14 de Julio de 2024

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Manufactura en 3D: retos y tendencias

Redacción TLW®

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La impresión tridimensional revolucionará la industria manufacturera porque permitirá que las empresas fabriquen piezas de manera mucho más rápida y barata.

La posibilidad de utilizar impresoras 3D es sólo la punta del iceberg para una manufactura avanzada que se verá impactada en productividad y competitividad, dos factores que, sin duda, son necesarios en la manufactura de clase mundial. Ante estas proyecciones surge la pregunta: ¿cómo está evolucionando el software la impresión 3D?

La revolución de la impresión 3D se enfoca en el hardware: las impresoras, los métodos de impresión y los materiales que pueden ser utilizados en estas impresoras. Pero es importante recordar que el software instrumenta los flujos de datos digitales y define la experiencia en general; en síntesis, el ciclo de la impresión 3D recae en el software, desde la evolución de las ideas y el diseño en tres dimensiones hasta la entrega de los datos formateados a las impresoras 3D, y después monitoreando y administrando el  proceso de impresión.

Las innovaciones en el software son fundamentales para que exista una evolución del enfoque actual centrado en el prototipado rápido hacia la impresión de productos terminados y sus componentes; para esto se requiere un grado de integración más alto, automatización, fiabilidad y repetitividad.

En vías hacia la popularización de la impresión 3d

A la fecha, en general, la experiencia de impresión 3D es desafiante, pero algunos de los retos que plantea pueden ser gestionados a través de mejoras en el software. Algunos de los desafíos se pueden enlistar de la siguiente forma:  
• La creación de modelos 3D es difícil. La mayoría de las soluciones del CAD siguen siendo la respuesta para profesionales de diseño sumamente capacitados, pero aún ellos tienen a menudo que adquirir nuevas habilidades para trabajar exitosamente con el software y las impresoras de impresión 3D.

• Las impresoras son difíciles de usar. Algunos procesos de impresión 3D pueden ser confusos e impredecibles, requiriendo retoques considerables para obtener los resultados correctos. La obtención de resultados consistentes en la misma impresora o a través de diferentes impresoras también se considera una tarea compleja.
• El rendimiento, la calidad y el balance costo-efectividad pueden ser pobres. En algunas ocasiones, las tecnologías existentes pueden dar lugar a un resultado que podría tener defectos o no corresponder a nuestras expectativas, malgastar material y aumentar los costos.
• El software y los estándares no capturan ni transmiten detalles sistemáticos complejos y funcionales. La tecnología de impresión 3D está evolucionando para ser capaz de imprimir sistemas completos que incluyan múltiples materiales, sensores integrados, circuitos, baterías y mucho más. No obstante, la mayoría de los programas actuales no capturan ni transmiten toda esta información a las impresoras de una manera fluida.  

Bajo las perspectivas anteriores, las innovaciones en el software juegan un rol clave en la gestión de los retos, así como los avances a lo largo del ciclo que van desde la contratación de diseños a la impresión de artefactos físicos.

La accesibilidad de las impresoras 3D

El fácil acceso a diseños 3D se está haciendo cada vez más simple. Los diseños terminados están disponibles con mayor frecuencia en bibliotecas electrónicas.  Además, el escaneo de objetos existentes usando imágenes en 3D es algo cada vez más asequible, diríamos que hasta omnipresente. Ambos permiten a los usuarios buscar diseños 3D sin el uso de un software sofisticado.

Las bibliotecas de diseño permiten a los usuarios buscar a través de miles de diseños y después imprimirlos, personalizarlos o adaptarlos para otros usuarios. Los escáneres portátiles de 3D simplifican el escaneo de artefactos físicos y los convierten en un diseño 3D. Algunas aplicaciones convierten al teléfono inteligente en un escáner 3D, haciendo del proceso de escaneo accesible para todos con teléfonos inteligentes y tabletas.

La experiencia de crear diseños de este tipo también se está simplificando. La simpleza radical de soluciones tradicionales del CAD junto con el apoyo creciente de la interactividad 3D en navegadores web, hecho posible por WebGL (Web Graphics Library), significa que cualquier usuario puede usar sus propias herramientas para navegar, crear y manipular diseños 3D. Incluso algunos innovadores están desarrollando interfaces completamente nuevas para continuar simplificando la creación y manipulación de diseños 3D.

Aunque aún están en fase de desarrollo, hay avances en el software que permiten extender especificaciones de modelos 3D para ir más allá de la geometría o topología e incluyan nuevos detalles que especifiquen un componente o sistema completo y funcional. Algunos detalles como el uso de múltiples materiales y colores, sensores y circuitos integrados, baterías y otros componentes son esenciales para que las impresoras 3D puedan imprimir productos finalizados.

A la par se lleva a cabo una sofisticación del software, lo cual optimiza el diseño 3D para la impresión, como es la generación enrejada, el apoyo a la generación, el diseño con ahuecados (para ahorrar material) y demás. También se agregan progresivamente nuevas funcionalidades al software que prepara los diseños para la impresión y guía la impresora durante una sesión de impresión en operaciones como corte, nivelación automática, inspección intermedia y demás. El resultado es un número mayor de impresiones que son repetibles y exitosas.

Ante la realidad y las necesidades, para que la impresión 3D evolucione del prototipo a una tecnología de fabricación legítima necesitará ligarse con el producto tradicional de una compañía y sus sistemas de gestión de datos de fabricación. Aunque la impresión 3D es algo extraordinario, ya que puede abarcar desde la ingeniería/diseño a la fabricación/producción, su integración con los sistemas de cadena de distribución, ERP, PLM (product lifecycle management) y los servicios de atención al cliente de una empresa darán lugar a una mayor aportación de valor a los procesos, por lo que tenemos grandes expectativas para que los avances se produzcan en el futuro.   

Para fabricación en general, estamos viendo ya los primeros indicadores de que se está aceptando a esta tecnología. Recientemente en el Detroit Auto Show se presentó un coche fabricado in situ totalmente con una impresora 3D usando un compuesto de polímero de carbono usando solamente un motor eléctrico, suspensión  y llantas.  

Compañías como Alcoa se han comprometido a usar la tecnología para fabricar componentes para motores de reacción, buscan reducir por la mitad el tiempo necesario para diseñar y producir un componente, y reducir 25% el costo de producción.  

Los efectos totales para las cadenas de suministro no son claros todavía; sin embargo, con avances en los materiales que se pueden usar con las impresoras 3D debemos ver rápidamente mayor flexibilidad y resistencia, junto con nuevos entrantes para competir tanto con los talleres pequeños como con los grandes fabricantes por contrato. 

* Líder de Management & Risk Consulting  de PwC para Hispanoamérica.
** Líder de Technology Consulting  de PwC para Hispanoamérica.


Redacción TLW®

Equipo editorial de THE LOGISTICS WORLD®, conformado por periodistas especializados en la industria del transporte, supply chain, manejo de almacenes y tecnologías logísticas.

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