Fabricación aditiva: Una solución a los desafíos modernos de la cadena de suministro

En los últimos años, empresas de todo el mundo han experimentado problemas en la cadena de suministro, demostrando que la pandemia global ha tenido consecuencias para empresas grandes y pequeñas. Además del aumento en la demanda del consumidor, hubo escasez de contenedores de envío y estibadores, disminución de la capacidad de carga aérea y falta de conductores de camiones, lo que llevó a congestión portuaria. Los barcos quedaron varados frente a la costa durante días, e incluso semanas — y el problema continúa. A finales de 2021 y principios de 2022, los barcos portacontenedores pasaron un promedio de siete días en puertos estadounidenses.

Estas interrupciones en la cadena de suministro también han causado retrasos en la manufactura. Todas las industrias experimentaron plazos de entrega récord para materias primas en octubre de 2021, y las cosas no han mejorado mucho. Por ejemplo, los fabricantes de chips deben esperar 18 meses por equipos críticos, como módulos electrónicos, lentes, válvulas y bombas.

La fabricación aditiva puede ofrecer un alivio muy necesario a los problemas de la cadena de suministro. Puede proporcionar varios beneficios en lo que respecta a tiradas de producción de bajo volumen, control de calidad y costo de material, lo que la convierte en una alternativa viable a la cadena de suministro tradicional y un activo más predecible durante tiempos turbulentos.

¿Por qué fabricación aditiva?

La fabricación aditiva, comúnmente conocida como impresión 3D, implica fabricar o imprimir una pieza directamente capa por capa, a diferencia de métodos sustractivos como el mecanizado. Es un proceso preciso y altamente digitalizado que requiere mucho menos herramientas y configuración, eliminando la necesidad de moldes, formas y herramientas de corte especializadas.

Comparada con los métodos de manufactura tradicionales, la tecnología de fabricación aditiva ofrece varias ventajas, incluyendo:

Plazos de entrega más rápidos

La fabricación aditiva permite prototipado y producción de bajo volumen más rápidos, ayudando a las empresas a acelerar los procesos de iteración de diseño y validación de producto para llevar sus productos al mercado más rápido. Por ejemplo, en respuesta al COVID-19, desarrollamos un protector facial que se produjo primero usando fabricación aditiva, pero — en respuesta a la demanda aumentada — luego se cambió a moldeo por inyección para escalar la producción.

Además, dado que no se necesita herramienta, puede imprimir piezas de uso final en unas pocas horas o días en lugar de pasar semanas o meses en la configuración asociada con el diseño y fabricación de herramientas, como un molde, como haría con el moldeo por inyección. Esencialmente, puede iniciar la tirada de producción tan pronto como el diseño final esté completo y una impresora esté disponible.

Mayor flexibilidad y agilidad

Las impresoras 3D permiten a las empresas imprimir piezas bajo demanda, ofreciendo una flexibilidad y agilidad increíbles. No solo pueden las empresas crear rápidamente y a bajo costo productos personalizados con tecnología de impresión 3D, sino que también pueden producir fácilmente más o menos de un producto a medida que cambia la demanda.

Mientras que aumentar la producción con moldeo por inyección, los cambios de diseño después del lanzamiento pueden significar esperar semanas o meses para que se cree otra herramienta. Con la eliminación de herramientas, la impresión 3D permite a las empresas cambiar de marcha rápidamente. Por ejemplo, durante las primeras etapas de la pandemia, HP imprimió más de 2,3 millones de componentes médicos, incluyendo hisopos nasales, equipo de protección personal y piezas de ventiladores cuando la demanda crecía dinámicamente. Si hubieran usado moldeo por inyección, habrían necesitado diseñar y fabricar un molde, lo que podría haber tomado meses.

Producción descentralizada

El uso de tecnología de impresión 3D también permitirá a las empresas descentralizar la producción. En lugar de producir bienes en una sola ubicación y enviarlos por todo el mundo, las empresas pueden fabricar bienes cerca o en su punto de uso. La producción distribuida puede acortar drásticamente la cadena de suministro, eliminando muchos cuellos de botella potenciales y acelerando el tiempo de comercialización de un producto, por lo que no es sorprendente que el 52 % de las empresas estuvieran considerando producción localizada en 2021.

Al fabricar productos más cerca de su destino final, las empresas pueden evitar muchos problemas tradicionales asociados con productos importados, desde retrasos causados por puertos congestionados hasta confinamientos por COVID-19 hasta precios y aranceles que suben rápidamente debido a guerras comerciales. Cambiar hacia tecnología aditiva y un sistema de producción descentralizado también puede ayudar a las empresas a poner productos en manos de los consumidores más rápido, evitar el costo de envío de larga distancia y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero relacionadas con el transporte.

