Impresión 3D, una realidad en el sector industrial

Qué vas a ver aquí

¿Qué es la impresión 3D?
- Las principales técnicas de fabricación por adición de capas
- ¿Dónde tiene cabida la impresión 3D?
¿Cuáles son los principales ámbitos de aplicación de la impresión 3D industrial?

Un propulsor aeronáutico tiene un coste de unos 7000€ aproximadamente y uno realizado con una impresora 3D unos 700€. Es sólo un ejemplo de la industria aeronáutica que demuestra por qué Gartner estimaba que durante 2016 se venderían casi medio millón de impresoras 3D en el mundo, lo que representa un aumento del 100% respecto al pasado 2015 o por qué según PwC, más de 2/3 de las industrias manufactureras norteamericanas han incorporado de alguna manera a la impresión 3D en sus procesos productivos.

Tres años después, la consultora Deloitte anticipa que las ventas 3D por parte de las grandes corporaciones (incluyendo impresoras 3D para empresas, así como los materiales y servicios), superarán los 2.700 millones de dólares durante el 2019 y llegarán a los 3.000 millones en 2020. Lo que significa que esta industria crecerá a doble dígito (12,5%) en los próximos años.

De hecho, como comentaba Jaume Homs, el responsable de ventas de la división 3D de HP en España, recientemente en El Mundo, es una tecnología que «cambiará el modelo extremo de hoy en día de fabricación en China»

¿Qué es la impresión 3D?

Aunque se ha empezado a poner de moda desde hace relativamente poco, la impresión 3D lleva con nosotros más de 20 años. ¿Su origen? La estereolitografía, una técnica de impresión que nace de la litografía de Senefelder y que precede a las técnicas usadas actualmente en la impresión de tres dimensiones.

Aunque hay tres tipos de técnicas de impresión 3D (la fabricación aditiva, la fabricación sustractiva y la de corte), destaca la fabricación por adición de capas (FAC), una técnica basada en el mismo principio – crear objetos sólidos a través de la impresión sucesiva de finas capas de muy reducido grosor de diversos materiales, entre ellos los plásticos (destacan los hechos de PLA, Ácido poliláctico, o el ABS, Acrilonitrilo butadieno estireno) carbono, madera, cemento, o metales entre otros.

Las principales técnicas de fabricación por adición de capas

Podemos dividir los tipos de fabricación por adición de capas en cinco grandes bloques:

Por uso y estandarización en el sector destacan tres tecnologías por encima del resto:

Estereolitografía (SLA/DLP), esta técnica fotopolimérica se centra en el endurecimiento de resinas capa a capa a través de la luz ultravioleta, hasta originar el impreso definitivo. Las impresoras 3D que usan esta técnica son conocidas como las impresoras de resina.
Fabricación con filamento fundido (FFF y FDM), conocida como modelado por deposición fundida, consiste en fundir plásticos y modelarlos cuando alcanzan un estado semi-líquido. Las impresoras que usan esta técnica, se conocen como impresoras 3D de filamento.
Sinterizado selectivo por láser (SLS), mediante tecnología láser, une materiales basados en polvo (normalmente materiales de alta resistencia como los metales o ciertos plásticos). Las impresoras que usan esta tecnología están orientadas a la industria y son las más caras, ya tienen la capacidad de producir piezas metálicas.

¿Dónde tiene cabida la impresión 3D?

En esto de las nuevas tecnologías emergentes siempre hay un hype inicial, como podemos apreciar en la curva de adopción de tecnologías de Gartner, que ya en 2016 explicaba que mientras que la impresión 3D para empresas ya estaba cerca de tener un mercado maduro, la impresión 3D para el consumidor final todavía lleva cierto retraso al respecto, entrando en la fase de decaída de expectativas. Y empezábamos a oír hablar de la bioimpresión 3D.Sin embargo, no hay demasiadas dudas acerca de que la impresión 3D acabará siendo un fenómeno de masas, traspasando los ámbitos de aplicación iniciales (diseño industrial, prototipado o a los heavy users) y se generalizará ocupando un lugar preferente en la producción de bienes y servicios bajo demanda.

¿Cuáles son los principales ámbitos de aplicación de la impresión 3D industrial?

En cuanto a las posibles aplicaciones de esta tecnología a nivel industrial estamos viendo cómo puede aplicarse a multitud de sectores.

