Impresoras 3D, capaces de fabricar todo a menor costo sin desperdicio

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Martes 3 de septiembre de 2019. Las impresoras 3D han abierto la posibilidad de fabricar con plásticos, minerales y nuevos materiales, cualquier objeto a partir de un diseño hecho por computadora. Hoy es factible hacer joyas, implantes médicos, casas, prototipos, vehículos, esculturas e incluso armas. Todo, de forma personalizada, en poco tiempo, sin desperdiciar materias primas y, al menos potencialmente, a bajo costo. Y resultan mucho más versátiles que una cadena de montaje, pues no se requiere de una máquina especializada para cada parte. Una sola impresora puede manufacturarlo todo.

Para Leopoldo Ruiz, responsable del Laboratorio Nacional de Manufactura Aditiva y Digital (Madit) de la Universidad Nacional Autónoma de México, aún está por verse si esta herramienta tecnológica será para el siglo XXI lo que la máquina de vapor fue para siglo XIX: el impulsor de una revolución industrial. Sin duda, dice, esto supone un verdadero cambio en los procesos de producción.

Si bien los primeros equipos y materiales empleados para la impresión 3D fueron creados en el Instituto de Investigación Industrial de Nagoya, Japón, en la década de 1980, es al estadunidense Charles Chuck Hull a quien se considera inventor de esta tecnología, pues en 1984 obtuvo una patente de la primera técnica de impresión de este tipo. Fue a principios de la década de los noventa cuando surgieron las primeras compañías en este sector y a partir de 2005 creció su presencia global. En los 90 se producían unos 10 artículos científicos en el mundo sobre el tema, en 2018 fueron más de 16 mil 800.

Se estima que en 2020, la industria de la manufactura aditiva generará alrededor de 15 mil 800 millones de dólares en el orbe, según el Wohlers Report 2019, un informe anual sobre la industria elaborado por una consultora estadunidense. En 2022, subirá a 23 mil 900 millones de dólares, y a 35 mil 600 millones en 2024.

Capa a capa

Muchos procesos de producción convencional, como el fresado, el torneado y el esmerilado, están comprendidos en lo que se denomina fabricación sustractiva, porque implica la extracción de material para generar la pieza final: se empieza con un bloque de material y se elimina lo sobrante hasta producir el objeto deseado.

Los procesos de manufactura aditiva (o impresión 3D) son lo contrario. Los objetos se hacen agre-gando material capa a capa, hasta constituir la pieza, de acuerdo con la Sociedad Estadunidense para Pruebas y Materiales (ASTM, por sus siglas en inglés), que desarrolla y publica normas internacionales sobre sistemas, productos y servicios.

La fabricación aditiva comprende varios métodos de producción, pero todos empiezan de la misma manera, con un archivo de diseño asistido por computadora (CAD, siglas de computer-aided design), que es una imagen tridimensional de la pieza a construir creada en una computadora. Un ordenador analiza el archivo y lo corta digitalmente en múltiples secciones transversales, como las hojas de un libro. La máquina lee el archivo CAD y recrea el objeto en forma estratificada hasta terminarlo.

Uno de los elementos que diferencian a la manufactura aditiva es cómo incorpora las tecnologías de la información. Explica Ruiz: Mientras la manufactura está asociada a la construcción con las manos o con herramientas, ahora las tecnologías de la información permi-ten desde automatizar los procesos y controlarlos, hasta predecirlos y optimizarlos.

Esto se refleja en un cambio en la producción. Hoy, por ejemplo, para tener una planta automotriz se requiere una inversión de cientos de miles de dólares en terrenos, maquinaria, líneas de ensamblaje especializadas, pero con procesos de manufactura aditiva, una máquina podría imprimir todo un auto localmente. Y ese mismo aparato podría hacer otro mode-lo al día siguiente, o piezas para la industria aeroespacial o lo que se le programe.

El dueño de una motocicleta clásica que hoy va al deshuesadero a buscar una refacción descontinuada, podría llevar a una impresora 3D el modelo computarizado y obtenerla en poco tiempo. Y quien la produzca no necesitará fabricar moldes para hacer esa única parte ni tendrá que importar decenas de piezas para eventuales compradores ni le hará falta una bodega para guardarlas. Sólo necesitará de su impresora.

En el ámbito médico también hay cambios. Esta tecnología crea prótesis e implantes con biomateriales que se ajustan a cada paciente y en el futuro podrían imprimirse órganos para transplantes a partir de tejido vivo del propio receptor, lo que supondrá que no habrá rechazo por parte del cuerpo.

Hoy estas impresoras aún son costosas. Los precios de las más simples y de uso doméstico cuestan 20 mil pesos, pero una Fortus 900mc, destinada a la industria pesada, vale 250 mil dólares.

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