Costos de almacenamiento reducidos

Las impresoras 3D permiten a las empresas fabricar bienes bajo demanda, lo que significa que puede producir el número exacto de piezas que necesita y luego enviarlas directamente a sus clientes, equilibrando más perfectamente la oferta y la demanda. En lugar de comprar o alquilar un almacén, puede confiar en inventarios digitales y producir piezas cuando un cliente envía un pedido.

Dado que la vacancia de almacenes está en solo 3,6 % y la demanda probablemente solo aumentará a medida que más empresas relocalicen la manufactura y diversifiquen sus cadenas de suministro, imprimir bajo demanda y cambiar a un almacén digital en lugar de almacenar inventario físico puede ayudar a ahorrar una cantidad significativa de capital.

¿Puede integrar la fabricación aditiva en los ciclos de producción evitar futuras interrupciones?

Si bien la mayoría de las empresas creen que es hora de actuar para evitar futuras interrupciones en la cadena de suministro, puede ser difícil identificar qué medidas tomar. Para aquellas que han cambiado tácticas, muchas dependen de medidas a corto plazo. De hecho, menos de la mitad de los 3000 directores ejecutivos encuestados por AlixPartners han tomado medidas para aliviar las interrupciones de la cadena de suministro a largo plazo.

Integrar la fabricación aditiva en el ciclo de producción puede ayudar a las empresas a mitigar o evitar futuras interrupciones en la cadena de suministro. Después de todo, la fabricación aditiva respalda la manufactura descentralizada y permite una cadena de suministro más simple y mayor flexibilidad y agilidad. Las empresas pueden producir productos más cerca de su destino, evitando potencialmente cuellos de botella en la cadena de suministro como la congestión portuaria severa. La aditiva permite a las empresas producir la cantidad exacta requerida, reduciendo envíos excesivos a almacenes antes de la distribución a clientes.

¿Cuáles son los riesgos de reemplazar la cadena de suministro tradicional con una cadena de suministro de fabricación aditiva?

Dado los muchos beneficios de la fabricación aditiva, no es sorprendente que el mercado global de productos y servicios de impresión 3D fuera de alrededor de 12,6 mil millones de dólares en 2020 y continuará creciendo en los próximos años a medida que más empresas reconstruyan cadenas de suministro aditivas más cortas o flexibles. Sin embargo, las personas que han pasado sus carreras diseñando para o trabajando con moldeo por inyección o mecanizado CNC pueden tener dificultad para cambiar a estos procesos disruptivos más nuevos.

Problemas comunes que las personas encuentran al imprimir en 3D incluyen deformación (warping), grietas, mala adhesión capa a capa y fallas de piezas. Afortunadamente, los avances tecnológicos en los mundos de equipos de manufactura y materiales han hecho que estos problemas sean más pequeños y menos frecuentes, así como los ingenieros que trabajan a lo largo del ciclo de vida desde el diseño hasta la manufactura. Por ejemplo, en modelado por deposición fundida (FDM), el desplazamiento de capas (layer shifting), hilado (stringing), sub-extrusión y sobre-extrusión son posibles, pero ingenieros experimentados y técnicos de manufactura están desarrollando continuamente soluciones para mejorar la calidad de la pieza. Avances de proceso similares en otras tecnologías aditivas (SLA, SLS, etc.) se han hecho para hacer más aplicaciones posibles. Sin embargo, estos avances requieren un socio de impresión 3D que tenga el conocimiento y experiencia para desarrollar y emplear estos procesos novedosos.

Si trabaja con Fast Radius, nuestros ingenieros experimentados podrán revisar y refinar su diseño, ayudándole a fabricar piezas rápida y rentablemente sin hacer sacrificios de calidad difíciles. Nuestras fábricas nacionales y capacidades de producción distribuida le ayudarán a evitar los retrasos y dolores de cabeza asociados con la logística internacional, y nuestro conjunto de herramientas digitales puede detectar automáticamente problemas de diseño antes de que su pieza o producto entre en producción. También puede explorar varios materiales y métodos de manufactura antes de iniciar una cotización. Para aprender más sobre cómo las capacidades aditivas de Fast Radius pueden ayudar a resolver sus problemas de cadena de suministro, acelerar la producción y asegurar la máxima eficiencia de costo por pieza, cree una cuenta o contáctenos hoy.