Industria 4.0 y Fabricación Distribuida Impulsan la Producción Sostenible

Los fabricantes adoptan tecnologías como impresión 3D para mover parte de la producción localmente, usar materiales más sostenibles y reducir desperdicio.

La pandemia actual ha mostrado muchos desafíos nuevos y existentes en la cadena de suministro mundial, desde fábricas que tuvieron que cerrar por confinamientos, la necesidad de reequipar muchas líneas de producción, hasta interrupciones mundiales de líneas de suministro de flete aéreo y marítimo.

Mientras que la mayoría de fábricas han reanudado operaciones normales en muchos países, especialmente en Asia, los cambios en distribución requeridos para entregar el equipo de protección necesario han dejado contenedores de envío vacíos en ubicaciones inusuales. Recoger esos contenedores es costoso, y ahora los fabricantes enfrentan costes de envío adicionales y retrasos en enviar sus productos a sus clientes y centros de distribución.

Los fabricantes estaban contentos moviendo producción fuera, pero ahora la quieren de vuelta en casa

En 2010, el fallecido Andy Grove, ex CEO de Intel, escribió en Businessweek: «Las empresas americanas descubrieron que podían tener su fabricación e incluso su ingeniería hecha más barata en el extranjero. Cuando lo hicieron, los márgenes mejoraron. La gerencia estaba contenta, y los accionistas también. El crecimiento continuó, incluso más rentablemente. Pero la máquina de empleos comenzó a tartamudear».

Los fabricantes asiáticos aprendieron rápido y empezaron su industria en componentes clave como LCDs, moldeo por inyección (resultado de la masiva inversión en fabricación de juguetes en China), baterías de iones de litio, tarjetas inalámbricas, placas de control, circuitos flexibles, etc. Las empresas de EE. UU. estaban solo demasiado contentas de obligar, pensando que aún tenían el diseño e ingeniería de alta gama de productos innovadores en sus manos.

Ahora que muchas fábricas se apresuran a conseguir los componentes que necesitan, muchos OEMs están buscando actualmente tecnologías innovadoras para traer producción más cerca de sus mercados.

Tecnologías como impresión 3D y corte láser permiten producción local de series limitadas a precios que pueden competir con moldeo por inyección y fabricación por chorro de agua.

En la última década, la impresión 3D ha evolucionado de una tecnología experimental solo usada para producciones muy limitadas a una tecnología para producir grandes cantidades de partes especializadas para varias industrias.

Grandes corporaciones, especialmente las del mercado de electrónica de consumo, han estado externalizando algunas tareas de desarrollo de nuevo producto por años, especialmente para diseño de prototipos y empaquetado. Ahora, empresas más pequeñas, inicialmente reacias a dejar que outsiders colaboren en nuevos productos, están pidiendo cosas como desarrollo de código de impresión 3D, validación de producto, y pruebas al aire libre de nuevos productos para ser hechas por proveedores externos.

«Desde los confinamientos tempranos, ha habido un cambio en el trabajo que hacemos para varios clientes, especialmente en empresas medianas a grandes. Ahora que se recomienda a la gente evitar viajar e ir al lugar de trabajo habitual, empleados en teletrabajo y equipos de desarrollo del extranjero nos piden desarrollar diseños y prototipos», dice David Tena, propietario del FabCafe en Barcelona. «Por ejemplo, para una empresa con base en Chicago, estamos diseñando una carcasa para un dispositivo electrónico, coordinando con su equipo de desarrollo electrónico, compartiendo los cambios y mejoras que ambos estamos haciendo e imprimiendo en 3D las iteraciones para probarlas físicamente».

Nuevos materiales permiten producción más sostenible y reducción de desperdicio

La impresión 3D para industria permite la producción de muchas estructuras geométricas y simplifica el proceso de diseño de producto. También es relativamente respetuosa con el medio ambiente. En producción de volumen bajo a medio, también puede disminuir plazos de entrega y costes totales de producción.

En impresión 3D, a diferencia de la fabricación tradicional, el coste por unidad no depende del volumen. La impresión 3D también permite producir las mismas partes con exactamente las mismas especificaciones en cualquier parte del mundo, ahorrando así el coste adicional de transporte y haciendo la producción más sostenible. Además, a medida que las impresoras 3D industriales se vuelven más baratas y rápidas, la necesidad de almacenamiento e inventarios grandes se vuelve menos crítica, ya que las partes pueden fabricarse bajo demanda.

Actualmente, la mayoría de impresoras 3D industriales usan poliamidas como PA11 y PA12. Estos plásticos de alta gama son los materiales de elección para aplicaciones donde la seguridad, durabilidad o fiabilidad es crítica. Se usan para fabricar partes fiables para industrias como automotriz, médica, deportiva y aeronáutica. PA11 es una bio-poliamida que es 100 % hecha de materiales reciclados, esencial para apoyar iniciativas de economía circular. Hasta recientemente, su alto precio hacía estos materiales demasiado caros para bienes de consumo de bajo coste.

HP y otros fabricantes ahora están usando otros materiales como vidrio de alta temperatura y algunos metales.

Además, ahora es posible imprimir circuitos electrónicos básicos en partes impresas en 3D. La novedad aquí es imprimir electrónica 3D embebida en objetos. Por lo tanto, por un coste incremental marginal casi cero, puedes construir sensores. Cada artículo puede tener líneas de potencia, líneas de señal y sensores embebidos en la parte impresa en 3D.

«El hecho de que Industria 4.0 habilite económicamente la fabricación distribuida significa que puedes cambiar la forma en que construyes y distribuyes productos», dijo Ramón Pastor, Vicepresidente y Gerente General, Impresión 3D, HP, en una entrevista con IoT Times. «Hay algunas estimaciones de que hasta la mitad del combustible, combustible fósil en este caso, consumido en el mundo se usa para transportar productos de donde se producen a donde se consumen. En este sentido, la combinación de Industria 4.0, fabricación digital e impresión 3D nos permite cambiar este paradigma e ir a fabricación distribuida, que es básicamente, fabricas lo que necesitas en el momento que lo necesitas al lado de donde está la demanda».