¿Cuáles han sido las tendencias de la impresión 3D en 2020?
El año 2020 está llegando a su fin y, claro está, que será recordado durante mucho tiempo … Así que sí, la crisis sanitaria es sin duda lo que más ha marcado este año, pero queremos revisar las principales tendencias del mercado de la impresión 3D en 2020, sobre todos los hechos que transformaron la industria. ¿Qué dio forma al mercado este año, cuáles fueron las innovaciones para recordar? ¿Qué esperar para 2021? ¡Te lo contamos todo!
La pandemia global moviliza a la industria 3D
En 2020, la pandemia de la COVID-19 repercutió en casi todos los sectores de actividad. Uno de los más vulnerables fue el sector médico, que de repente se encontró sin equipos para hacer frente a las consecuencias de la propagación del virus. Las tecnologías de fabricación aditiva se emplearon para crear equipos de emergencia para el personal médico y los pacientes de todo el mundo. En cuestión de días, la industria de la impresión 3D logró producir dispositivos para hospitales, como protectores faciales o ventiladores, y más tarde, hisopos para las pruebas de COVID-19. Los hospitales implementaron soluciones internas para respaldar esta producción, las universidades también obtuvieron sus equipos y los fabricantes se convirtieron rápidamente en proveedores de servicios para el sector de la salud.
Muchas empresas de impresión 3D han producido millones de hisopos | Créditos: Formlabs
Al final, la impresión 3D pudo actuar mucho más rápido que otras tecnologías de fabricación, lo que agregó agilidad al proceso de producción. No dependía de cadenas de suministro complejas bloqueadas por la situación en China y el sudeste asiático. Hablamos con Sumeet Jain, Director Gerente de Soluciones de Impresión 3D de Arkema cuando discutimos el impacto de la pandemia en el sector AM. Él nos dijo: “La crisis de COVID fue una oportunidad para que la impresión 3D demostrara su propuesta de valor en torno a la fabricación digital y su capacidad para satisfacer las necesidades de producción bajo demanda. Además, la capacidad de la impresión 3D para iterar cientos de diseños a corto plazo es una diferenciación clave para desarrollar soluciones viables que puedan satisfacer la demanda imprevista”.
En términos más globales, el mercado se vio afectado por la pandemia, pero repuntó más rápido de lo esperado. La firma de estudios de mercado CONTEXT, que evaluó el impacto en la industria de las impresoras 3D, señaló: “Las demandas de las impresoras en todos los rangos de precios aumentaron a medida que se usaban para crear artículos relacionados con la pandemia. Si bien esto no pudo compensar por completo la pérdida de demanda de los mercados cerrados, demostró claramente la flexibilidad de la tecnología, mostrando cómo se puede aprovechar para ayudar a superar las interrupciones de la cadena de suministro y podría, en el futuro, ser utilizado en muchas industrias”. De hecho, muchos sectores se dieron cuenta de que las tecnologías de impresión 3D podrían fortalecer las cadenas de suministro débiles y ser una inversión inteligente para el futuro.
Además, para la comunidad de fabricación aditiva, la pandemia de la COVID-19 significó la cancelación de casi todos los eventos físicos. La industria tuvo que encontrar nuevas formas de reunirse, por lo que los eventos digitales se hicieron muy populares durante todo el año. Formnext Connect, el evento líder en la industria de fabricación aditiva, también convirtió su evento en un espectáculo digital. De hecho, en algunos casos, el formato digital brindó a las empresas la oportunidad de llegar a más personas por mucho menos coste que participando en un evento físico.
La impresión 3D sigue siendo una tecnología para la producción
Como informamos el año pasado, la impresión 3D ha demostrado una y otra vez que no son solo una tecnología de creación de prototipos. Se pueden utilizar para la producción de piezas de gran volumen y de uso final. En el último informe The State of 3D Printing, de Sculpteo, el 50% de los encuestados confirmaron que habían estado utilizando la tecnología para la producción de piezas de uso final. Además, la proporción de aplicaciones de creación rápida de prototipos se redujo por primera vez en 5 años.
