A pesar de ser la impresión 3D la tecnología de fabricación aditiva (TFA) más popularizada, principalmente por su coste más asequible, existen distintas TFA, menos conocidas, que están aportando valor con respecto a otras tecnologías de fabricación y que tienen una amplia aplicación industrial, según ponen de relieve los técnicos de Redit, convocados a esta primera mesa de reflexión con E3 sobre tecnologías disruptivas.

“Sin necesidad de un utillaje o molde, a partir de un modelo virtual 3D, estas tecnologías son capaces de generar un modelo físico 3D, con una funcionalidad equivalente o superior a la de un proceso productivo tradicional en algunos casos. Es decir, la TFA tiene aplicaciones que hoy en día son una alternativa técnica y económicamente más favorable que otros procesos de producción”, admite Luis Portolés, responsable de Mercados Estratégicos de Aidimme.

¿Quiere decir esto que las tecnologías de fabricación aditiva sustituirán cualquier proceso de fabricado tradicional?

Los técnicos de los institutos tecnológicos coinciden en que no será así. “Hay que dejar claro que no es la panacea que va a sustituir cualquier otro proceso de fabricación de modo generalizado, como puede ser el mecanizado o la inyección de termoplásticos, aunque es una herramienta más, muy potente, que puede aportar soluciones alternativas, e incluso únicas”, indica el ingeniero técnico de Aiju, Nacho Sandoval.

Por ejemplo, si nos centramos en las TFA con mayor aplicación industrial en el caso del metal, Portolés destaca las conocidas como Electron Beam Melting (EBM) y Laser Beam Melting (LBM). “No obstante, están apareciendo nuevas tecnologías con un amplio potencial y que requieren mayor conocimiento y desarrollo para ver su aplicación real en la industria”, indica.

En cuanto a las limitaciones de las TFA, en general, derivan del tipo de material que son capaces de procesar (metal, polímeros, materiales cerámicos…), de la productividad que alcanzan; de la resolución o el tamaño de impresión que permiten; y de la inversión que requieren sus equipamientos.

«Hay que tener en cuenta el tipo de material que procesan, sino también el estado físico requerido y las limitaciones que ofrece el material a la sinterización o conformado según la tecnología”

Fátima Vélez de Guevara, técnico de fabricación aditiva en el ITC, añade una concreción: “no solo hay que tener en cuenta el tipo de material que procesan, sino también el estado físico requerido y las limitaciones que ofrece el material a la sinterización o conformado según la tecnología”.

Ya es una realidad

En cuanto a sus aplicaciones, Arsenio Navarro del Dpto. Composites de Aimplas insiste “es cierto que ya son capaces de poder sustituir otros procesos productivos en polímeros, pero únicamente para tiradas cortas o piezas muy concretas o personalizadas como implantes dentales”. Si bien, reconoce Navarro que las TFA se emplean además de en prototipos, sobre todo en la fabricación de elementos auxiliares como útiles o moldes para otros procesos de inyección o para un determinado ensayo. “Se está generando utillaje no solo para producción sino para ganar rapidez y flexibilidad en cualquier proceso productivo de ensamblaje-”, indica el representante de Aimplas.

Pilar Gómez, responsable de la Unidad de Caracterización Físico-Estructural de ITC indica que no es lo mismo lo desarrollada que está la tecnología en materiales cerámicos como en polímeros o metal, “la evolución viene dada por la demanda, han sido industrias como la del automóvil o la aeroespacial las que primero detectaron las posibilidades que ofrecían las TFA y las que han propiciado que se avance más en unos materiales que en otros”.

“Cada necesidad requiere de una solución tecnológica, lo que para uno puede significar producir piezas a escala industrial, para otro no sirve, porque el proceso no tiene repetitividad»

Después de 22 años trabajando en TFA, Portolés reconoce que estamos todavía en una “fase creciente pero incipiente”. Asemeja estas herramientas a un traje a medida: “Cada necesidad requiere de una solución tecnológica, lo que para uno puede significar producir piezas a escala industrial, para otro no sirve, porque el proceso no tiene repetitividad, la resolución no es la adecuada, o simplemente las características fisico-químicas no cumplen los requisitos técnicos para dicha aplicación. La mayor demanda y  presencia de oferta se está dando en tecnologías basadas en polímeros y en metales porque las propiedades y posibilidades que ofrecen las TFA son equiparables a otros procesos de fabricación”, corrobora el técnico.

Nuevas posibilidades

“Nuestra misión como centros tecnológicos -añade el representante de Aiju- es hacer pedagogía, explicar que la fabricación aditiva nos provee de distintas posibilidades que, a su vez, debemos alinear con las necesidades que realmente tiene la empresa. En Aiju llevamos más de 20 años trabajando con TFA -en aquel momento solo había en España una empresa más- por lo que introducir a las compañías en estas nuevas posibilidades resultaba muy complicado. Hoy saben que la gran ventaja está en poder obtener piezas sin nada más que el propio equipo de fabricación aditiva, no se necesita una industria auxiliar o elementos previos que den lugar a la pieza, con el añadido de poder obtener objetos únicos”.

En el sector cerámico, reconoce Pilar Gómez “la producción de piezas industriales no está tan avanzada como en otros; limitándose en estos momentos, a la fabricación de prototipos, piezas especiales o moldes de base inorgánica para fundición”. “Esto es debido -añade Fátima Vélez de Guevara– por una parte, por cuestiones complejas del posprocesado que requiere el material impreso (cocción) y, por otra, porque no se ofrecen soluciones económicamente viables al sector industrial cerámico más tradicional”. “No obstante, se están fabricando con TFA piezas de cerámicas técnicas de gran valor añadido, con muchísima precisión impresa, a través de proyecciones estereográficas en piezas de tamaño muy pequeño”, aseguran desde el ITC.

