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¿Qué es la fabricación aditiva?

Publicado el junio 5, 2021 por Alicia M.
fabricación aditiva

Lejos de ser un gadget o simplemente una moda, la fabricación aditiva es una revolución tecnológica en toda regla. Como su nombre indica, este proceso funciona agregando materiales de forma aditiva. Las capas de material se van colocando una encima de la otra, hasta conseguir el modelo final. Este proceso aditivo permite obtener piezas bajo demanda según un modelo 3D preciso. Lógicamente, esta tecnología se contrapone a los procesos de fabricación sustractiva (fresado, mecanizado, moldeo por inyección, etc.), donde se elimina material para obtener una pieza.

Inventada en 1986 por Charles Hull con el proceso de estereolitografía, la fabricación aditiva es a día de hoy una tecnología utilizada en múltiples sectores. Ya sea en la industria automotriz, aeronáutica, médica o de bienes de consumo, la impresión 3D se ha vuelto esencial en nuestra vida. Además, las numerosas patentes registradas desde su invención también han permitido desarrollarla más aún y hacerla aplicable en diferentes mercados. La fabricación aditiva ofrece a los usuarios varias ventajas en comparación con los métodos de fabricación tradicionales, sobre todo en términos de flexibilidad, reducción de costes y ahorro de tiempo, y desde 1986 ha atraído a muchos profesionales. Esto se debe a los múltiples procesos disponibles en el mercado, así como a los materiales existentes.

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Piezas creadas mediante la tecnología FDM | Créditos: OneMaker Group

Los inicios de la tecnología

Una cosa es segura, el mercado de la fabricación aditiva ha evolucionado mucho desde sus inicios, con momentos e innovaciones clave que han marcado su historia. Uno de los principales es, obviamente, la comercialización de la primera impresora 3D a finales de 1988 por parte de la empresa 3D Systems, cofundada por Charles Hull. A esto le siguieron muchos descubrimientos, como el primer proyecto de bioimpresión realizado en 2011 con la creación de un riñón, la primera impresora 3D enviada al espacio o la primera casa de hormigón impreso en 3D que ya tiene inquilinos.

Pero si bien la fabricación aditiva está democratizada en la actualidad, no siempre fue así. En sus inicios, la mayoría de los procesos de impresión 3D fueron patentados, lo cual reducía las posibilidades de integración y las máquinas disponibles. Con el tiempo, estos métodos productivos pasaron a ser de dominio público y, lógicamente, más usuarios comenzaron a adoptarlas. En concreto nos referimos al movimiento RepRap (Rapid Replication) que aceleró esta adopción a partir de 2005. Fue en este punto cuando surgió una de las principales comunidades de fabricación aditiva. Esta comunidad reúne a entusiastas del bricolaje y la impresión 3D, y hoy está representado por impresoras 3D en kit.

Los materiales en la fabricación aditiva

Si bien existen muchos procesos de fabricación aditiva, todos comienzan con el mismo paso: el modelo digital se convierte a formato STL mediante un software CAD, antes de ser utilizado por la impresora 3D.

Dependiendo de la tecnología, los materiales utilizados por las impresoras 3D varían. Los más populares son sin duda los termoplásticos, compatibles con procesos como FDM, estereolitografía o sinterización láser. Estos utilizan respectivamente el material en forma de filamento, resina líquida y polímero en polvo. También encontramos otros materiales, como el metal, utilizado en el proceso de fusión por láser de lecho de polvo, o la cerámica. Y la lista sigue. De hecho, algunos plásticos compiten con determinados metales. El PEEK y PEKK, por ejemplo, se consideran termoplásticos de alto rendimiento y tienen características mecánicas similares a los metales. Con el tiempo, las empresas descubren nuevos materiales aplicables en el proceso de fabricación aditiva, como materiales compuestos o biológicos.

