¿Qué es la fabricación aditiva?
La fabricación aditiva, también denominada fabricación por adición, es un nuevo concepto de producción a través del cual el material (plástico o metal) es depositado capa a capa de manera controlada.
La fabricación aditiva es un concepto que abarca muchas tecnologías, incluida la impresión 3D, el prototipado rápido, la fabricación digital directa, la fabricación en capas y la fabricación de aditivos.
Se define como aditiva porque el material se añade secuencialmente, muy diferente a la manufactura o fabricación más tradicional (sustractiva) donde se quita material de un bloque sólido hasta finalizar con la pieza definitiva. Ejemplos de manufactura sustractiva son el torneado, el CNC o los procesos de corte en general como corte láser, corte por chorro de agua, corte por mecanizado…
En este esquema del blog de BITFAB podemos ver claramente la diferencia entre la fabricación convencional y la fabricación aditiva
Comparada con las técnicas de fabricación tradicionales, esta tecnología tienen enormes beneficios como veremos más adelante, entre ellos, la reducción de procesos intermedios como la producción de utillajes, por lo que permite obtener piezas hasta un 90% más rápido.
Es más, al utilizar únicamente el material para la fabricación de la pieza no se generan deshechos, los componentes tienen un coste menor y se produce de manera más sostenible.
Nos ha gustado mucho como GE explica el concepto de Fabricación Aditiva. Os dejamos este video.
En uno de los centros de mayor innovación del mundo, el MIT, donde se inventó la tecnología de fabricación aditiva, abundan los proyectos que soportan una gama de aplicaciones con visión de futuro, desde estructuras múltiples formadas a partir de capas de hormigón, a máquinas que pueden construir máquinas.
Beneficios de la Fabricación Aditiva
La fabricación aditiva proporciona muchos beneficios y esto hace que su utilización haya despegado con fuerza.
- Permite la creación de series de productos más pequeñas, en función de demanda.
- Reduce el coste inicial de inversión para fabricar un nuevo producto.
- Facilita el proceso de diseño, eliminando restricciones tradicionales del mismo.
- Permite crear montajes con diferentes materiales y propiedades con un ensamblado sencillo.
- Reduce los costes de producción al añadir dificultades geométricas al diseño.
- Permite diferenciar o personalizar cada producto sin encarecerlo.
- Permite integrar mecanismos en las piezas producidas sin realizar montaje, calibrado ni ajuste.
- Elimina los desechos de material, facilitando un mejor cuidado del medio ambiente y la reducción de costes.
Sostenibilidad y fabricación aditiva
Las tecnologías conocidas como fabricación aditiva o impresión 3D están teniendo un gran impacto en la lucha contra el calentamiento global. Se trata de un sistema de fabricación que ofrece ventajas económicas y de sostenibilidad, ya que solo se emplea el material exacto para cada pieza, y no genera residuos.
En el sector de la ingeniería, este tipo de fabricación permite una gran ventaja durante la etapa de diseño, permitiendo comprobar la viabilidad del mismo a través de prototipos que, además de reflejar fielmente la versión final del producto, minimizan tiempos de diseño, fabricación, instalación o mantenimiento.
En definitiva, el uso de fabricación aditiva para prototipos incrementa la eficiencia del proyecto, entendiendo como eficiencia en el proceso productivo a la obtención de los objetivos con la mínima utilización de recursos.
Tenemos delante una aplicación que puede cambiar el mantenimiento industrial, ya que los nuevos habilitadores digitales suponen un impacto positivo sobre el medio ambiente.
En sectores como el energético o el oil&gas, dos de los más potentes, pueden suponer una auténtica revolución, dando una versatilidad a las tareas de mantenimiento, que nunca antes había existido.
La consecución de prototipos a través de la fabricación aditiva, consigue que estos sean más fieles a la realidad, lo que se ve reflejado en la minimización de errores, la optimización del diseño y la aceleración de los procesos de diseño y fabricación, inspección, instalación o mantenimiento en las industrias. Generando un ahorro económico y de recursos.
¿Es lo mismo la fabricación aditiva que la impresión 3D?
Hay cierta controversia con esto. Aunque la impresión 3D, es un término que a menudo se utiliza como sinónimo de fabricación aditiva (la adición sistemática de materiales para formar un producto final), veremos que no lo es exactamente.
La impresión 3D existe desde hace 40 años. Originalmente fue desarrollada en los años 80, con la finalidad de reducir los plazos y los costes para el desarrollo de prototipos.
En aquellos tiempos, la tecnología de impresión 3D era ampliamente desconocida por la mayoría debido a los elevados costes y a la limitación de herramientas de software disponibles.
