Una rápida búsqueda usando el termino Manufactura Aditiva (MA), arroja un sin número de gráficas, (todas en crecimiento casi exponencial), sobre impactos a lo largo de la cadena de valor de los sectores industriales más importantes a nivel global. Por supuesto genera también un sin número de artículos amarillistas hablando de impresión de órganos y viviendas ´´enteras´´ sin el más mínimo contexto ni rigor. Otra consecuencia es el aumento, esta vez sí exponencial, de publicaciones científicas sobre el tema en la ultima década.
Donde sí parece haber rigor es en el consenso entre las principales empresas consultoras, foros de negocios y estrategias de desarrollo nacionales alrededor del globo, sobre el hecho que, a pesar de representar un paradigma de manufactura relativamente nuevo con la incertidumbre y retos que esto conlleva, es la única tecnología de fabricación cuyo mercado ha venido creciendo a un promedio mínimo del 25% anual desde el 2014 [1], y es el sustrato de tecnología para manufactura al que se le ataña el mayor potencial disruptivo en el comercio mundial, ya sea para diezmarlo [2], o hacerlo crecer [3].
¿Por qué naciones en desarrollo con un paisaje manufacturero robusto y consolidado a base de tecnologías tradicionales, establecen estrategias nacionales donde asumen el imperativo de desarrollar este relativamente nuevo conjunto de tecnologías con el objetivo de garantizar crecimiento económico y comparten el consenso global en su inmenso potencial de revolucionar la manufactura? [4]
¿Por qué el mundo desarrollado visualiza la MA como elemento estratégico dentro de las llamadas ´´tecnologías 4.0´´, sustrato tecnológico fundamental sobre el cual vislumbran la reindustrialización para mantener su ventaja competitiva, especialmente para bienes de alta tecnología? [5]
¿Por qué esta forma de fabricación es percibida como inherentemente amigable con el medio ambiente y con las nuevas tendencias de circularidad en toda la cadena de suministros? [6]
Más que responderlas, este artículo pretende aportar rigor y contribuir al debate global cada vez más intenso e interesante que este conjunto de tecnologías están despertando.
Más allá de la definición del término [7], estas 7 grandes familias de procesos aditivos de manufactura [8] pueden ser mejor entendidas como un substrato tecnológico sobre el cual las ideas se materializan a un ritmo mucho más rápido y a menor costo mientras propician la expansión del espacio de diseño y búsqueda creativa dado que, en ellos, generalmente la complejidad del elemento a fabricar y el costo son inversamente proporcionales.
Así mismo acentúan el valor en los procesos de fabricación hacia la creación, procesamiento y gestión de la información durante todo el ciclo de vida del producto y al desarrollo de nuevos materiales y compuestos optimizados para ser procesados capa a capa, en base a criterios de sostenibilidad y circularidad.
"Las impresoras 3D, más que ser un equipamiento que hace productos específicos, son plataformas de fabricación".
Las impresoras 3D, más que ser un equipamiento que hace productos específicos, son plataformas de fabricación con la capacidad de impactar a varios sectores de forma simultánea, permitiéndole a las empresas desacoplarse de los requerimientos económicos de producir grandes cantidades de un mismo tipo de producto. Su capacidad de generar bienes físicos sin necesidad de preformas, hace a la manufactura aditiva inherentemente flexible y versátil en términos de qué tipos de componentes puede producir un sistema de fabricación.
Una vez alcanzado el dominio eficiente del flujo de trabajo que convierte los datos en productos y viceversa, la MA reduce considerablemente las barreras de cualquier organización de negocios para moverse horizontalmente entre sectores [9].
Al fabricar de forma aditiva, no estamos "haciendo" productos/partes en el término tradicional, los hacemos crecer capa a capa, mientras se procesa el material indispensable generando poco residuo podemos intervenir en cualquier etapa del proceso y depositar de manera controlada otros materiales, agregar sensores, electrónica embebida o cualquier otro criterio de funcionalidad.
