¿Qué tecnología de impresión 3D elegir para cada aplicación?

Existen una gran variedad de procesos de fabricación aditiva en el mercado y elegir el adecuado no siempre es tarea fácil. ¿Cuáles son los criterios que hay que tener en cuenta a la hora de elegir, por ejemplo, FDM en lugar de un proceso de resina? ¿La elección de la tecnología depende de la aplicación que se quiera crear? ¿Qué hay del material? ¿Y el diseño de la pieza? En general, antes de embarcarse en la impresión 3D, debemos tener un proyecto de aplicación en mente. Esto es lo que guiará nuestras elecciones, ya sea la elección del proceso, el material, el postratamiento, etc. Hemos pedido consejo a tres expertos de la industria sobre si existe una tecnología de impresión 3D ideal para cada aplicación de fabricación.

Nuestro primer experto es Lorenzo Antonucci, jefe de producto del software AD2 Inventario Digital en la empresa Addvance, firma de consultoría e ingeniería enfocada en soluciones de industrialización de la fabricación a demanda. El segundo experto es Alfonso Denia, CEO y director de la empresa española EDDM Engineering Education. Desde EDDM tiene la misión de democratizar las tecnologías de impresión 3D a través de la educación y la formación. Nuestro último experto es Lionel Ridosz, Director de Fabricación Aditiva, encargado de desarrollar la actividad en Safran Seats.

Las tendencias de adopción en el mercado

Aunque existen muchos procesos de fabricación aditiva, puede decirse que hay algunas tendencias en su adopción. De hecho, todos nuestros expertos coinciden en que la impresión 3D de polímeros está ahora más democratizada. Lorenzo Antonucci explica: “En la actualidad, creo que la FFF es la tecnología más accesible para instalar en una línea de producción. Su accesibilidad viene dada tanto por el coste de los equipos y los materiales como por la facilidad de instalación y uso de las impresoras”. No obstante, matiza su respuesta comentando: “En los últimos años ha aumentado el uso de tecnologías basadas en el polvo. Estas tecnologías permiten una mayor libertad de diseño y mejor repetibilidad que la tecnología FFF, pero conllevan unos costes de equipamiento más elevados y una instalación más compleja”. Así que, por un lado, tenemos el método de extrusión, que sigue siendo una tecnología muy accesible y fácil de aprender. Esto es incluso más notable si nos quedamos con los llamados materiales estándar, como el PLA. La impresión 3D FFF se utiliza principalmente en la fase de creación de prototipos y en la fabricación de herramientas.

Por otro lado, tenemos otros procesos, como el de fotopolimerización (SLA, DLP, etc.) o basados en lecho de polvo. Éstos se utilizarán más para piezas que requieran un alto nivel de detalle. Alfonso Denia, de EDDM, añade: “La impresión 3D SLA, en según qué momento, es también muy interesante, pero la SLS a nivel de producción es, claramente, la más interesante. Suelen utilizarse para muchas aplicaciones en el mundo del utillaje: prototipos de validación y demostradores, útiles, de taller, de doblado, de verificación dimensional, taladrado, y por supuesto, para piezas finales”. Por lo general, los usuarios de SLS buscan un material más técnico, con necesidad de repetibilidad, en series más grandes o más pequeñas.

Aunque destacan estos procesos, está claro que muchas empresas están adoptando varias tecnologías simultáneamente. Lorenzo explica: “La implementación de la fabricación aditiva en empresas de distintos tamaños y sectores va en aumento, precisamente porque uno de los grandes beneficios que aporta la fabricación aditiva es hacer posible fabricar componentes de formas muy complejas”. Al basarse en varias tecnologías de impresión 3D, las empresas y los fabricantes pueden multiplicar el número de aplicaciones y ofrecer una gama aún más amplia de prototipos, piezas acabadas o utillaje. Este es precisamente el caso del grupo Safran. Ha abierto un centro de especialización y producción dedicado a la fabricación aditiva, tanto de polímeros como de metales. Lionel Ridosz explica: “Nuestros productos son variados. Por ejemplo, un asiento está formado por multitud de piezas complejas que deben reunir una amplia gama de cualidades funcionales (seguridad estructural, mecanismos de movimiento, piezas estéticas que permitan a las aerolíneas diferenciarse, etc). La diversidad de estas partes explica la aplicación de las tecnologías para satisfacer los requisitos funcionales”. Por ello, para responder a la diversidad de las piezas fabricadas, el grupo ha invertido en varios procesos de impresión 3D. Pero, ¿cuáles son los criterios que hay que tener en cuenta para tener éxito en esta inversión e integración?

