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EMO 2019] La impresión en 3D está avanzando

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Nueva tecnología, nuevos materiales, mayor integración y software mejorado: la impresión en 3D ha sido testigo de nuevos e interesantes desarrollos en los últimos tiempos.

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James Hunt es Jefe de Estrategia de Fabricación de Aditivos (AM), Universidad de Sheffield AMRC. Él considera que la Medicina antroposófica ha sido considerada un proceso independiente... hasta ahora.

Hay una creciente actividad en torno a la impresión de biomateriales, con equipos de investigación en los EE.UU. y el Reino Unido que se esfuerzan por ser los primeros en imprimir órganos humanos viables utilizando hidrogeles para formar andamiajes de tejidos.

En cuanto a los metales, se están desarrollando tecnologías disruptivas, como Digital Alloys Joule Printing y MELD Manufacturing. Estos tienen el potencial de depositar grandes cantidades de material rápidamente mientras superan algunos problemas de compatibilidad y tensión residual.

Estamos viendo una mayor capacidad en software, con empresas como Siemens, Autodesk y Dassault Systèmes desarrollando la capacidad de diseñar componentes en el entorno CAD; crear soluciones optimizadas para la topología; preparar el archivo de construcción; simular el proceso de construcción; y planificar la trayectoria de la herramienta para la eliminación de materiales.

En cuanto a la fabricación de productos, los principales avances se producen en los sectores médico y aeroespacial:

En el campo médico, la capacidad de producir implantes y dispositivos específicos para cada paciente ha sido prometida desde hace mucho tiempo, y ahora con una mayor capacidad de software para la generación y manipulación de CAD, junto con una gama más amplia de materiales compatibles, es posible. Esto abarca desde alineadores ortodónticos impresos a medida por cualquier número de técnicos dentales, hasta la compañía médica global Stryker, que está produciendo miles de implantes de titanio a partir de una flota de máquinas AM.

En el sector aeroespacial, los principales actores están invirtiendo en I+D y en instalaciones de preproducción, y ahora las piezas llegan a los motores y a los fuselajes.

Es probable que GE esté a la cabeza en este aspecto, sobre todo por el número de piezas en las plataformas. Basándose en su experiencia con la boquilla de combustible del motor LEAP, ahora están planeando incluir un total de 304 piezas metálicas AM en cada uno de sus motores GE9X de próxima generación, en siete componentes que incluyen piezas críticas como los álabes de las turbinas.

Una nueva era

Eric Bredin, Vicepresidente de Stratasys, dice que la tecnología está reemplazando el moldeo por inyección y la molienda para tiradas de volumen bajo a medio.

Esto está abriendo una nueva era de personalización masiva, ya que los fabricantes pueden ahora producir de forma rentable volúmenes de piezas personalizadas donde el caso de negocio simplemente no existía.

El desarrollo de materiales es clave, ya que las industrias de alto rendimiento requieren una estricta certificación de las piezas.

Por ejemplo, el material de resina Stratasys ULTEM 9085 es compatible con la llama, el humo y la toxicidad, lo que ha llevado a empresas como Airbus y Boeing a producir, certificar y montar más piezas impresas en 3D en las cabinas de los aviones que nunca antes.

El año pasado Stratasys reveló la metalurgia de polvos en capas, su tecnología AM de metal patentada para aplicaciones de metal de tiraje corto. También anunció su entrada en la estereolitografía AM con la impresora Flex 3D V650, un sistema a gran escala y de calidad industrial configurable para el ajuste fino de una amplia gama de resinas.

Bredin dice que ahora más compañías están recurriendo a AM para componentes para aviones y trenes que ya no están en producción:

Nuestro cliente Airbus es un gran ejemplo: para cumplir con los plazos de entrega de producción de su avión A350 XWB, la compañía ha aprovechado nuestra tecnología de modelado por deposición fundida (FDM) para fabricar más de 1.000 piezas que vuelan hoy en día.

En el automovilismo, McLaren F1, PENSKE y Andretti Autosport utilizan la tecnología FDM y PolyJet en los coches de carreras.

Sistemas de conexión

Claudia Jordan, portavoz de EOS, cree que los sistemas AM automatizados y conectados acabarán siendo una parte clave de la fábrica inteligente.

Cuando se conectan los sistemas, se empiezan a ver enormes ganancias de productividad y un mejor control de calidad. Ahora existe la posibilidad de automatizar toda la cadena de procesos.

EOS ha introducido recientemente EOS Aluminio AlF357 para aplicaciones que requieren un metal ligero con una excelente resistencia mecánica/térmica. El año pasado amplió su cartera de sistemas de Sinterización Láser de Metal Directo con su EOS M 300-4 para los sectores aeroespacial, industrial, médico, de herramientas y automoción. También llevó a cabo un proyecto piloto con Premium AEROTECH y Daimler para desarrollar una línea de producción completamente digital de nueva generación que produjera componentes de automoción y aeroespaciales.

El proceso de producción era operado sin personal, desde una estación de control autónoma, apoyada por un gemelo digital de la fábrica al que se podía acceder de forma remota. Mostró una reducción del coste por parte del 50%, lo que demuestra el importante impacto potencial de la AM automatizada.

¿Qué pasa con el futuro?

Hunt cree que algunas de las tecnologías emergentes son la impresión en 3D de órganos humanos, fármacos impresos en 3D, impresión a nanoescala e incluso impresión en 4D.

Pero estos están a 10 años o más de alcanzar la productividad. A más corto plazo, veremos una mejor capacidad de software y una mayor integración del flujo de trabajo digital como parte del panorama de la digitalización industrial, y una gama más amplia de materiales disponibles, con un guiño específico hacia los materiales sostenibles mediante el uso de un mayor número de contenidos reciclados.