Se fabrican de manera simultánea ensamblajes completos, partes interconectadas, bisagras y mecanismos que anteriormente solo eran posible en sucesivas etapas ensamblando partes individuales La capacidad de fabricación multimaterial simultánea con el resultado de productos con un gradiente de porosidad y/o propiedades diferentes tiene un enorme potencial todavía por explorar.
"Es una tecnología que permite explorar nuevos modelos de negocios para integrar la información, necesidades, expectativas de los clientes en tiempo real, segmentar a nivel de individuo y definir nuevas propuestas de valor tales como la personalización en masa".
Los sistemas industriales de MA, algunos a partir de plataformas de brazo robótico, despliegan niveles de control basados en diversos tipos de sensores que monitorean in-situ las variables críticas durante todo el proceso, permitiendo ajustes en tiempo real que garantizan que el producto fabricado cumpla en toda su geometría con los criterios de calidad, propiedades y tolerancias expresadas en el archivo 3D que lo define. La capacidad de trazabilidad es inédita.
Se genera un archivo con toda la información del proceso de manufactura, el cual se enriquece con los datos del desempeño y resultados de diferentes ensayos y ciclo de vida del producto; estos a su vez servirán como base para los criterios de modificaciones/evolución del Modelo 3D original. Todo esto redunda en más data, más información y más conocimiento aplicado en el próximo ciclo de fabricación. Se empiezan a borrar los “límites” entre lo físico y la información, los bienes materiales se actualizan/optimizan casi a la velocidad del software.
Al integrar en sus sistemas y flujos de trabajo a varias de las llamadas tecnologías 4.0, la MA es el único substrato tecnológico de fabricación capaz de lidiar de manera costo/efectiva con las posibilidades actuales de capturar y almacenar grandes cantidades de datos, procesarlos mediante el uso intensivo de algoritmos de aprendizaje de máquinas, cuyos resultados posteriormente sirven de marco conceptual a novedosos métodos de Diseño Computacional y estrategias de diseño, enfocadas en aprovechar las ventajas de la Manufactura Aditiva (DfAM en inglés) [10], tales como el Modelado Implícito, la Optimización Topológica, la generación de retículas (Lattices) y de Superficies Mínimas Periódicas(TPMS).
Lo anterior redunda en la emergencia, más que el diseño preconcebido, de partes y ensamblajes con una creciente complejidad geométrica producto de la distribución de tipo y cantidad de material solo en el espacio del diseño donde se cumplen los objetivos y criterios predefinidos en base a cargas, escenario de uso y condiciones fronteras, tal y como hace la naturaleza. Básicamente soluciones que aceleran la aparición de productos verdaderamente innovadores, altamente disruptivos cuyo desempeño inédito sobrepasa con creces sus análogos e impactan más allá del ensamblaje específico del que forman parte o el sistema donde actúan. Mas que partes, soluciones.
REFERENCIAS
[1] 3D printing trends 2020. Industry highlights and market trends. Hubs, 2020.
[3] Freund, Caroline and Mulabdic, Alen and Ruta, Michele, Is 3D Printing a Threat to Global Trade? The Trade Effects You Didn't Hear About (September 25, 2019). World Bank Policy Research Working Paper No. 9024, Available at SSRN: https://ssrn.com/abstract=3485906
[4] Encaje de la manufactura aditiva en el mundo actual e implicación de los gobiernos. Tessellated.eu
[7] ISO/ASTM 52900:2021 Additive manufacturing — General principles — Fundamentals and vocabulary
[8] Las 7 categorías de proceso de la fabricación aditiva. Tessellated.eu
[9] J.-P. Ferdinand et al. (eds.), The Decentralized and Networked Future of Value Creation, Progress in IS,Springer International Publishing Switzerland 2016
[10] O. Diegel et al., A Practical Guide to Design for Additive Manufacturing, Springer Series in Advanced Manufacturing, 2020
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