Fabricación Aditiva. Desafíos para una tecnología madura.

La fabricación aditiva ha demostrado su potencial en la transformación de multitud de sectores industriales, del mismo modo que ha traccionado una inversión considerable en investigación y desarrollo. Sin embargo, al tratar de aplicarla en los sectores tradicionalmente más exigentes con la calidad, o en los que los requisitos técnicos superan los estándares habituales de la industria, esta técnica de fabricación se enfrenta a diversos retos que requieren, no solamente de ingenio y soluciones innovadoras, sino de un cambio en la manera en la que vamos a enfocar la búsqueda de esas soluciones. Considerando efectivamente que las técnicas de impresión 3d, y el campo de la fabricación aditiva en general, conforman un sector en sí mismo que ya ha alcanzado la madurez, en estos pocos párrafos vamos a tratar de analizar los retos y desafíos que enfrenta esta tecnología en algunos de esos sectores tan exigentes, como son Defensa, o la construcción Naval y Ferroviaria.

Desde nuestro punto de vista, la impresión 3D es como tener un lápiz en las manos. No es la existencia del lápiz lo que realmente importa, sino que podamos usarlo para dibujar. Tenemos en nuestras manos una herramienta madura que cada vez tendría que ser menos innovadora, pero lo que realmente importa es cómo la industria es capaz de reinterpretar sus procesos y pensamientos en torno a este "lápiz". No se trata solo de tener la capacidad de imprimir en 3D, sino de rediseñar toda nuestra perspectiva industrial alrededor de esta revolucionaria tecnología.

Uno de los principales obstáculos en la implementación de la FA en estos sectores, debido a su criticidad de uso, es la necesidad de cumplir con estrictos estándares y regulaciones. La certificación y homologación de los procesos, materiales y componentes fabricados por impresión 3D resulta esencial para garantizar la calidad y seguridad en entornos tan exigentes. Es fundamental que las empresas de estos sectores, cuando apuestan por abrazar la FA, cuenten con un sistema de gestión de calidad sólido y efectivo. Este sistema debe incluir la documentación de procedimientos y la implementación de protocolos de control y verificación que aseguren la consistencia y fiabilidad de los procesos y productos. Además, en el camino de la certificación, será necesario realizar pruebas exhaustivas de los materiales utilizados. Esto incluye la evaluación de sus propiedades mecánicas, térmicas y químicas, así como la identificación de posibles defectos o impurezas que puedan comprometer la calidad y seguridad de los componentes fabricados. La trazabilidad de los materiales y su origen también es crucial, ya que permite garantizar la conformidad con las regulaciones aplicables y minimizar riesgos. En cuanto a la certificación de los componentes elaborados mediante FA, especialmente cuando hablemos de pieza final, es importante llevar a cabo pruebas, sometiendo las piezas a ensayos destructivos y no destructivos, como la tomografía o la radiografía digital o pruebas de resistencia a la torsión y tracción, para evaluar la integridad estructural de las piezas, prestando también especial atención al diseño y optimización de estas, de manera que se adapten a los requerimientos específicos establecidos. Del mismo modo, es imprescindible establecer una estrecha colaboración entre las empresas que emplean ya la FA y las entidades reguladoras y organismos notificados. Este diálogo permitirá una mejor comprensión de las necesidades y expectativas de cada parte, facilitando el desarrollo de soluciones que, además de innovadoras, se ajusten a las normativas y contribuyan al avance tecnológico.

