De la impresión 3D a la manufactura aditiva

El proceso para fabricar piezas capa por capa se ha conocido hasta ahora como impresión 3D y se ha enfocado en la fabricación de prototipos. Sin embargo, a decir de Laura Flórez Sastre, directora de contenido de la revista Tecnología del Plástico, se está viviendo una migración hacia la manufactura aditiva donde este proceso está destinado a la producción de piezas funcionales.

En su participación en el 4º Simposio y Exposición Manufactura de Autopartes, que se realizó en Querétaro, México el pasado mes de agosto, la especialista dijo que la manufactura aditiva se ha convertido en una alternativa para la producción de piezas plásticas funcionales, así como para la fabricación de moldes.

Laura Flórez, quien fungió como directora de conferencias del programa de plásticos del 4º simposio, destacó que las tendencias globales en la producción industrial han llevado a que la manufactura aditiva sea una alternativa o complemento a los procesos de producción convencionales.

“Estamos viviendo algunas macro tendencias de mercado, por un lado los clientes exigen personalización de productos, también cada vez más se están solicitando corridas cortas de producción con una alta diferenciación. Y vemos la demanda de integración funcional, de que una sola pieza plástica combine la función de varios componentes metálicos”, afirmó.

Aunado a esto los tiempos de respuesta se están acortando y hay una mayor exigencia para reducir los costos de fabricación; se está requiriendo una producción cada vez más alta, pero mucho más personalizada, y es aquí donde los sistemas convencionales de manufactura llegan al límite. “Los sistemas convencionales de manufactura no nos pueden ayudar a satisfacer todos estos frentes, entonces estamos necesitando métodos innovadores de manufactura”, comentó.

Es así como la manufactura aditiva, dependiendo de lo que se necesite, se puede utilizar tanto para producción directa o en combinación con otros procesos para crear sinergias. Por ejemplo, se puede generar una base inyectada y hacer una personalización del producto con la tecnología de manufactura aditiva añadiendo una decoración, un sello, una funcionalidad que tenga un color y ciertas propiedades específicas.

Además, existen diferentes tecnologías para manufactura aditiva: sinterizado láser, modelaje por deposición de fundido, estereolitografía y recientemente la empresa alemana Arburg lanzó la tecnología Plastic Freeforming.

Hay que considerar que en producción industrial en manufactura aditiva, existen diversos materiales que se pueden utilizar como las resinas plásticas, termoplásticas convencionales, ABS, nylon, incluso, materiales de alta resistencia al calor; materiales de altas propiedades térmicas que están siendo utilizados ya como piezas funcionales, por ejemplo, en la industria aeronáutica.

En cuanto a costo por pieza, frente a la inyección convencional, la manufactura aditiva tiene una relación constante entre cantidad y costo por unidad, pues costará igual si es una o 500.000 piezas; en cambio, la manufactura aditiva permite fabricar piezas muy complejas donde la imaginación es el límite.

Aplicaciones de la manufactura aditiva

Rodolfo Olvera, de la empresa especialista en manufactura aditiva Stratasys, participó junto con Laura Flórez en el panel “Novedades en tecnología de procesamiento de Plásticos para la Industria Automotriz”.

El experto aclaró que la manufactura aditiva ofrece las mismas características que se tienen en un proceso de inyección convencional y que hoy en día la NASA y la industria automotriz, por mencionar algunas, ya están utilizando en sus vehículos piezas funcionales fabricadas con esta tecnología.

“Los mismos termoplásticos que encontramos en la industria, es decir, ABS, policarbonato, nylon, materiales de alto desempeño como Ultem, polifenilsulfona, que son materiales que tienen alta resistencia a los químicos, materiales que pueden ser esterilizados vía autoclave, en fin, en realidad no solamente hacemos prototipos, sino también piezas de uso final”, aseguró.

Para Rodolfo Olvera la manufactura aditiva tiene aplicaciones en la industria automotriz, siempre y cuando no se tengan esfuerzos muy altos o resistencia a la temperatura muy alta, es decir, mientras no superen los 300ºC.

La precisión de la manufactura aditiva es la misma que si se inyectara una pieza, la única limitante sería que se tiene un 5% menos de resistencia que si se inyectara una pieza, solamente un esfuerzo del 5% es la diferencia entre inyectarlo e imprimirlo.

Esta pérdida de propiedades del material es básicamente porque el material no se funde, sino que se extruye a una temperatura que alcanza a ‘soldar’ una capa con la otra. Se generan una especie de líneas de soldadura entre capas.

Además, ha habido mejoras en el acabado de piezas hechas con manufactura aditiva, la tecnología empezó con una resolución de 0,3 mm, y hoy en día alcanza 0,1 mm, de tal modo que el acabado superficial cada vez se va mejorando porque se ha ido disminuyendo el tamaño las capas o layers en cada impresión.

Si bien esta tecnología no permite trabajar con materiales reforzados, sí se puede utilizar como un complemento, por ejemplo, en la fabricación de moldes con resinas fotocurables es posible tener un prototipo de un molde final sin invertir los US$7.000 de un molde de metal, y este molde permite inyectar el plástico con el refuerzo de alguna fibra sin problema, según detalló Rodolfo Olvera.

Se pueden fabricar moldes en resinas fotocurables y se puede montar en la máquina e inyectar el termoplástico o el plástico, o el material que se quiera, para tener una pieza final.

El especialista aclaró que no son moldes de producción, sino para corridas muy cortas: “Depende directamente de la cantidad de refuerzo que tengas en fibra de vidrio, es decir, si tú tienes hasta un 30% soportan aproximadamente unas 10 inyecciones, pero si tienes, por ejemplo, un polipropileno directo puedes trabajar hasta 200 inyecciones”, dijo.

Algunos ejemplos de lo que ya se está haciendo, es el de Ducati, que tardaba aproximadamente 28 meses en diseñar una nueva motocicleta, y mediante la tecnología de Stratasys con resinas fotocurables lograron disminuir este tiempo a solamente ocho meses.

Se hace todo el diseño de la motocicleta, desde el motor, las tuberías, los refrigerantes que se utilizan, etcétera, y los montan en un chasis de motocicleta para comprobar que todo el diseño es correcto o si se tiene algún problema, y se generan ahorros porque se pueden detectar fallas de diseño antes de que se envíe a producción.

Otro caso es el de la NASA: la puerta de uno de sus vehículos de exploración espacial fue creada a partir de la tecnología de Stratasys; y la facia del próximo Golf de Volkswagen fue probada también con manufactura aditiva. Otro caso es el de Mabe, que utiliza esta tecnología para prototipar los nuevos electrodomésticos.

Estas son algunas de las posibilidades que ofrece la manufactura aditiva, pues tal como lo comentó Laura Flórez, con esta tecnología el límite es la imaginación.