Fabricación aditiva en el cambio tecnológico

La industria aeroespacial es uno de los beneficiarios de los desarrollos actuales en impresión 3D metálica. Las pequeñas cantidades y la alta complejidad de componentes ligeros y de alto rendimiento ya forman parte de las fortalezas de la fabricación aditiva. © Fraunhofer ILT, Aquisgrán / El Dr. Tim Lantzsch y el Dr. Stefan Leuders coinciden: La industria aeroespacial es una de las beneficiarias de los desarrollos actuales en impresión 3D metálica. Las pequeñas cantidades y la alta complejidad de componentes ligeros y de alto rendimiento ya forman parte de las fortalezas de la fabricación aditiva. © Fraunhofer ILT, Aquisgrán, Alemania

El Dr. Stefan Leuders destaca el potencial de la fabricación aditiva (FA) para mejorar la sostenibilidad, especialmente a través de la reparación y reacondicionamiento de herramientas y componentes, lo cual es un aspecto crucial para una economía circular futura. © voestalpine / El Dr. Stefan Leuders enfatiza el potencial que tiene la FA para mejorar la sostenibilidad, particularmente mediante la reparación y reacondicionamiento de herramientas y componentes. La capacidad de reparar y reacondicionar componentes y herramientas es un aspecto fundamental de una economía circular futura. © voestalpine

El Dr. Tim Lantzsch (izquierda) del Fraunhofer ILT y el Dr. Stefan Leuders (derecha) de voestalpine discuten sobre las tendencias actuales en la impresión 3D metálica, que tienen el potencial de cambiar la producción industrial de manera sostenible. © Fraunhofer ILT, Aachen / El Dr. Tim Lantzsch (izquierda) del Fraunhofer ILT y el Dr. Stefan Leuders (derecha) de voestalpine discuten las tendencias actuales en la impresión 3D metálica, que tienen el potencial de cambiar la producción industrial a largo plazo. © Fraunhofer ILT, Aachen, Alemania

El Dr. Tim Lantzsch y el Dr. Stefan Leuders discuten las perspectivas a largo plazo de la fabricación aditiva, incluida la integración en los procesos de producción existentes y el papel de la fabricación aditiva en la economía circular. © Fraunhofer ILT, Aachen / El Dr. Tim Lantzsch y el Dr. Stefan Leuders analizan las perspectivas a largo plazo de la fabricación aditiva, incluida la integración en los procesos de producción existentes y el papel de la fabricación aditiva en la economía circular. © Fraunhofer ILT, Aachen, Alemania

El Dr. Tim Lantzsch y el Dr. Stefan Leuders explican los obstáculos tecnológicos de la fabricación aditiva, en particular el desafío de desarrollar nuevos materiales y garantizar la fiabilidad del proceso en la producción en masa. © Fraunhofer ILT, Aachen

La fabricación aditiva, en particular la impresión 3D metálica, se ha desarrollado en los últimos años desde una tecnología prometedora hasta convertirse en un componente serio de la producción industrial. Sectores como la ingeniería mecánica, la aeroespacial, la industria automotriz y el procesamiento de metales enfrentan un cambio tecnológico que podría tener impactos de gran alcance en el diseño, la producción y la sostenibilidad. El Dr. Stefan Leuders, Jefe de Tecnología e Innovación en voestalpine Additive Manufacturing Center GmbH, Düsseldorf, y el Dr. Tim Lantzsch, Jefe del Departamento de Fusión Láser en lecho de polvo en el Instituto Fraunhofer para Tecnología Láser ILT, Aachen, discuten sobre las tendencias actuales de la fabricación aditiva (AM), analizan oportunidades y riesgos y muestran qué sectores pueden beneficiarse especialmente.

Nos complace hablar con dos expertos reconocidos sobre el futuro de la impresión 3D. ¿Cuáles son las tendencias actuales en la fabricación aditiva? ¿Qué desarrollos le parecen prometedores?

Dr. Tim Lantzsch: Una tendencia importante que veo es la creciente adaptación de materiales y aplicaciones a los requisitos específicos de la fabricación aditiva. Muchos de los materiales utilizados anteriormente no fueron originalmente diseñados para procesos aditivos. Además, vemos que, aunque la tecnología todavía es costosa, mediante reducciones de costos dirigidas y el enfoque en aplicaciones de nicho, su valor añadido puede hacerse más evidente.

Dr. Stefan Leuders: Las tendencias actuales en la fabricación aditiva se centran mucho en destacar y aprovechar de manera más completa las ventajas específicas de la tecnología para diferentes campos de aplicación. Para mí, especialmente prometedora es la creciente disposición a reconsiderar enfoques de desarrollo que han existido durante mucho tiempo y no aplicarlos directamente a nuevos productos que posteriormente podrían fabricarse mediante un proceso aditivo. Para mí, no se trata principalmente de reemplazar procedimientos existentes, sino de aumentar el valor del producto a través de la AM.

Se escucha frecuentemente que la AM es «demasiado cara». ¿Con qué desafíos económicos se enfrentan en la fabricación aditiva?

