Entrevista a Dr. Johannes Homa, CEO de Lithoz: El futuro de la impresión 3D cerámica

La impresión 3D de cerámicas es aún tecnología de fabricación aditiva relativamente nueva. Sin embargo, a pesar de su novedad, la impresión 3D cerámica se abre camino en muchas industrias: médica, dental, aeroespacial, bienes de lujo.

CEO de Lithoz, Dr. Johannes Homa

Actualmente, solo un puñado de empresas desarrolla tecnología de impresión 3D para cerámicas. Una es el fabricante austriaco Lithoz. Hablamos con su CEO y fundador, Dr. Johannes Homa, sobre el estado actual de la impresión 3D cerámica, algunas aplicaciones emocionantes y los beneficios de la impresión 3D como tecnología de fabricación digital.

Cuéntanos un poco sobre Lithoz y vuestra misión.

Lithoz es proveedor de tecnología para impresión 3D de cerámicas de alto rendimiento: desarrollamos y vendemos máquinas, software y materiales para impresión 3D de cerámicas. Somos claramente líderes mundiales en mercado y tecnología en este campo. Además de desarrollo tecnológico, también apoyamos a clientes en desarrollo de aplicaciones. Ni la comunidad AM ni la industria cerámica estaban acostumbradas a impresión 3D cerámica. Apoyamos ambos lados todo lo que podemos.

¿Cómo fundasteis Lithoz?

La tecnología se desarrolló en la Universidad Tecnológica de Viena, en 2006, en colaboración con una empresa dental, Ivoclar Vivadent AG. En 2010, logramos un avance: pudimos imprimir cerámicas en 3D con las mismas propiedades de material que en tecnología de conformado convencional. Este hito nos animó a crear Lithoz como empresa para impresión 3D de cerámicas de alto rendimiento.

¿Puedes ampliar la tecnología que ha desarrollado Lithoz?

Máquina Lithoz CeraFab S65 [Crédito imagen: Lithoz]

Nuestra tecnología se basa en un proceso de fotopolimerización, muy similar a estereolitografía convencional. La diferencia es que con nuestra tecnología, las partículas cerámicas se dispersan en una resina fotosensible. Durante la impresión, este material compuesto se solidifica por luz, capa a capa. La pieza que sale de nuestra impresora se llama «cuerpo verde», no es producto terminado. El cuerpo verde debe someterse a tratamiento térmico: hornear en horno especializado. En términos técnicos, desligamos y sinterizamos la pieza para lograr propiedades deseadas de pieza cerámica. En desligado, quemas el aglutinante y luego sinterizas la cerámica a densidad completa. La pieza sufre contracción, pero es fenómeno normal en procesos de conformado cerámico.

¿Ejemplos de aplicaciones logradas con vuestra tecnología?

Productos médicos impresos en 3D con tecnología cerámica de Lithoz [Crédito imagen: Lithoz]

Estamos activos en tres industrias. Primera: médica, donde tenemos implantes reabsorbibles y no reabsorbibles y dispositivos médicos. Por ejemplo, implantes reabsorbibles en uso desde 2017. Los no reabsorbibles son bioinertes: no reaccionan con el cuerpo humano. Además, la conductividad térmica de cerámicas es baja. Otro beneficio de implantes cerámicos frente a metálicos: la gente no siente dolor con luz solar directa o duchas calientes. Tercera aplicación médica: dispositivos médicos, donde necesitas propiedades aislantes, no magnéticas de cerámicas. Las cerámicas son ideales para medicina porque son bioinertes y no provocan alergias, que pueden pasar con metales o plásticos. Otra área: núcleos de fundición para palas de turbina. Las palas tienen sistema de refrigeración interno para enfriar la pala en operación. Con tendencia creciente a aumentar eficiencia subiendo temperatura, los diseños de esos sistemas de refrigeración se han vuelto más sofisticados. Ese nivel de sofisticación significa que los diseños ya no pueden moldearse por inyección, requiriendo nuevo enfoque de fabricación. La fabricación aditiva es solución ideal para esos núcleos. Otra área: cerámicas técnicas. Materiales cerámicos avanzados usados en todo: componentes de satélites (soportes de espejos, componentes de radiofrecuencia), piezas de ingeniería mecánica (maquinaria textil, maquinaria semiconductores). Amplia gama de aplicaciones, incluyendo bienes de lujo.

¿Esta tecnología puede usarse también con metales?

Gran pregunta. Nuestra filosofía es adaptar nuestra tecnología al polvo y no al revés. Así, pudimos adaptar nuestra tecnología a metales. Tuvimos tanto éxito que incluso hicimos spin-out de la empresa. Ahora hay una empresa llamada Incus, que hace impresión 3D metálica usando enfoque de fotopolimerización. Con esta tecnología, logra altas resoluciones, buenas propiedades mecánicas y alta precisión, haciendo piezas comparables a piezas de moldeo por inyección metálico (MIM).

¿Estado actual de la impresión 3D cerámica en términos de comprensión de la tecnología?

La impresión 3D cerámica es una de las tecnologías más jóvenes en impresión 3D, así que la base de conocimiento no está tan desarrollada. Dicho esto, hoy mismo recibí email de un cliente que tuvo reunión con su ejecutivo de nivel C, sorprendido de que el potencial de imprimir piezas cerámicas en su empresa era mayor que para piezas metálicas.

