Todas las claves de la fabricación aditiva en la industria 4.0: software, hardware y materiales

La fabricación aditiva o impresión 3D es uno de los grandes pilares sobre los que se asienta la innovación tecnológica a nivel industrial. El concepto se enfrenta al enfoque tradicional, el de fabricación sustractiva porque el producto final siempre es fruto de reducciones o sustracciones del original. Por tanto, desperdicia más, es más cara y mucho más lenta.

Este nuevo enfoque tiene, además, otras ventajas. La transformación digital y la innovación en la industria favorecen la optimización de vuestros procesos internos, incrementan la productividad, os ayudan a retener el talento, etc. En otras palabras, os hacen mucho más competitivos y dais el paso hacia la industria 4.0. En este informe vais a encontrar más información y podéis descargaros gratuitamente esta guía.

Fabricación aditiva

Se trata de un proceso encaminado a crear un objeto físico a partir de la superposición de capas de material tomando como referencia un modelo digital. Dado que combina varias piezas hasta obtener el producto final, el desperdicio es prácticamente nulo.

Los primeros en darse cuenta de su potencial fueron los profesionales de la construcción, tanto de obra pública como privada. Ingenieros y arquitectos abandonaron los tableros de dibujo para crear diseños en tres dimensiones y así visualizar mejor la obra para optimizarlos.

Sin embargo, esa mente abierta que precisa la transformación digital en el sector industrial pronto encontró diversas aplicaciones. De este modo, la vais a hallar en toda aquella industria que requiera prototipos, como la automoción o la aeronáutica.

En la actualidad, se emplea también para crear piezas que sustituyan a otras gastadas o defectuosas en la maquinaria que utilizáis habitualmente. Ha ampliado el concepto que hasta ahora teníamos del mantenimiento y no necesitáis parar la producción por una avería ni esperar durante largos periodos de tiempo.

Para su consecución, se apoya en tres pilares fundamentales: los programas informáticos, el hardware del que disponéis y los materiales.

Software

De una manera sencilla, la fabricación aditiva convierte datos digitales en objetos tridimensionales. Para hacerlo, suele partir de un archivo de diseño asistido por ordenador o CAD. Posteriormente, lo debéis convertir en un archivo STL. Es el estándar de la impresión 3D que se usa en industria.

Este archivo se importa a un software laminador de fabricación aditiva. De tal forma, transformáis el diseño en una serie de instrucciones para la impresora 3D.

Mediante la interfaz de programación de aplicaciones o API, podéis integrar estos programas en los sistemas de vuestras fábricas para agilizar y automatizar vuestros procesos.

Hardware

La impresora 3D interpreta las instrucciones y determina los patrones en los que extruye el material en forma de filamento. Para ello, el cabezal de impresión puede desplazarse a través de los tres ejes. El x y el y, que definen el plano, y el z, que marca la tridimensionalidad. Así, va depositando el material según las instrucciones que recibe. Eso sí, tened en cuenta que se construye de abajo hacia arriba.

Las impresoras 3D pueden ser de filamento o para metales

Materiales

Los materiales que podéis usar varían mucho en función de ciertos factores, entre ellos, la naturaleza del proyecto y sus propiedades. Según esos rasgos, deberéis evaluar el coste, la resistencia térmica, el tamaño o el tiempo, entre otras cosas. No obstante, podemos clasificarlos en tres grandes grupos: los plásticos, los materiales compuestos y los metales. La impresión con los dos primeros es similar, mientras que los metales requieren una metodología completamente diferente.

Impresoras 3D con bobinas de filamento

Estas impresoras calientan el filamento hasta convertirlo en plástico fundido o el compuesto de que se trate. Lo extruyen por una boquilla pequeña y lo colocan con mucha precisión. Tras acabar cada capa, hay que dejarlo secar y que adquiera dureza. Luego, continuamos con la siguiente capa.

Los plásticos abarcan un amplio abanico de materiales. Entre ellos encontraréis desde filamentos flexibles hasta termoplásticos de alto rendimiento. Los más frecuentes son el nylon, el ácido poliláctico o PLA, el poliuterano termoplástico o TPU, el ABS, etc.

Por su parte, los materiales compuestos se forman por la combinación de plásticos con fibras de refuerzo. Algunas de las más utilizadas son la fibra de vidrio, la de carbono, la de aramida Kevlar, etc.

Impresoras 3D para metales

En este caso, la fabricación aditiva funciona de otra manera. No se presentan en forma de filamento, sino de polvo metálico a causa de las altas temperaturas de fusión de los metales. De momento, ninguna impresora las resiste. Por consiguiente, para fabricar de manera aditiva con metales, primero se ha de imprimir las piezas en polvo. Luego, se convierten en piezas uniformes y metálicas aplicando alta energía, como el láser o el sinterizado en horno.

Entre los metales disponibles, tenéis distintos tipos de acero, algunos de ellos específicos para herramientas, el cobre y aleaciones de níquel y cromo.

¿Por qué está creciendo este sector?

Porque os ofrece importantes beneficios técnicos y empresariales. Señalamos algunos de ellos:

Os permite fabricar numerosas piezas a nivel interno. Os da la posibilidad de no depender de proveedores externos, reducir esos costes, controlar los plazos de entrega y la calidad, etc. En definitiva, controláis toda la cadena de suministros. Por otro lado, también protegéis mejor vuestra propiedad intelectual o intangible y vuestras innovaciones.
Reducís costes. La fabricación aditiva es mucho más barata que la sustractiva. El retorno de inversión es casi inmediato.
Procesos más flexibles y un mayor grado de libertad en los diseños. Con la impresora 3D podéis hacer diseños imposibles con las técnicas tradicionales.
Aumentáis vuestra competitividad al poder lanzar productos al mercado con mayor rapidez.
Fomentáis la mentalidad innovadora.
Apostáis por la sostenibilidad. Esta modalidad de fabricación apenas genera desperdicio y reducís la compra de materias primas. Podéis descargaros esta guía gratuitamente para tener más información.
Migráis hacia la digitalización total. La fabricación aditiva lleva aparejada la integración de IoT. Con ello lográis un trabajo continuo y coordinado entre dispositivos, humanos y máquinas.
Ahorro energético gracias a que conseguís que las piezas sean más ligeras.

Por tanto, la fabricación aditiva es un mundo por recorrer si os dedicáis a la fabricación. Merece la pena que le deis alguna vuelta a vuestros procesos para hallar la forma de optimizarlos usando esta tecnología. Si ya estáis convencidos de llevar vuestra industria la 4.0, encontraréis mucho material en nuestra web y nuestra agenda. ¡Descargad cuanto necesitéis!