La COVID-19 destaca el papel crucial de la impresión 3D en la sanidad

En los primeros días de la respuesta a la pandemia de COVID-19, la impresión 3D fue una protagonista indiscutible, acaparando titulares por doquier. Parecía que todo el mundo estaba imprimiendo algo para su hospital local.

Meses después, el número de noticias que ensalzaban las formas en que la impresión 3D puede usarse para fabricar equipos de protección individual (EPI) y piezas para ventiladores ha disminuido. Sin embargo, el papel de la tecnología en la lucha contra el virus ha seguido evolucionando.

Una respuesta improvisada ante la escasez crítica

Cuando llegó la COVID-19, Estados Unidos, al igual que el resto del mundo, fue pillado con el pie cambiado. A medida que la demanda de EPI se disparaba, las existencias de pantallas faciales, ventiladores y mascarillas se agotaron.

Ante esta situación desesperada, particulares y empresas buscaron cómo aliviarla. Para quienes contaban con impresoras 3D, la decisión fue sencilla: ponerlas a fabricar piezas.

En cuestión de días, aficionados, talleres, fabricantes por contrato y corporaciones por igual pusieron sus equipos de fabricación aditiva a producir EPI. Incontables archivos CAD circulan por el mundo a la velocidad de la luz: desde divisores de ventiladores hasta conceptos de mascarillas de repuesto y pantallas faciales. Los diseños solían optimizarse para el proceso de impresión, reduciendo el tiempo y el esfuerzo de pre y postprocesado.

Velocidad y flexibilidad: las señas de la Industria 4.0

Los diseños se convertían en productos tangibles casi al instante gracias a la impresión 3D. La técnica es un referente de la transición a la Industria 4.0, porque las máquinas requieren poco o ningún tiempo de configuración. Basta con cargar el material adecuado, subir un archivo CAD o de corte bien diseñado, introducir los parámetros, pulsar «imprimir» y obtener piezas en minutos u horas.

Limitaciones y aprendizaje

Sin embargo, depender de la impresión 3D para paliar la escasez de EPI tuvo deficiencias. Muchos hospitales tuvieron que desechar piezas donadas porque no cumplían las especificaciones necesarias. Algunos procesos de impresión 3D, por ejemplo, no lograban piezas estancas al aire, lo que inutilizaba ciertas partes de mascarillas.

En respuesta, el Instituto Nacional de Innovación en Fabricación Aditiva, los Institutos Nacionales de Salud, la FDA y el Departamento de Asuntos de Veteranos colaboraron para validar y aprobar rápidamente diseños viables. El esfuerzo ayudó a estandarizar la impresión. No obstante, muchos fabricantes probablemente desconocían este repositorio de diseños.

Otro inconveniente de la respuesta inmediata fue el enfoque en componentes en lugar del ensamblaje de productos completos. Por ejemplo, se aprobaron diseños de bandas para pantallas faciales, pero componentes complementarios como láminas transparentes y bandas elásticas se conseguían por canales tradicionales. Aunque es posible imprimir esos materiales, suelen ser caros y solo procesables por máquinas industriales selectas, lo que imposibilitaba la producción a gran escala. Con el tiempo, incluso estas aplicaciones limitadas quedaron desplazadas por soluciones más rentables.

De protagonista a actor de reparto estratégico

¿Fue el impacto de la impresión 3D en la respuesta a la COVID-19 un fuego de paja? En absoluto. De hecho, ha pasado a ser un insumo entre bastidores para tecnologías de producción más rentables.

Como destaca la respuesta en EPI, las impresoras 3D destacan en iterar rápidamente conceptos de diseño y obtener productos tangibles y funcionales. La velocidad inicial y el bajo coste de arranque hacen de la impresión 3D una gran herramienta para prototipado funcional. Una vez el diseño se fija, sin embargo, otras tecnologías suelen ser mejores. Aunque el coste de las primeras unidades impresas en 3D es menor que el de un molde de inyección, una vez construido este, el tiempo y coste variable por unidad es muy bajo, superando a la impresión 3D si se requieren grandes cantidades. En última instancia, el impacto de la impresión 3D en la lucha contra la COVID-19 está en el apoyo a procesos tradicionales.

El papel clave del utillaje impreso

Una forma en que la tecnología lo hace es mediante el utillaje: la creación de instrumentos personalizados para ayudar al proceso de fabricación. Las aplicaciones varían ampliamente, desde sujetar una pieza hasta asegurar la colocación correcta de un elemento estético. Comúnmente, las herramientas pueden fabricarse con impresoras de escritorio de extrusión de material accesibles. Entre las aplicaciones más útiles en la respuesta a la COVID-19 está la creación de insertos impresos en 3D para utillaje de moldeo por inyección. Sobre todo, esto se hace en contextos comerciales con impresoras de fusión por lecho de polvo. Estos sistemas pueden imprimir insertos metálicos altamente complejos para moldes de inyección. Están diseñados con canales de refrigeración conformados integrados, que permiten el flujo de refrigerante líquido —comúnmente agua— para enfriar activamente el metal caliente que comprime las piezas moldeadas. Históricamente, estos canales se taladraban en líneas rectas. Pero con herramientas impresas, los canales pueden girar y torcerse de formas imposibles en los tradicionales. Como resultado, los moldes de inyección con estos insertos se enfrían más rápido, logrando ciclos más cortos y mayor producción de piezas.

Conclusión

La COVID-19 puso el foco en la impresión 3D. Capaz de iterar rápidamente nuevos diseños y fabricar piezas para abordar la escasez de EPI, la técnica demostró ser una parte valiosa y altamente flexible de los primeros esfuerzos de respuesta. A medida que los diseños preferidos se aprobaban y fijaban, la impresión 3D pasó cada vez más a apoyar procesos de fabricación tradicionales con utillaje impreso. Tanto entonces como ahora, ha desempeñado un papel valioso en la fabricación de EPI y la respuesta a la COVID-19.

Cullen Hilkene es fundador y CEO de 3Diligent.