La Impresión 3D, también conocida como Manufactura Aditiva y cuyos orígenes se remontan a los 1.980, ya no es solamente una tecnología novedosa para algunos productos industriales y de consumo o para el diseño de prototipos. Ahora comienza a entregar productos de calidad industrial y en volumen.
Especial de Lazlo Beke
Con la mejora de la tecnología y la disminución de costos, la Impresión 3D será uno de los pilares de la manufactura moderna en el Siglo XXI, conjuntamente con la Robótíca y la Inteligencia Artificial. Este tema lo estamos cubriendo desde 2014 y en este escrito se describe una fábrica novedosa de Impresión 3D, ubicada cerca de Boston.
La Impresión 3D trata de fabricar desde la base, una capa a la vez, donde rayos de laser guiados por un computador derriten polvos de metales, de plástico o de material compuesto para crear las capas. En los métodos tradicionales de manufactura “substractiva”, un bloque de metal por ejemplo, es fundido y una parte es forjada en una forma específica con herramientas mecánicas.
En años recientes, algunas empresas han usado tecnología aditiva para hacer partes especializadas. General Electric usa impresión 3D para hacer picos o boquillas para el combustible usado en los motores de los jets, Stryker hace implantes para la médula y Adidas imprime suelas enrejadas para zapatos de alta competencia. Implantes dentales y dispositivos para el enderezamiento de dientes son impresos 3D y durante la pandemia Impresoras 3D produjeron para la emergencia escudos para la cara y partes de ventiladores.
Hoy en día, el potencial se extiende mucho más allá de algunos nichos, el mercado global de Impresión se estima que triplique para el año 2026 para alcanzar US$46.000 millones anuales.
La estrategia Impresión 3D del gobierno estadounidense
La Administración Biden está apuntando a la Impresión 3D para el resurgimiento de la manufactura estadounidense, particularmente por cuanto la Impresión 3D es un proceso de manufactura digital de alta tecnología y está alineada con la fortaleza en software de Estados Unidos. Additive Manufacturing Forward es una iniciativa coordinada por la Casa Blanca en colaboración con varios grandes fabricantes. Los cinco miembros iniciales – GE Aviation, Honeywell, Siemens Energy, Raytheon y Lockheed Martin – están aumentando su uso de manufactura aditiva y se han comprometido a ayudar a los suplidores estadounidenses de mediano y pequeño tamaño en la adopción de la tecnología. Los compromisos voluntarios están enfocados a acelerar la inversión y a crear una base local ampliada de habilidades en manufactura aditiva. Además la manufactura aditiva hace a la manufactura estadounidense menos dependiente de la fundición y del trabajo en metales que se realiza en el exterior, particularmente en China.
Ventajas
La manufactura aditiva también ofrece un bono ambiental, ya que es menos despilfarradora que la fundición, la forja y el corte de la manufactura tradicional. Para algunas partes metálicas, la impresión 3D puede recortar costos en materiales en un 90% y reducir el uso de energía en un 50%. Asimismo, tiene el potencial de disminuir sustancialmente el costo total de partes especializadas, si la tecnología puede aplicarse con la velocidad y la eficiencia requerida por la producción de grandes volúmenes.
Vulcan Forms
Vulcan Forms es un emprendimiento fundado en 2015 por el Dr. Hart y uno de sus estudiantes de postgrado, Martin Feldmann, ambos de MIT. Su objetivo era tratar de resolver los tres dilemas de la Impresión 3D: demasiado lento, demasiado costoso y con exceso de defectos. Ellos buscaban desarrollar un nuevo enfoque en Impresión 3D. el cual utiliza un conjunto mucho mayor de rayos laser que los sistemas existentes. Eso exigía innovación en óptica de laser, en sensores y en software para lograr la coreografía del intrincado baile de los rayos laser que querían usar. El emprendimiento sufrió para poder construir la primera máquina con la cual poder probar el concepto, eventualmente lo logró y las versiones posteriores fueron cada vez más grandes, más poderosas y más precisas. Han logrado reunir un capital de riesgo de US$335 millones y su equipo de trabajo de 360 personas, incluye personal proveniente de importantes fabricantes como General Electric y Pratt & Whitney y de tecnológicas como Google y Autodesk. Ellos han podido probar que su tecnología funciona, ahora falta completar con buenos resultados financieros y que sean capaces de manejar el crecimiento.
La fundición 3D Vulcan Forms está ubicada en Devens, a 60 Km. de Boston. Tienen seis impresoras gigantes, cada una con una altura de 7 metros y pesando 27 toneladas y representan la frontera actual de la Impresión 3D y deben crecer a 20 el año próximo. En cinco años esperan tener varias fábricas funcionando. Cada máquina despliega 150 rayos laser, proyectados desde un puente grúa que se mueve rápidamente hacia adelante y hacia atrás, fabricando partes de alta-tecnología para clientes corporativos en campos que incluyen el aeroespacial, semiconductores, defensa e implantes médicos. Las partes de titanio y otros materiales son creadas capa por capa, cada una tan delgada como un cabello humano y completando hasta 20.000 capas, dependiendo del diseño de la parte. Las máquinas están herméticamente cerradas e internamente la atmósfera está compuesta principalmente de argón, el menos reactivo de los gases, reduciendo la posibilidad que impurezas causen defectos en una parte.
Para mantener el crecimiento sostenido, VulcanForms dependerá poder incrementar ventas a clientes como Cerebras, que se concentra en hacer sistemas especializados para aplicaciones de inteligencia artificial. Cerebras buscó a VulcanForms para hacer una parte compleja para enfriamiento por agua de sus poderosos procesadores de computadora. Ella le hizo llegar a VulcanForms un dibujo por computadora del diseño del concepto, un red intricada del tubos mínimos de titanio y en 48 horas VulcanForms había producido una parte. Ingenieros de ambas empresas trabajaron refinándolo y ahora el sistema de enfriamiento está en uso.