#Startup3D: Manufacturing Technology Project transforma la impresión 3D de metal en un proceso predictivo

Manufacturing Technology Project (MTP) es una joven empresa estadounidense dedicada al desarrollo de herramientas de ingeniería. Estas herramientas combinan inteligencia artificial, simulación multifísica y gemelos digitales para facilitar la optimización de los procesos de fabricación, la modelización predictiva y, a largo plazo, ofrecer un control autónomo de la producción. Su primer producto estrella se llama AdditiveM y, como su nombre sugiere, está dedicado a la fabricación aditiva de metal. Se trata de una plataforma de simulación que permite, entre otras cosas, mejorar el rendimiento de los procesos de impresión 3D. Nos reunimos con Hamed Hosseinzadeh, presidente y estratega tecnológico, para saber más sobre los proyectos de esta ambiciosa startup.

3DN: ¿Podrías presentarte? ¿Cómo descubriste la impresión 3D?

Soy ingeniero mecánico y de materiales computacionales, y presidente y estratega técnico del Manufacturing Technology Project (MTP). Tengo formación en modelización física, simulación multifísica e ingeniería asistida por IA, con especial énfasis en la fabricación avanzada y el procesamiento de materiales.

Descubrí la fabricación aditiva metálica durante mis investigaciones universitarias, mientras trabajaba en simulaciones térmicas, mecánicas y microestructurales acopladas. Lo que me fascinó de inmediato fue que la fabricación aditiva no es solo un método de fabricación, sino un sistema físico totalmente acoplado en el que la transferencia de calor, el flujo de fluidos, la transformación de fase, las tensiones residuales, la evolución de la microestructura y el rendimiento estructural están estrechamente relacionados. Al mismo tiempo, me di cuenta de que gran parte de la industria seguía basándose en gran medida en pruebas y ajustes empíricos, lo cual es costoso, lento y arriesgado para aplicaciones en las que la cualificación es esencial.

3DN: ¿Qué es Manufacturing Technology Project? ¿Por qué creaste esta empresa?

Manufacturing Technology Project (MTP) es una empresa de alta tecnología dedicada a la creación de una infraestructura informática y de inteligencia artificial para la fabricación digital de nueva generación.

Fundé MTP con el fin de salvar la brecha entre la física de alta fidelidad y las prácticas de fabricación en el mundo real. El objetivo era crear una nueva generación de herramientas de ingeniería que combinaran la simulación multifísica, la IA basada en la física y las tecnologías de gemelos digitales para permitir la modelización predictiva, la optimización de procesos y, en última instancia, el control autónomo de los sistemas de fabricación.

Nuestra primera plataforma insignia, AdditiveM, se desarrolló para proporcionar un modelado de procesos y rendimiento de nivel de calificación para la fabricación aditiva de metal.

3DN: Cuéntanos más sobre la plataforma AdditiveM: ¿cuáles son sus principales características?

AdditiveM es una plataforma de simulación física de procesos y rendimiento para la fabricación aditiva de metales. Está diseñada para actuar como un gemelo digital del proceso de impresión, capturando el historial termomecánico completo de una pieza y relacionándolo con las tensiones residuales, la distorsión, la microestructura y, en última instancia, la fatiga y el rendimiento.

El núcleo de AdditiveM se basa en un modelado multifísico y multiescala acoplado, que incluye:

• Una simulación térmica transitoria de alta fidelidad de la fusión capa por capa y la acumulación de calor.
• Un modelado mecánico termoelastoplástico con plasticidad dependiente de la temperatura, endurecimiento por deformación, endurecimiento cíclico y efecto Bauschinger.
• Predicción de tensiones residuales, distorsión y zonas propensas a grietas.
• Historial de tensiones y deformaciones relacionadas con la fatiga e indicadores de rendimiento.
• Módulos estocásticos y asistidos por IA para una predicción que tenga en cuenta las anomalías y las incertezas.
• Relación directa entre el código G, la estrategia de barrido, las propiedades de los materiales, los parámetros de la máquina y la integridad estructural final de la pieza.

3DN: ¿Es compatible con todos los procesos de impresión 3D en metal?

AdditiveM se ha desarrollado como un marco de cálculo independiente del proceso, en lugar de como una herramienta para un único proceso. Actualmente, la plataforma se centra en la fusión por lecho de polvo (L-PBF) y la deposición de energía directa (DED), donde ya se están implementando simulaciones térmicas y termoelastoplásticas detalladas. La misma base física puede extenderse a otros procesos de fabricación aditiva con metales, ya que los fenómenos que los rigen (transferencia de calor, cambio de fase, deformación plástica, tensión residual y carga cíclica) son universales.