En el centro de los desafíos que enfrentamos y debemos superar en el corto plazo, se encuentran los materiales con los que trabajamos, pero más aún, los materiales con los que querremos trabajar en un futuro. La investigación y el desarrollo de materiales avanzados, diseñados para la fabricación aditiva, como aleaciones metálicas de alta resistencia y composites, resultan cruciales para expandir las aplicaciones de esta tecnología en sectores especialmente exigentes. Las aleaciones metálicas de alta resistencia, como el titanio, el acero inoxidable y las aleaciones de aluminio, ofrecen características superiores en términos de resistencia mecánica, resistencia a la corrosión y propiedades térmicas. Estas propiedades son fundamentales en industrias como la aeroespacial y automoción, donde la durabilidad, el rendimiento y la seguridad de los componentes son esenciales. En los últimos tiempos se ha venido demandando la disponibilidad, en polvo metálico y filamento, de acero-herramienta, cuyas propiedades concretas no pueden simularse o reemplazarse actualmente con otros materiales. Por otro lado, los composites, que combinan diferentes materiales para lograr propiedades específicas hasta ahora reservadas a los metales, abren un abanico de posibilidades en cuanto a la personalización de las piezas y la optimización de su rendimiento. Los composites pueden incluir combinaciones de polímeros, cerámicas, metales y fibras, como la fibra de carbono, de vidrio o kevlar, nanomateriales o carburos metálicos que confieren a estos compuestos propiedades excepcionales, pero que en la mayoría de los casos no se han testado y validado. El desarrollo de nuevos materiales y la mejora de los ya existentes implica la colaboración entre centros tecnológicos, científicos, ingenieros e investigadores de diferentes disciplinas y, cada vez más, se plantea fundamental que estas alianzas se fortalezcan con la motivación clara de dotar a las tecnologías aditivas de una dirección más orientada hacia la pieza final, y no solo al prototipado o producción de utillajes.

Otra de las limitaciones a la que históricamente nos hemos enfrentado ha sido la necesidad de crear piezas de gran formato, especialmente en sectores como el Naval y Ferroviario, donde los componentes suelen ser de gran tamaño y requieren alta resistencia y durabilidad (vease la reciente publicación de Talgo en la que vemos un vagón completo elaborado empleando técnicas de FA). Para superar este obstáculo y facilitar la adopción de la tecnología en estos sectores, es esencial incrementar la capacidad de producción y el tamaño de las impresoras 3D, así como desarrollar técnicas de diseño y postprocesado como el CFIP, tecnología recientemente presentada por REINFORCE3D . Esto, nuevamente, implica esfuerzo inversor en materia de investigación e innovación, así como la optimización de los sistemas de soporte y la mejora en la velocidad y eficiencia de la producción. Es crucial investigar y desarrollar nuevos métodos de fabricación que permitan la creación de piezas de gran tamaño de manera más rentable, tratando, en un doble ejercicio de valentía e innovación, de reducir los plazos de entrega y mejorar la resistencia de estas piezas.

La colaboración entre los distintos actores involucrados, como fabricantes de impresoras 3D, proveedores de materiales y expertos en los sectores objetivo, es fundamental para desarrollar soluciones que se ajusten a las necesidades específicas de nuestros clientes. La adopción de la fabricación aditiva (FA) en sectores críticos y altamente regulados implica una reestructuración profunda en la cadena de suministro, abarcando desde la adquisición de materiales hasta la logística y almacenamiento de componentes. Uno de los aspectos clave en la adaptación de supply chain es la selección y adquisición de materiales de alta calidad, adecuados para la fabricación aditiva y que cumplan con los estándares y regulaciones de cada sector.

Implantar plenamente la FA, nos permitirá platear mejoras sustanciales en procesos logísticos. Ya no se trata de fabricasr más rápido, sino poder fabricar en destino mejorando la distribución. La capacidad de fabricar piezas localmente y bajo demanda puede reducir significativamente los tiempos de entrega y los costes asociados al transporte y almacenamiento. La implementación de sistemas de gestión de inventario digital y la adopción de tecnologías como la inteligencia artificial y el Internet de las Cosas (IoT) también pueden optimizar la cadena de suministro y facilitar la integración de la FA en estos sectores.

Además, es esencial impulsar programas de capacitación y formación en fabricación aditiva para ingenieros y técnicos, ya que la FA requiere de habilidades y conocimientos especializados para su correcta implementación en entornos industriales. Las empresas y organizaciones deberán invertir en la formación de su personal, así como en la creación de programas de educación y certificación que fomenten el desarrollo de talento en el ámbito de la FA.

Nuestro reto, y la verdadera motivación en todo lo que hacemos como profesionales dedicados a la FA, y como empresa, se puede resumir en una frase; "tenemos la voluntad de introducir la FA en la caja de herramientas de cada ingeniero, oficina técnica y servicio de diseño o aprovisionamiento."