Es cierto que en la última década se han producido numerosos avances en la impresión 3D, a la vez que la bajada de los costes y los avances tecnológicos han conseguido que sea más viable comercialmente. De hecho, según indica ADVANCED FACTORIES, 2 de cada tres fabricantes ya utilizan la impresión 3D, y otro 25% está pensando en adoptarla en un futuro.
A menudo, las expresiones fabricación aditiva e impresión 3D se utilizan como si fuesen sinónimas. Pero no lo son.
Hay varias diferencias entre las dos. La primera, el ámbito en el que se utilizan. Así, la impresión 3D es más común en ámbitos amateur, caseros y de pequeños profesionales. Mientras, la fabricación aditiva se utiliza más en el ámbito de la empresa.
La impresión 3D, que viene directamente del prototipado rápido, permite fabricar piezas y objetos de todo tipo en tres dimensiones con rapidez. Pero generalmente, en cantidades limitadas.
No sucede lo mismo con la fabricación aditiva, que da la oportunidad de conseguirlos con más rapidez. Y no solo empleando una técnica de fabricación, como sucede con la impresión 3D. Sino que este tipo de fabricación utiliza todo tipo de técnicas de las que se utilizan mediante la adición o suma de materiales.
Con la fabricación aditiva no solo se pueden obtener objetos de plástico o cera, como con la impresión 3D. Incluso se pueden conseguir objetos de metal. De esta manera se pueden obtener elementos de mayor y mejor aspecto y resistencia.
También se pueden abordar proyectos de mayor complejidad, y en los que se precisen fabricar más elementos y en menos tiempo. Frente al ámbito en el que se usa la impresión 3D, en empresas pequeñas o en asociaciones o el ámbito doméstico, la fabricación aditiva se emplea en sectores industriales, en medicina avanzada e incluso en la industria aeroespacial.
Tecnologías de fabricación aditiva
En la actualidad hay distintas tecnologías de fabricación aditiva que se diferencian por los materiales que utilizan: filamentos, hilos, polvos, líquidos o resinas, y por las formas de unir estos materiales: mediante calor, haz de luz, láser o soldadura, entre otros.
Hay muchas tecnologías que convergen en la fabricación aditiva, en este ejemplo mostramos la fabricación aditiva por láser: Cladding o recubrimiento con polvo metálico.
Sectores principales que utilizan hoy en día la fabricación aditiva
Actualmente, sectores como el aeronáutico, automoción, médico…, han entendido y están trabajando para incorporar esta tecnología cada día más en sus procesos, siendo conscientes de los retos que tienen por delante de certificaciones de materiales y procesos, especialización de ingenieros y operarios.
La fabricación aditiva se presenta en los últimos tiempos como una de las grandes revoluciones para la industria aeronáutica, al hacer posible la fabricación de componentes más ligeros, fiables, y con una complejidad superior a la conseguida con las tecnologías convencionales.
No solo se centran en piezas de interiores, como es el caso del sector aeronáutico, sino que se trabaja ya en el diseño de piezas estructurales.
O en el sector de automoción, donde con el coche eléctrico planeando sobre nuestras cabezas, trazan estrategias para incorporar nuevas piezas a estos nuevos modelos.
El sector médico es uno de los pioneros, encajando a la perfección con diferentes ramas de la medicina.
Un ejemplo más de empresas que utilizan la impresión 3D a nivel industrial: General Electric Oil & Gas utiliza la impresión 3D para la fabricación de piezas y prototipos
En definitiva, estamos frente a una tecnología clave para la transformación digital de la industria española y una de las más importantes para extraer productos con valor añadido. Esto permitirá a la industria disponer de procesos productivos más eficientes y una oportunidad a abrir nuevos modelos de negocio.
Fabricación aditiva e Industria 4.0
La Industria 4.0 es una iniciativa encaminada a lograr fábricas inteligentes, con ventajas como autonomía y respuesta en tiempo real, gracias a la integración de tecnologías basadas en internet.
La consolidación de la fabricación aditiva es un hecho. Según los datos barajados en el informe ‘Predicciones TMT 2019’ elaborado por Deloitte, “la industria de la impresión 3D registró en 2014 ingresos superiores a los 1.800 millones de dólares a nivel global”, un aumento notable si lo comparamos con los casi 1.000 millones que marcó en 2009; y, aunque durante los años 2015 y 2016 su crecimiento se ralentizó a tan sólo un 5% anual, Deloitte anticipa que “las ventas relacionadas con la fabricación aditiva por parte de las grandes corporaciones, lo que incluye las impresoras 3D de alta producción, los materiales y servicios, superarán los 2.700 millones de dólares en 2019 y los 3.000 millones en 2020”, lo que supone crecer a un ritmo aproximado de 12,5% en cada uno de los ejercicios.
La fabricación aditiva en el panorama industrial está permitiendo a las empresas adoptar soluciones innovadoras, personalizadas y tecnológicamente avanzadas para satisfacer las demandas de sus clientes.