Para una producción de gran volumen, la escalabilidad y la repetibilidad son puntos fundamentales. Durante los últimos años, todo el flujo de trabajo de fabricación aditiva se ha industrializado con el fin de crear las condiciones adecuadas para enfrentar estos desafíos. Se ha logrado un gran progreso en términos de hardware, pero también estamos viendo este cambio en los softwares de posprocesamiento. Por ejemplo, PostProcess Technologies recaudó $20 millones para acelerar el desarrollo de sus soluciones de posprocesamiento a finales de 2019. DyeMansion, creador de sistemas de acabado para fabricación aditiva en un proceso de «impresión a producto», también recaudó $14 millones en 2020. La empresa holandesa AM-Flow, que ofrece soluciones de posprocesamiento y automatización, recaudó $4 millones recientemente. Pero la etapa de posprocesamiento es solo una parte de la ecuación y gran parte del desarrollo giró en torno al software en 2020.
Los softwares de impresión 3D se vuelven necesarios
Como afirma Greg Kress, director ejecutivo de Shapeways: “Escalar no significa hacer más, significa imprimir en 3D de manera eficiente y consistente”. El software es esencial para muchos de los pasos de la impresión 3D, como la preparación de la placa de construcción, la reparación de archivos o la planificación de la producción. En 2020, empresas como AMFG, MakerOS o 3YOURMIND se han convertido en importantes proveedores de soluciones MES (sistemas de ejecución de fabricación). Por ejemplo, MakerOS proporciona una plataforma basada en la nube que centraliza todas las herramientas para escalar un servicio de fabricación 3D. Del mismo modo, 3YOURMIND proporciona software para organizar las fábricas inteligentes para los proveedores de servicios, así como empresas que han integrado la tecnología internamente. El seguimiento del proceso de fabricación, desde el pedido inicial de la pieza hasta su producción y entrega, se está convirtiendo en un punto clave para automatizar la producción. 3YOURMIND recaudó $ 5,5 millones en una financiación serie A + a principios de septiembre de 2020.
Además del creciente número de soluciones de flujo de trabajo, también se están desarrollando herramientas CAD integradas. Entre otros encontramos Netfabb, un software CAM que apoya la optimización de los procesos de producción, la reducción de los tiempos y la minimización de los costes de fabricación 3D. Proporciona las herramientas necesarias para optimizar los flujos de trabajo y reducir los errores de construcción antes de la fabricación. Autodesk agregó nuevas funcionalidades con la nueva versión de Netfabb a finales de noviembre de 2020. Además, las nuevas empresas de software como Shapeshift 3D o PrintSyst.ai también están mostrando a la industria que algunos pasos del flujo de trabajo de fabricación aditiva se pueden optimizar aún más. Por ejemplo, Shapeshift 3D fomenta la personalización a través de su proceso de ajuste personalizado automatizado.
El software es un componente clave | Crédito: BMW Group
Por último, se ha apreciado que el DfAM (Design for Additive Manufacturing) sigue creciendo. Como dijimos el año pasado, un número creciente de aplicaciones muestran el uso del diseño generativo o la optimización topológica para el rendimiento funcional, el coste y la confiabilidad de las piezas con fabricación aditiva. Un recién llegado a este mercado es TOffeeAM, que recaudó más de $ 1 millón durante el verano. Su software es una solución inteligente basada en el diseño generativo.
Materiales clave para desbloquear nuevas aplicaciones
Los materiales han estado nuevamente en el centro de muchos avances este año, contando el doble de proveedores que hace dos años. En el mercado de los termoplásticos, se están adoptando polímeros de alto rendimiento como PEEK, PEKK y ULTEM debido a sus propiedades únicas. Además, este año el polipropileno, uno de los plásticos más utilizados en el mundo, se ha vuelto más compatible con las tecnologías de impresión 3D en polvo. Resulta ideal para aplicaciones de ciclo alto y baja resistencia debido a sus características semiflexibles y ligeras. Este año, BASF Forward AM desarrolló polipropileno de grado industrial para la serie Jet Fusion 5200 de HP.
HP y BASF han desarrollado un nuevo polvo de PP
El segmento de composites también ha ido creciendo. AREVO, que tiene como objetivo transformar la producción de compuestos a través de la digitalización y la automatización, recaudó otros $25 millones en financiación este verano. Además, la startup Arris Composites está desarrollando su tecnología para permitir la producción en masa de piezas compuestas de alta resistencia y bajo peso con fabricación aditiva. La puesta en marcha aseguró $48.5 millones en financiamiento a finales de agosto de 2020. Aunque generalmente se basan en termoplásticos reforzados con fibra de carbono, los materiales compuestos de Fortify se basan en otros aditivos que se agregan a los fotopolímeros. Además, Additive Composite y Add North trabajaron para desarrollar un filamento de nylon reforzado con carburo de boro, uno de los materiales más duros del mercado después del diamante. En general, hemos notado muchos avances en este segmento en 2020.