Nuestra hoja de ruta incluye:

• La extensión a otras fuentes de energía, como los sistemas de haz de electrones y arco eléctrico.
• Una mayor compatibilidad con las impresoras 3D comerciales avanzadas, incluidas las plataformas multiláser y multihaz, teniendo plenamente en cuenta las dinámicas de barrido, como la velocidad, la aceleración y los tirones, que influyen considerablemente en la estabilidad del baño de fusión, los gradientes térmicos y la formación de defectos.
• Una representación digital gemela unificada para diferentes máquinas y familias de procesos, que permite una predicción y optimización coherentes del proceso y el rendimiento, teniendo en cuenta la cinemática y el comportamiento de control de las máquinas.

3DN: ¿Cuáles son las principales ventajas de la plataforma? ¿Qué retos permite resolver?

La principal ventaja de AdditiveM es que transforma la fabricación aditiva de metal de un proceso de prueba y error en un flujo de trabajo predictivo, basado en la física y asistido por IA, sin dejar de ser lo suficientemente eficiente desde el punto de vista informático como para funcionar en estaciones de trabajo de ingeniería estándar e incluso en ordenadores portátiles personales de gama alta.

Desde un punto de vista técnico e industrial, AdditiveM responde a cuatro retos fundamentales:

• Necesidad de herramientas de calificación predictivas de alta fidelidad basadas en la física: muchos fallos en la FA de metal se deben a tensiones residuales, deformaciones elasto-plásticas y fatiga microestructural. AdditiveM responde a este problema mediante un modelado termoelastoplástico acoplado, que tiene en cuenta la plasticidad dependiente de la temperatura, el endurecimiento por deformación, el endurecimiento cíclico y el efecto Bauschinger.
• Desconexión entre los parámetros del proceso y el rendimiento: AdditiveM establece una simulación real del proceso en cuanto al rendimiento y un gemelo digital. La estrategia de barrido, la potencia del láser, la velocidad, el espesor de la capa y las propiedades de los materiales se correlacionan directamente con los indicadores de tensión residual, distorsión y fatiga, lo que permite una fabricación satisfactoria desde el primer intento y un diseño informado para la fabricación aditiva.
• Ausencia de una gran base de datos validada y basada en la física y de un aprendizaje inteligente visto desde la física.
• Coste de cálculo y accesibilidad: uno de los principales objetivos del nuestra plataforma es el desarrollo de algoritmos numéricos altamente optimizados y solucionadores de orden reducido, sensibles a la física, que aceleran considerablemente la simulación al tiempo que preservan la precisión física.

En este sentido, AdditiveM no solo será un simulador, sino que evolucionará hacia una plataforma de gemelos digitales basados en la física y mejorados por la IA. Se está desarrollando para encargarse del diseño, la optimización de procesos, la cualificación y, en última instancia, el control inteligente de bucle cerrado de los sistemas de fabricación aditiva de metal.

3DN: ¿Quiénes son los principales usuarios?

AdditiveM es utilizado por ingenieros e investigadores que necesitan un conocimiento profundo, basado en la física, de la fabricación aditiva de metal y su impacto en la integridad y el rendimiento de las piezas.

Nuestros principales grupos de usuarios son los siguientes:

• Ingenieros de I+D industrial y de procesos que trabajan en la cualificación, el desarrollo de parámetros y la producción «first-time-right»;
• Empresas de los sectores aeroespacial, de defensa y de la energía, donde las tensiones residuales, la distorsión y la resistencia a la fatiga son fundamentales para la certificación.
• Fabricantes de maquinaria y proveedores de servicios que desarrollan y validan nuevas estrategias de digitalización, nuevos materiales y nuevas arquitecturas de maquinaria.
• Universidades y centros de investigación que utilizan AdditiveM como gemelo digital y plataforma de IA basada en la física para la enseñanza y la investigación en el campo de la fabricación avanzada.

En todos estos casos, los usuarios no solo están interesados en la visualización del proceso, sino también en la creación de gemelos digitales predictivos que relacionen los parámetros del proceso con la integridad estructural y el rendimiento a largo plazo.

3DN: ¿Unas últimas palabras para nuestros lectores? 

La fabricación aditiva de metal está entrando en una nueva fase, en la que la cualificación, la fiabilidad y la inteligencia serán tan importantes como la libertad geométrica.

En MTP, nuestro objetivo es proporcionar la infraestructura informática y de inteligencia artificial que permitirá esta transición: pasar de la prueba y el error a la cualificación digital, de las simulaciones aisladas a los gemelos digitales vivos, y de los modelos basados puramente en datos a sistemas físicamente inteligentes en los que los ingenieros pueden confiar para aplicaciones críticas.

Esta visión también se extiende más allá de la fabricación aditiva metálica. MTP se está desarrollando como un ecosistema más amplio de fabricación digital e innovación en materiales, que abarca la FA de metal, la biofabricación y los sistemas energéticos, todos ellos construidos sobre la misma base de gemelos digitales e IA basados en la física. ¡Visita nuestro sitio web para obtener más información!

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*Créditos de todas las fotos: Manufacturing Technology Project