Vemos muchas aplicaciones, pero la AM cerámica aún no es tan conocida en la industria de impresión 3D. Esto empieza a cambiar. La gente ha visto limitaciones de plásticos y metales que la cerámica puede superar.

¿Cómo aconsejarías a una empresa que explore potencial de impresión 3D cerámica o AM en general, pero no sabe por dónde empezar en adopción?

Pregunta muy difícil porque el caso de negocio no suele estar justo en tu escritorio. La forma más fácil de empezar es explorar impresión 3D para prototipos. Así empiezas a aprender la tecnología. Luego empiezas a hablar con clientes y miras tu cartera para identificar qué piezas tienen sentido imprimir en 3D. El mayor reto es encontrar pieza adecuada para producción aditiva. Desde perspectiva de diseño, esa pieza debe ser muy sofisticada e idealmente no producible por otras tecnologías. Una vez la encuentras, tienes ventaja competitiva. Resumiendo: no buscas solo frutos al alcance, sino un proyecto que montes en tu empresa. Y debería ser top-down, no bottom-up. Cuesta ver el potencial total de AM al principio. Cualquier empresa que adopte impresión 3D debe esforzarse en desenterrar ese potencial. Pero una vez hallas caso de uso adecuado, te abre muchas puertas.

¿Qué retos implica la impresión 3D de cerámicas?

Un problema frecuente: la gente quiere imprimir piezas ya bien establecidas en tecnologías de conformado convencional. Sorprende que AM tiende a ser más caro que tecnologías convencionales. Hay que entender que reproducir pieza fabricada tradicionalmente con ayuda de impresión 3D no la hará más barata en la mayoría de casos. Otro reto: no podemos superar problemas de ciencia de materiales con ayuda de AM. AM es solo tecnología de conformado. No supera problemas de sinterizado, obligatorio en procesado cerámico. Ejemplo: es fácil imprimir piezas cerámicas multi-material en 3D. Pero sería difícil co-sinterizar esos materiales. Creo que a veces se subestiman esas consideraciones.

Un informe reciente de SmarTech Analysis afirma que el crecimiento de la impresión 3D cerámica será impulsado por producción de piezas finales. ¿Tu opinión?

[Crédito imagen: Lithoz]

Totalmente de acuerdo. Cuando empezamos hace 10 años, nadie tenía idea de impresión 3D cerámica de alto rendimiento. Ahora vemos tantas aplicaciones que ni nosotros conocíamos. Creo firmemente que las cerámicas son los materiales del futuro y solo estamos al principio. En 10 años, tuvimos que mostrar y probar que la impresión 3D también es posible con cerámicas, y ahora la gente empieza a aprovechar la tecnología.

También creo que la gente empieza a darse cuenta de que tecnología digital como AM puede ser solución a confinamientos, gracias a inventarios digitales posibles con la tecnología.

¿Puedes ampliar cómo tecnologías digitales e impresión 3D pueden dar soporte a empresas?

Durante crisis COVID-19, hubo confinamiento de ciertos proveedores. Ejemplo: en moldeo por inyección, proveedor tiene el utillaje y si quieres producir pieza otra vez, vas a proveedor y te la hace en entorno normal. Pero COVID-19 hace cadena de suministro global mucho más frágil y disrumpida. Muchas empresas no pueden contactar proveedores o estos no pueden producir. Con fabricación aditiva, la única herramienta es la máquina. La máquina puede estar en Europa, EE. UU., Asia, donde sea, y solo necesitas transferir datos a la máquina e imprimir la pieza inmediatamente, sin utillaje. Por supuesto, necesitas cualificar la pieza para AM, pero la tecnología da mucha más flexibilidad. Otro punto: la naturaleza digital de AM permite almacenar archivos de diseño en almacenamiento virtual, en vez de inventario físico, e imprimirlos bajo demanda.

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

Gran potencial por delante. Dicho esto, en contraste con otras tecnologías AM, la AM cerámica, desde el principio, debe cumplir requisitos de pieza de alta calidad. Porque si necesitas pieza cerámica, debe tener mismas propiedades que en fabricación convencional, aunque sea solo prototipo. La usarás en entorno duro: altas temperaturas, corrosivo. Si quieres prototipo visual, no lo haces en cerámica, lo haces en plástico. Siempre quieres prototipado funcional con AM cerámica, así que desde el principio hacíamos producción de lote tamaño uno.

¿Qué depara el próximo año para Lithoz?

Vemos dos consecuencias de la pandemia para nuestro negocio. Primero, un grupo menor de clientes pausa AM y se enfoca en otras cosas. En otro grupo, vemos más empresas mirando mucho más a AM por beneficios de tecnología de producción digital: almacenamiento digital y posibilidad de estabilizar cadena de suministro. Aunque la situación actual es mala para economía mundial, veo empresas dándose cuenta del potencial de AM porque la gente empieza a pensar distinto y considerar tecnologías de producción digital para superar estos problemas. Para Lithoz, no creemos que esta crisis tenga gran impacto en nuestros ingresos y ventas. El futuro es muy brillante. Tenemos muchos proyectos en marcha que no podemos desvelar ahora. Saldrán en el futuro y la gente se sorprenderá mucho de lo que ya es posible con impresión 3D cerámica.