Por último, pero no menos importante, la fabricación aditiva de metal sigue siendo un mercado en crecimiento, estimado en mil millones de dólares en 2020, y se prevé que crezca más del 27% durante los próximos años. Dados los requisitos únicos de los polvos, el mercado de la fabricación aditiva para polvos y sus cadenas de suministro resultantes está evolucionando. De hecho, el proceso de producción de polvo sigue siendo bastante especializado y caro para el proceso de fabricación aditiva, sin embargo, es esencial para la industrialización de la impresión 3D de metal y la creación de piezas certificadas. Los polvos de fabricación aditiva deben cumplir requisitos específicos en cuanto a morfología, pureza y distribución del tamaño de partículas. Además, se estima que el impacto ambiental de la fabricación aditiva de metal es mayor que los métodos de producción convencionales, por lo que las organizaciones y los fabricantes deberán planificar estrategias responsables en torno a esta tecnología en los próximos años si quieren lograr un futuro sostenible para este material.
En este sentido, la startup 6K, inicialmente un proyecto de investigación en el MIT, se centra en el desarrollo de polvos metálicos de alto rendimiento. Están creando polvos de aleación que son verdaderamente esféricos, sin porosidad, y que ofrecen una mejor fluidez. Estos polvos encontrarán aplicaciones en muchos sectores industriales como aeroespacial, petróleo y gas, álabes de turbinas, etc. Además, los polvos de titanio de Sandvik han sido certificados para su uso en dispositivos médicos, y la demanda de polvo de aluminio en el mercado de la fabricación aditiva está creciendo considerablemente. Según un informe patrocinado por Equispheres, esta demanda crecerá a más de $695 millones en 2023, representando una tasa compuesta anual del 36,5%. Por último, un desarrollo interesante es el proceso multimaterial de Aerosint para imprimir piezas complejas con dos metales diferentes. La parte más compleja que crearon fue hecha con acero inoxidable y una aleación de cobre.
El desarrollo de polvos metálicos aptos para la impresión 3D es una preocupación real | Créditos: 6K
Cambios en la adopción de la tecnología por parte de los sectores
Las tendencias en la adopción de la tecnología han sido muy interesantes en 2020. En sectores como el médico, aeroespacial e incluso automotriz, las aplicaciones han florecido durante algunos años y las hemos mostrado en profundidad en 3Dnatives. Sin embargo, sectores como el petróleo y gas, la construcción y la electrónica han experimentado una integración más lenta de la tecnología 3D. En 2020, las últimas tres industrias vieron surgir nuevas aplicaciones.
Tras la introducción de las impresoras 3D robóticas, la actividad en la industria de la construcción se aceleró notablemente. El fabricante danés COBOD presentó un proyecto de edificio residencial de tres pisos con paredes impresas en 3D en Wallhausen, Alemania. Con una superficie de 380 metros cuadrados, este edificio se convertirá en el primer apartamento comercial del mundo. Por otro lado, ICON ha desarrollado una impresora 3D de construcción estilo pórtico para su material patentado Lavacrete. Además, en su proyecto más reciente con la NASA, la compañía cree que su solución es adecuada para la construcción de la Luna y fuera del mundo. La compañía obtuvo $35 millones en financiamiento este año. Hablando de exploración espacial, Relativity Space, que ha desarrollado un cohete con motor totalmente impreso en 3D, también obtuvo 500 millones de dólares. Esta última ronda de financiación también muestra que las tecnologías de impresión 3D tienen futuro en la conquista del espacio. La visión a largo plazo de la relatividad es mejorar la base industrial de la humanidad en la Tierra y construir una en Marte. Por ahora, planea lanzar su primer cohete en órbita a principios de 2021.
La industria nuclear se apoya cada vez más en la integración de la fabricación aditiva | Créditos: ORNL
Ha surgido un número creciente de aplicaciones en petróleo y gas. De hecho, en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, los investigadores están construyendo el primer reactor nuclear impreso en 3D. El laboratorio espera ponerlo en funcionamiento en 2023, lo que permitiría al sector nuclear producir sistemas energéticos más avanzados y sostenibles. Por último, la industria electrónica también está cambiando gracias a los métodos de fabricación aditiva a micro y nanoescala. Startups como Voltera están demostrando los beneficios de la impresión 3D para diseñar componentes más pequeños, finos y precisos que los métodos de producción convencionales.
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