Impresión 3D según aplicación: los criterios a tener en cuenta

El punto de partida para elegir con éxito el proceso de impresión 3D adecuado es, sin duda, identificar las necesidades. Debemos entender lo que vamos a fabricar, es decir, el volumen de la pieza, su funcionalidad, las restricciones a las que estará sometida o, concretamente, el material adecuado. Este último punto es en el que Alfonso Denia hace más hincapié: “El primer criterio es pensar en los materiales que se necesitan para las piezas. Si los requisitos que tienen son en base de polimérica o metálica, eso hace elegir mejor qué tipo de tecnología utilizar. Una vez que está clara la decisión, dentro de esas tecnologías habría que ver si lo que se busca es más precisión dimensional, menor coste, mayor complejidad de forma, etc”.

Para Safran en particular, los criterios que guían la elección de una tecnología son las propiedades de la pieza, pero también el coste asociado. Aunque la fabricación aditiva tiene muchas ventajas, los procesos sustractivos son también muy interesantes y se adaptan mejor a ciertas aplicaciones. Lionel Ridosz afirma: “El primer criterio son las propiedades (mecánicas, de resistencia al fuego, etc.) que puede alcanzar y cualificar esta tecnología asociada a un material determinado. Otro aspecto es el coste de la pieza producida con esta combinación de material y tecnologia. En este segundo criterio, tendremos en cuenta la productividad del proceso, la capacidad de crear formas complejas de forma fiable y repetida, y el coste del material (euro/kg)”.

Otro criterio que influirá en la elección final de un usuario es la fase de diseño. En efecto, hay que tener en cuenta que en función de la geometría y el volumen de la pieza, habrá que generar más o menos soportes de impresión. Esto puede repercutir directamente en la fase de post-procesado y en los costes finales asociados. Gracias a la amplia experiencia con la que cuenta Lorenzo Antonucci, ha comentado este aspecto de forma detallada. Explica: “El diseño de la pieza y la tecnología de fabricación son conceptos indisociables. Cuando se diseña un componente, es importante definir la geometría más adecuada a su funcionalidad y sus requisitos, pero es fundamental también elegir el proceso y material apropiado para fabricarlo. Dependiendo de estos factores, será necesaria la simulación del proceso de fabricación en la fase de diseño, para predecir estos efectos y adaptar el diseño para garantizar que se comporten como se espera, disminuyendo el riesgo de aparición de defectología en la pieza final”.

Con la fase de diseño en mente, el usuario también debe pensar en la funcionalidad de la pieza. ¿Necesita cierta resistencia a las altas temperaturas? ¿Es importante su estética? ¿Estará en contacto con líquidos? ¿Tendrá algún tipo de estrés en su composición? Todas estas respuestas dirigirán al usuario a un material y, por tanto, a un proceso. Alfonso Denia concluye: “Casi todas las tecnologías de fabricación tienen varias aplicaciones específicas. Es cierto que hay algunas que están muy especializadas. Por ejemplo, estereolitografía, está muy especializada en la parte biomédica con resinas biocompatibles y productos en el ámbito también dental, pero también se utiliza en otros sectores y aplicaciones”.

Últimos consejos de nuestros expertos

Lorenzo Antonucci: Para que sea eficaz el uso de la impresión 3D no vale improvisar. Hay muchos aspectos que se deben tener en cuenta: qué se desea producir, qué cantidad de unidades, con qué frecuencia, qué materiales y dimensiones, cuánto presupuesto, si la producción es interna o externa, entre muchos otros factores. Por ello, es importante asesorarse al momento de elegir el proceso adecuado para lo que se necesita.

Lionel Ridosz: Para una empresa que acaba de empezar a evaluar la fabricación aditiva, lo primero es identificar la necesidad de un producto. A partir de esta necesidad, deberá evaluar todas las combinaciones de material/proceso que puedan satisfacerla. Por último, queda elegir el binomio material/proceso que mejor responda a la necesidad del producto en función de criterios de madurez técnica y económica.

Alfonso Denia: Un buen asesoramiento es clave para poder elegir la tecnología, las máquinas y los materiales correctos. Además, es importante hacer una buena elección de qué pieza o producto de su empresa le va a sacar el mayor valor añadido a la tecnología y con qué tecnología concreta es capaz de fabricarlo. Con esto evaluar si interesa comprar una máquina o subcontratar a otra empresa. Por último, la formación es la clave para poder entender bien todo de manera interna en la empresa y sacarle el máximo provecho a estas tecnologías.

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