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Repuestos impresos en 3D con tecnología SLS | Créditos: BMW

Casos de aplicación

Históricamente, la fabricación aditiva ha sido una tecnología destinada al prototipado rápido. Durante más de 20 años, también se ha utilizado para fabricar piezas de herramientas para fábricas y otras líneas de montaje. Pero recientemente, con los avances en materiales y procesos 3D, las industrias han comenzado a fabricar productos finales mediante impresión 3D, y no únicamente prototipos. Este es el caso de la industria aeroespacial, donde muchas piezas, como turbinas, ahora se fabrican en 3D. También podemos encontrarla en los bienes de consumo con marcas como Adidas que crean originales productos gracias a la fabricación aditiva.

La industria automotriz también ha apostado por las tecnologías 3D. Ford, por ejemplo, adquirió una impresora 3D en 1988 para acelerar las fases de creación de prototipos. Unos años más tarde, otras empresas siguieron su ejemplo, hasta que la impresión 3D se convirtió en una tecnología imprescindible en la automoción. Este es el caso de BMW y General Motors, que han abierto recientemente centros de fabricación aditiva para potenciar su actividad.

Pero la impresión 3D no se trata solo de producir piezas para automóviles. En la actualidad, está presente en una amplia variedad de sectores, gracias a su flexibilidad y su capacidad para reducir los costes de producción. Por ejemplo, en la industria de la construcción, cada vez más empresas utilizan la impresión 3D para desarrollar casas y edificios. Empresas como ICON o WASP han optado por especializarse en este sector, y recientemente se han multiplicado los edificios construidos en 3D. En la medicina, la tecnología también juega un papel muy importante. De hecho, muchas organizaciones consideran a la bioimpresión como el futuro de la medicina. Entre prótesis, guías quirúrgicas y órganos bioimpresos, este método permite al personal sanitario ofrecer una atención personalizada a cada paciente.

Las impresoras 3D de Stratasys ayudaron a abordar la escasez de equipos médicos durante la crisis sanitaria | Créditos: Le Parisien/Damien Licata Caruso

Las principales empresas en el mercado de la fabricación aditiva

Desde su creación por Charles Hull, varias empresas se han establecido en el mercado de la fabricación aditiva. La multinacional Stratasys, líder del mercado, es fabricante de impresoras 3D desde 1989, y después de desarrollar por primera vez la impresión 3D por deposición de material fundido, la empresa ahora ofrece máquinas y materiales dedicadas a cada sector. Obviamente, la empresa fundada por Charles Hull, 3D Systems, también es un competidor importante en el mercado. Al igual que Stratasys, 3D Systems ofrece muchas máquinas y servicios de impresión 3D. Por otro lado, Formlabs es especialista en impresoras 3D SLA, siendo la empresa de mayor reputación en el campo de la fabricación con resina. Una de las otras grandes empresas del sector es la firma HP. Conocida por sus impresoras y otros dispositivos informáticos, la empresa es hoy en día líder mundial en impresión 3D y ofrece máquinas a muchas industrias. Finalmente, Desktop Metal, fundada en 2015, ha crecido rápidamente y se ha convertido en una empresa muy importante en la industria, especialmente tras la adquisición de EnvisionTEC, uno de los líderes en fabricación aditiva de resina.

En Europa, otras empresas también han crecido y ahora son competidores importantes en el mercado. Empresas como EOS, Materialise o Ultimaker están desplegando sus tecnologías en el continente, permitiendo a muchas empresas transformar su método productivo. En España, encontramos fabricantes de máquinas profesionales como BCN3D, Dynamical3D o Discovery 3D Printers. En Asia, el mercado está creciendo rápidamente, concretamente en China, donde muchos fabricantes ofrecen máquinas FDM de escritorio, como XYZPrinting y Creatbot. Aún así, esperamos que esta tecnología siga creciendo cada vez más y se implemente como sistema productivo en la industria manufacturera.

La feria Formnext 2018 en Frankfurt, Alemania | Crédits: Mesago/Thomas Masuch

*Créditos foto de portada: Symop

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