Fabricación aditiva:pasado, presente y futuro

Con la posible excepción del fuego, ninguna tecnología está realmente lista para contribuir a la fabricación de manera significativa hasta que se le ha dado tiempo para crecer y expandirse. Las computadoras son un buen ejemplo. Nuestro nivel actual de sofisticación tecnológica no sería posible sin las computadoras, y los adolescentes habitualmente se toman selfies utilizando dispositivos portátiles con más potencia informática que la que se utilizó para aterrizar en la luna. Entonces, no debería sorprendernos que la impresión 3D (también conocida como fabricación aditiva o simplemente AM) aún no haya cumplido su promesa.

Continuando con la analogía de la computadora, la primera máquina que incluso pretendía ser una La computadora fue construida a mediados del siglo XIX por Charles Babbage. La intención detrás del "Motor de diferencias" de Babbage era producir tablas matemáticas de manera más rápida y confiable. No fue hasta casi cien años después que algo parecido a las computadoras modernas ingresó al lugar de trabajo, y la PC doméstica no apareció hasta 1977. Por el contrario, la impresión 3D solo existe desde 1986 cuando Chuck Hull de 3D Systems tuvo la idea por primera vez mientras desarrollaba un proceso que utilizaba luz ultravioleta para endurecer los revestimientos de las mesas.

Explosión de aditivos en la fabricación

La tecnología ha seguido creciendo y desarrollándose durante los últimos 30 años, pero la verdadera explosión de interés se produjo en 2012 con la introducción de las impresoras 3D para el hogar. Antes de los sistemas domésticos, la impresión 3D se limitaba principalmente a las trastiendas y los laboratorios donde se utilizaba para la creación rápida de prototipos. Empresas como MakerBot lograron aprovechar el espíritu de la época del naciente movimiento de fabricantes, promocionando las impresoras 3D domésticas como la herramienta de taller definitiva. Si bien la promesa de una democratización de la tecnología era atractiva para muchos usuarios, la mayoría de las impresoras 3D para el hogar disponibles son análogas a la computación perforadora; lento y tedioso.

Aunque el interés de los consumidores por los sistemas 3D domésticos ha aumentado y disminuido, las aplicaciones de la industria han seguido avanzando. Uno de los primeros en adoptar la tecnología AM es GE. A diferencia de los aficionados, que pueden haberse involucrado con esta nueva y emocionante tecnología sin tener una idea real de los desafíos involucrados, GE rápidamente se dio cuenta de que necesitaba expertos en impresión 3D si quería algún tipo de ROI oportuno.

Este descubrimiento llevó a GE a adquirir una empresa de impresión 3D llamada Morris Technologies en 2012. Más específicamente, la adquisición agregó experiencia en AM a GE Aviation, donde ese conocimiento rápidamente se puso a trabajar para diseñar un método de impresión 3D de boquillas de combustible para su uso en su motor a reacción LEAP . Después de algunas pruebas de prueba de concepto, GE se decidió por un proceso de AM llamado sinterización láser para producir las boquillas y rápidamente descubrió dos de los principios básicos de la impresión 3D.

Flexibilidad y ahorro

El primer principio es que la impresión 3D es posiblemente el proceso de fabricación más flexible jamás inventado. En lugar de diseñar una pieza basándose, al menos parcialmente, en lo fácil que sería producirla, las piezas impresas en 3D comienzan su vida en un entorno digital donde la principal preocupación es la funcionalidad. Es posible, incluso rutinario, construir piezas con geometrías internas extremadamente complejas que serían imposibles (o excepcionalmente costosas) de producir utilizando métodos de fabricación tradicionales. La boquilla de GE presenta una arquitectura interna que sobresale y se fabrica en el transcurso de una sola construcción, en lugar de requerir varias piezas que luego deben ensamblarse.

El segundo principio es que la impresión 3D ahorra dinero . En el caso de la boquilla de GE, los ahorros son dobles. Dado que la pieza se fabrica en el transcurso de una sola construcción, producirla con AM ahorra tiempo. Si bien el proceso de AM en sí puede considerarse lento, es posible producir una pieza compleja en menos de 24 horas, lo que es increíblemente rápido en comparación con el antiguo método de fabricación de una serie de piezas más pequeñas que requieren ensamblaje. El ahorro de tiempo comienza como resultado de eliminar la necesidad de ensamblaje, se ahorra más tiempo al reducir la necesidad de mecanizado extenso y aún se ahorra más tiempo al reducir o eliminar por completo la cadena de suministro.

Además, las boquillas fabricadas mediante impresión 3D ofrecen ahorros sustanciales de material. Con los métodos tradicionales de producción sustractiva, los fabricantes pueden esperar perder hasta el 90% del material necesario para fabricar una pieza. Esta pérdida es particularmente problemática en industrias como la aviación, que utiliza regularmente titanio y otros materiales igualmente costosos. Sin embargo, la impresión 3D reduce el desperdicio de material esperado a menos del 10%.

El futuro

En un momento en el que la incertidumbre de los inversores ha arrojado una visión desfavorable de la impresión 3D en la mente del público en general, GE se ha duplicado. Tras su incursión inicial en AM en 2012, GE ha invertido millones más en investigación y desarrollo de impresión 3D, incluida la construcción de una planta de AM de gran volumen de 300.000 pies cuadrados en Auburn, y un Centro para el Avance de Tecnología Aditiva en las afueras de Pittsburg. . Cada año, los sistemas se vuelven más rápidos, más grandes o ofrecen una resolución mejorada. A medida que la tecnología de impresión 3D continúa avanzando, GE ya se ha posicionado para aprovechar todas las mejoras. Es solo cuestión de tiempo hasta que otras empresas sigan su ejemplo.

Otros recursos informativos:

Impresión 3D y pequeñas empresas

Ejemplos para empresas

Empresas que utilizan aditivos

I Ejemplos de industrias

Un agradecimiento especial a:
John Newman, escritor independiente en la industria manufacturera.