Dr. Tim Lantzsch: Los desafíos económicos se centran principalmente en los altos costos de los equipos y materiales. Estos costos determinan en gran medida los precios de las piezas, y aún hay un gran margen para optimizaciones. La seguridad del proceso es especialmente crítica, ya que todavía no está garantizada en toda su amplitud. Trabajamos para convertir la fabricación aditiva de un nicho de especialistas en una tecnología robusta y ampliamente aplicable, que también sea competitiva en producción en masa.

Dr. Stefan Leuders: Un factor económico clave sigue siendo la tarifa por hora de las instalaciones, y coincido en ello. Sin embargo, en cuanto a los costos de los equipos, vemos cada vez más movimiento, impulsado especialmente por la competencia fuera de Europa, lo que también aumenta la proporción de costos del material utilizado y genera una presión creciente para reducir costos. Aún así, la reducción de costos sigue siendo una clave fundamental para el uso industrial de la AM y para abrir nuevos campos de aplicación en el futuro.

¿Cuáles cree que son los potenciales y límites de la fabricación aditiva? ¿Qué puede ofrecernos la AM en términos de sostenibilidad?

Dr. Stefan Leuders: La fabricación aditiva ofrece importantes potenciales de sostenibilidad, especialmente por la posibilidad de reducir drásticamente el uso de materiales. A diferencia de los procesos sustractivos, solo se funde el material que realmente se necesita para la pieza. También en la fase de uso posterior, a menudo se observan ventajas, como tasas de rechazo reducidas o tiempos de ciclo menores en fundición de aluminio o moldeo por inyección de plástico, que pueden lograrse mediante herramientas fabricadas aditivamente con enfriamiento cercano a la forma. Otro aspecto importante es la reparación y recuperación de herramientas y componentes, que la AM facilita significativamente. Esto puede prolongar considerablemente la vida útil de los productos y reducir el consumo de recursos. Sin embargo, también existen desafíos: la tecnología todavía se considera relativamente joven para uso industrial, por lo que aún hay que mejorar aspectos como la automatización y la seguridad del proceso.

Dr. Tim Lantzsch: Los potenciales de la fabricación aditiva radican principalmente en su capacidad para realizar geometrías complejas y soluciones a medida que con los métodos tradicionales serían casi imposibles o muy difíciles de fabricar. Y, por supuesto, mediante el uso dirigido del material, procesando solo lo realmente necesario, se puede reducir significativamente el consumo de recursos. Esto es especialmente relevante si se considera todo el ciclo de vida de un producto. Pero también debemos tener en cuenta que la fabricación y preparación del material son energéticamente intensivas. Además, la integración en procesos de producción existentes a menudo es difícil, ya que la AM todavía se ve con frecuencia como una tecnología aislada.

¿Qué obstáculos tecnológicos enfrenta actualmente la fabricación aditiva y en qué investigaciones están trabajando?

Dr. Stefan Leuders: Un aspecto clave para nosotros es el desarrollo de nuevas rutas de proceso para cumplir con los requisitos técnicos y económicos de nuestros clientes. También la configuración y diseño de las piezas y herramientas fabricadas juega un papel importante. Además, en voestalpine, la AM está estrechamente vinculada al tema de «Materiales». Trabajamos intensamente en el desarrollo de nuevos materiales y sus tratamientos posteriores para aprovechar al máximo los potenciales tecnológicos de la AM.

Dr. Tim Lantzsch: Exactamente, uno de los mayores obstáculos tecnológicos actuales en la AM es la diversidad de materiales. Muchos de los materiales utilizados actualmente no fueron diseñados originalmente para la fabricación aditiva, lo que a menudo conduce a compromisos en calidad y rendimiento. Por ello, colaboramos con fabricantes de materiales para acelerar la calificación de nuevos materiales para la fabricación aditiva.

Además, en el Fraunhofer ILT trabajamos intensamente en mejorar la seguridad del proceso y en seguir desarrollando los equipos existentes para que los procedimientos aditivos sean más estables y eficientes. Otro tema importante es la estandarización de procesos para garantizar una calidad constante en la producción en masa.

La industria está cambiando lentamente, pero de manera segura. ¿Quiénes son los ganadores de esta evolución en la fabricación aditiva?

Dr. Stefan Leuders: Los ganadores a largo plazo serán las empresas dispuestas a invertir estratégicamente en nuevas tecnologías y a gestionar las incertidumbres que esto conlleva. Ejemplos destacados en el pasado reciente se encuentran en la aeroespacial y en la tecnología médica. Para mí, no solo se trata de recursos económicos, sino también de la cultura empresarial.

Por otro lado, los sectores y empresas que dependen en gran medida de una producción en masa orientada a costos probablemente tendrán más dificultades. Sin embargo, también existen muchas aplicaciones en la fabricación de herramientas y menos en productos finales.

Dr. Tim Lantzsch: Coincido. Los claros ganadores de esta tendencia son los sectores que dependen de componentes altamente personalizados y complejos, y que pueden aprovechar al máximo la flexibilidad y libertad de diseño que ofrece la fabricación aditiva. En aeroespacial y tecnología médica, la AM ofrece enormes posibilidades para optimizar componentes y reducir peso y consumo de material. También la fabricación de automóviles de alta gama y el automovilismo deportivo se beneficiarán de las capacidades de la fabricación aditiva, especialmente en la producción de componentes más ligeros y de mayor rendimiento.

Muchas gracias por la interesante conversación.

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