A continuación os dejo algunos ejemplos:

1. En automoción

Aunque ya hay varios coches impresos en 3D, hay que reconocerle el mérito al pionero: Strati, el primer coche hecho con plástico reforzado de fibra de carbono con tecnología de impresión 3D. Se estima que el tiempo de fabricación de una unidad sea aproximadamente de dos días, aunque podrá llegar a hacerse en 24 horas.

Este tipo de coches (que tardarían en ser homologables para conducir en la actualidad), abre la puerta a un futuro donde gracias a la impresión 3D, el consumidor jugará un papel fundamental como cocreador, personalizando hasta límites insospechados, o incluso reparando sus propios vehículos. Quedaros con un detalle: un coche normal suele tener entre 5.000 y 6.000 piezas, Strati sólo 49.

2. Obras y edificaciones

En Holanda, la empresa MX3D lleva trabajando desde hace varios años en un proyectazo (en el que participan marcas tan importantes como Autodesk, Lenovo, Leap3D, o Allan Turing Institute) para desarrollar puentes impresos en 3D con materiales metálicos. El año pasado logró, en seis meses, imprimir el primer puente metálico en uno de los canales de Amsterdam. Para imprimir este puente de 12,5 metros de largo x 6,3 metros de ancho se requirió de:

4 Robots de impresión
4500 kilos de acero inoxidable
1100 kilómetros de cable

La empresa China Winsun Decoration Design Engineering afirmaba en 2016 que eran capaces de fabricar 10 apartamentos en 24 horas, ahorrando un 70% del tiempo respecto al modelo tradicional de fabricación de casas (prometiendo además un importante ahorro: cada una de estas casas tendría un precio aproximado de unos 5.000$). Para ello utilizan una macro impresora 3D para hacer bloques de apartamentos. Además de esta compañía, ya son varios los proyectos mundiales con el objetivo de «imprimir» casas.

En Madrid (España), la constructora Acciona desarrolló e instaló el primer puente peatonal del mundo impreso con esta tecnología, usando como material el propio hormigón. Como podéis ver a continuación, los vecinos de Alcobendas ya caminan por este puente.

3. En salud

En lo que se refiere al ámbito sanitario, hay ejemplos de lo más variopintos, que van desde empresas que se dedican a la especialidad fisioterapeútica y traumatológica, a empresas dedicadas a la implantología o a la discapacidad.

Las españolas Younext, Xkelet y Exovite están lanzando al mercado productos en donde se aplica la impresión 3D del ámbito traumatológico con férulas impresas en 3D que mejoran la inmovilización tradicional de fracturas.

Médicos Sin Fronteras usa la impresión 3D (junto con escaneo tridimensional y diseño 3D) para realizar prótesis de plástico para personas que han sufrido amputaciones. Usan esta tecnología para víctimas de guerra en Jordania.

Emma es una niña que nació con artrogriposis múltiple congénita y que al ser tan pequeña, no podía llevar un exoesqueleto robótico del estilo WREX. Gracias a la impresión 3D, pudieron simular al WREX con un modelo mucho más ligero.

También están apareciendo grandes avances en aplicaciones reconstructivas y ortopédicas como pueden ser los implantes o la reconstrucción facial. En ese sentido, aquí tenéis el ejemplo de cómo la impresión 3D ayudó a la reconstrucción facial de Stephen Power, un joven que tuvo un terrible accidente de moto.

Y en el ámbito de las prótesis ya hay realidades. En el sector veterinario, empieza a usarse la impresión 3D para casos como el de Derby, un perro que pudo andar por primera vez gracias a esta prótesis hecha en este sistema de impresión.

4. Textil y calzado

En la industria de la moda de alta costura ya vimos como en 2016 la empresa belga Materialise diseñó y expuso en la semana de la moda de París un nuevo modelo hecho en impresión 3D.

En cuanto al diseño y moda, podemos encontrarnos zapatos y deportivas impresos en 3D. Empresas como Feetz, cuyo modelo de negocio se basa en la impresión 3D, fabrican calzado para el consumidor en base a los diseños que éstos crean a través de una aplicación.

Hay que decir que la impresión 3D no pasa desapercibida para marcas más conocidas. New Balance usa la tecnología de impresión 3D para ofrecer a los atletas la posibilidad de personalizar sus zapatillas para, que en base a su biometría, se adapten a sus necesidades. Nike da opciones de personalización de plantillas en deportivas, Puma usa esta tecnología en el prototipado de sus productos.

Adidas en colaboración con la empresa «Carbon» sacó en 2017 Futurecraft 4D, el primer calzado deportivo impreso en 3D.