qué piensas al respecto?

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[Crédito de la imagen:Lithoz]

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Estoy totalmente de acuerdo. Cuando empezamos hace 10 años, nadie tenía idea de la impresión 3D cerámica de alto rendimiento. Y ahora vemos tantas aplicaciones que ni siquiera nosotros conocíamos. Creo firmemente que la cerámica es el material del futuro y estamos sólo en el comienzo de este viaje. Durante los últimos 10 años hemos tenido que demostrar y demostrar que la impresión 3D también es posible con cerámica, y ahora la gente está empezando a aprovechar esta tecnología.

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Lo que también creo que la gente está empezando a darse cuenta ahora es que la tecnología digital, como la fabricación aditiva, puede ser una solución a los bloqueos, gracias a los inventarios digitales posibles con la tecnología.

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‍¿Puedes explicar un poco más cómo las tecnologías digitales y la impresión 3D pueden brindar apoyo a las empresas?

‍ Durante la crisis del COVID-19, se ha producido un bloqueo de determinados proveedores. Por ejemplo, en el moldeo por inyección, un proveedor tiene la herramienta y si quieres volver a producir una pieza, acudes a tu proveedor y le pides que te fabrique más piezas y lo hará en un entorno normal. Pero la situación del COVID-19 hace que la cadena de suministro global sea ahora mucho más frágil y perturbada. Muchas empresas no pueden comunicarse con sus proveedores o estos no pueden producir piezas.  Por otro lado, con la fabricación aditiva, la única herramienta que se utiliza es la propia máquina. La máquina puede estar aquí en Europa, Estados Unidos, Asia o básicamente cualquier lugar, y todo lo que necesita es simplemente transferir los datos a la máquina e imprimir la pieza inmediatamente, sin necesidad de herramientas. Por supuesto, debe calificar la pieza para AM, pero, en general, la tecnología le brinda mucha más flexibilidad. Otro punto es que la naturaleza digital de AM le permite almacenar archivos de diseño en un almacenamiento virtual, en lugar de un inventario físico, e imprimirlos bajo demanda.

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‍¿Cómo ves la evolución de la impresión 3D de cerámica en los próximos años?

‍ Creo que hay un gran potencial por delante. Dicho esto, a diferencia de otras tecnologías de fabricación aditiva, la fabricación aditiva cerámica debe cumplir desde el principio los requisitos de una pieza de alta calidad. Porque si necesitas una pieza cerámica, esta debe tener las mismas propiedades materiales que en la fabricación convencional, aunque sea sólo un prototipo. Esto se debe a que lo usaría en un ambiente hostil, como altas temperaturas o un ambiente corrosivo. Si quieres tener un prototipo visual, no lo harías con cerámica, sino con plástico. Siempre se desea tener prototipos funcionales con cerámica AM, por lo que desde el principio hicimos la producción de lotes de tamaño uno.

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‍¿Qué le depara el próximo año a Lithoz?

‍ Vemos dos consecuencias diferentes de la pandemia para nuestro negocio. En primer lugar, hemos visto a un grupo más pequeño de nuestros clientes hacer una pausa en la fabricación aditiva y centrarse en otras cosas. En otro grupo, vemos que ahora hay más empresas que ahora apuestan mucho más por la fabricación aditiva, debido a los beneficios de la tecnología de producción digital, como el almacenamiento digital y la posibilidad de estabilizar su cadena de suministro. Si bien la situación actual es mala para la economía mundial, veo que las empresas ahora se están dando cuenta del potencial de la fabricación aditiva, porque la gente empieza a pensar de manera diferente y a considerar las tecnologías de producción digital como un medio para superar estos problemas. Para Lithoz, no creemos que esta crisis vaya a tener un gran impacto en nuestros ingresos y ventas. El futuro es muy brillante para nosotros. Tenemos muchos proyectos en marcha que actualmente no podemos revelar. Aparecerán en el futuro y la gente se sorprenderá mucho de lo que ya es posible con la impresión 3D de cerámica.