La experiencia es un grado

Desde Aimplas, Navarro resume “los institutos tecnológicos somos el centro de unión entre la empresa y el estado de la técnica”. “En función de las necesidades de las empresas, en Aimplas intentamos mejorar las prestaciones mecánicas de los materiales; acelerar el proceso de impresión para conseguir mejores rendimientos de los equipos, y captar nuevas aplicaciones que hasta ahora no se detectaban. En concreto, estamos centrados en el desarrollo de materiales para aplicarles nuevas funcionalidades (conductores eléctricos, sistemas capacitivos, sistemas de apantallamiento electromagnético…) y, en el campo de la salud estamos trabajando en materiales bio y en el desarrollo, a través de las TFA, de fantomas que, mediante un sistema de captación de imagen como los rayos X o la resonancia, simulan un determinado órgano o la cavidad bucal, de manera que esas piezas fabricadas por TFA permitan un entrenamiento cualificado de los profesionales de la salud o calibrar la precisión de sus equipos. Ensayar cuál será la mejor forma de abordar una intervención, reduce el tiempo en quirófano del paciente”, detalla.

«Se están fabricando con TFA piezas de cerámicas técnicas de gran valor añadido, con muchísima precisión impresa, a través de proyecciones estereográficas en piezas de tamaño muy pequeño”

En el caso del metal, indica Portolés “hay un campo de investigación importante para ampliar los materiales (aleaciones) que pueden ser procesados por estas tecnologías. Además, trabajamos en que las ya existentes sean más precisas, ofrezcan un proceso estable y repetitivo, y puedan hacer frente a mayores índices de productividad”. Paralelamente, es fundamental participar en los comités de normalización, “porque la normativa va muy por detrás de los nuevos desarrollos”, reconoce.

Nuevas ventajas: aligerar el peso

“Al conocer muy bien la tecnología –subraya Sandoval de Aiju– podemos asesorar a la empresa sobre dónde tiene sentido aplicar la fabricación aditiva y una vez decidido, ir aguas arriba, saber cómo tengo que diseñar el producto en función de este nuevo proceso de fabricación”.

Como ejemplo, explican los técnicos que estas tecnologías permiten reducir mucho el peso, al poder utilizar menos masa y generar huecos, aligerar el sistema y conseguir una optimización de la pieza, tanto en costes como en tiempos.

Aunque en algunos casos, las TFA permiten tener una visión a corto plazo de cómo puede quedar un producto (prototipo) e incluso verificar si es la tecnología idónea para un determinado material final (un requisito fundamental para las empresas) -lo que puede aportar a las empresas un tiempo de maniobra muy grande para adelantarse al mercado o gestionar mejor los errores-, no siempre TFA es sinónimo de fabricación rápida, insisten los técnicos.

En algunos casos, las TFA permiten tener una visión a corto plazo de cómo puede quedar un producto (prototipo) e incluso verificar si es la tecnología idónea para un determinado material final

Portolés advierte que “no es posible pensar que la implementación de cualquier TFA se puede llevar a cabo en 24 o 48 horas. La implantación industrial va a depender del estado del material, la propia tecnología, pero sobre todo de los requerimientos de dicha aplicación. Sobre todo si se busca una alternativa o un valor añadido a la fabricación tradicional, lo más normal es que hablemos de tiempos de desarrollo largos, también de riesgos altos, pero de ventajas competitivas mayores que compensan dichos riesgos y plazos”, opina desde Aidimme.

Un caso de éxito sin precedentes

En este punto, el técnico cita el caso de éxito del Grupo valenciano GH fabricante de bienes de equipo. “Uno de los aspectos más importantes de una instalación de calentamiento por inducción es el inductor en sí mismo. GH ha patentado un método para la fabricación de inductores utilizando la tecnología EBM”.

Para lograr este hito inició junto a Aidimme un proyecto de I+D en colaboración en 2013, cuando ni siquiera se podía procesar el cobre en este tipo de TFA. “Sin embargo, conseguimos desarrollar el proceso y demostrar que tenía posibilidades de ser una alternativa al proceso tradicional”. Hasta entonces, la fabricación de inductores era un proceso artesanal con poca repetitividad, largo, complejo y con limitaciones geométricas. “La TFA ha permitido fabricar bobinas para inductores de mayor complejidad geométrica, con mayor precisión, mayor vida útil y asegurando una repetitividad en las especificaciones técnicas, haciendo el proceso fiable para su implementación a escala industrial. Hoy, el método es mucho más competitivo que los métodos tradicionales”, reitera Portolés.

Desde el ITC explican sus portavoces que en el sector cerámico se están fabricando con TFA diseños de otro modo imposibles de fabricar: “geometrías y funcionalidades que no puedan aportar las tecnologías existentes: baldosas con un diseño o relieve imposibles de conseguir con las técnicas de prensado o extrusión actuales, piezas con una funcionalidad, acústica con relieves complejos, es decir… soluciones de innovación y diseño”. Sin embargo, admiten que cada objeto implica un estudio pormenorizado porque piezas realizadas con un mismo material, pero con una geometría diferente, pueden no responder de igual forma a la misma solución tecnológica, “el diseño limita a veces la solución”, aclara Gómez.

Creen que es muy complicado generalizar, “cada aplicación requiere un estudio, pero las posibilidades de éxito compensan el esfuerzo en I+D y la inversión, tanto de la empresa como del instituto para llegar a un resultado”.