Por: Dr. David A. Fernández Benavides
- LA MANUFACTURA ADITIVA CONSISTE EN UN SOLO O MISMO TIPO DE SISTEMA
Casi todos los sistemas de manufactura aditiva construyen partes capa-por-capa, siendo esta la mayor y más importante de sus similitudes. Pero los sistemas pueden ser en realidad muy distintos, en primera instancia, el costo puede variar significativamente, considerando que existen máquinas de impresión 3D desde aproximadamente $200 USD hasta millones de dólares. Dependiendo de la tecnología que se utilice, es posible manufacturar objetos más pequeños que la punta de una pluma, o más grandes que un automóvil. Por otro lado, los sistemas de manufactura aditiva se diferencian principalmente por el tipo de fuente de energía y/o el material(es) que pueden utilizar. En el caso de los materiales, estos pueden, además, variar su presentación entre polvos, líquidos, filamentos, alambres, cables, gránulos, láminas, etc.
Es preciso denotar, que las tecnologías de impresión 3D de bajo costo o de escritorio, no son capaces de producir piezas de alta calidad o desempeño, al menos no como se muestra en medios de comunicación, como televisión, películas, series, etc. De cualquier manera, existen sistemas de manufactura aditiva por extrusión que producen partes metálicas, y es solo cuestión de tiempo que los materiales metálicos penetren el mercado de impresoras 3D de bajo costo. Aun así, seguirá existiendo una gran brecha en velocidad y calidad durante algún tiempo entre las impresoras 3D de escritorio y los sistemas de manufactura aditiva de alta gama para prototipos grandes, sofisticados y producciones en serie. Es importante mencionar que la impresión 3D de escritorio tiene mucho valor, de hecho, estas tecnologías son herramientas increíblemente valiosas para crear nuevas ideas y probarlas. Casi todos los ingenieros o diseñadores deberían tener una impresora 3D de escritorio cerca, y con el tiempo, deberán tener acceso también a máquinas industriales de manufactura aditiva, cuando la necesidad o los requerimientos así lo demanden.
- SOLO HAY QUE APRETAR UN BOTÓN PARA IMPRIMIR
Aquellos que no están familiarizados con la manufactura aditiva, pueden imaginar los procesos como magia, solo cuestión de dar un clic para empezar, ir a comer y luego regresar para encontrar un producto terminado, sin embargo, la realidad es muy distinta, construir partes poliméricas o metálicas de alta calidad puede requerir mucho trabajo extra además de la impresión, p.ej. Remover soportes de la pieza construida, dar acabado superficial, pulido, tratamientos térmicos, etc.
Fabricar piezas de calidad por manufactura aditiva comienza con un buen diseño. Con el diseño se toman decisiones como la orientación con que se imprimirá la pieza, la necesidad de soportes, así como la estrategia para distribuir múltiples piezas en una misma impresión. Lo anterior tiene un impacto considerable en el tiempo y costo de la impresión, la calidad superficial e incluso sus propiedades mecánicas.
Por otro lado, existen diversos pre- y post-procesos que desafortunadamente no se encuentran automatizados y requieren tanto de experiencia como de destreza en los ingenieros. Pensando especialmente en la manufactura aditiva de metales (PBF – Fusion de cama de polvo). En este caso, la remoción de soportes es mucho más compleja y costosa, en la mayoría de los casos se requiere de equipos de corte especiales, p.ej. corte por hilo o electroerosión. Adicionalmente, las piezas por manufactura aditiva pueden evidenciar una zona afectada por soportes, la cual debe ser corregida mediante procesos de lijado, pulido, mecanizado, granallado, etc. Finalmente, el operador de la tecnología (PBF) debe seleccionar los mejores parámetros de impresión para lograr de manera óptima y exitosa, manufacturar partes de alta calidad. En este sentido, se puede afirmar, por ejemplo, que tres operadores diferentes, pueden terminar con tres piezas de diferente calidad, fabricadas con el mismo material y la misma tecnología de manufactura aditiva, debido a la gran cantidad de variables y procesos que intervienen en el proceso de fabricación.
- LA MANUFACTURA ADITIVA REEMPLAZARÁ LA MANUFACTURA CONVENCIONAL?
Algunos artículos han sugerido que la mayoría de los objetos serán fabricados por manufactura aditiva en el futuro.
Se debe tener conciencia de que la MA, si no es usada en procesos bien estudiados, fácilmente puede resultar más costosa y lenta que otras opciones de fabricación. Aunque el costo de producción de partes por manufactura aditiva tenderá a disminuir en los años venideros, probablemente seguirá siendo una opción mucho más costosa para la producción en masa de partes comparada especialmente con el caso de productos de bajo costo, p.ej. partes producidas por inyección de plástico. Debido a la naturaleza de fabricación capa por capa de la manufactura aditiva, está no califica para producción rápida, masiva y de bajo costo.
Los familiarizados con la manufactura aditiva, la vemos como un complemento a la manufactura convencional. Es decir, ciertas partes que debido a su dificultad para ser manufacturadas pueden ser muy costosas, o imposibles de fabricar por manufactura convencional, son ideales para ser fabricadas por impresión 3D, y aún así la mayoría de las veces necesitan de procesos convencionales, como maquinado, pulido, etc, para ser consideradas un producto final.
La MA facilita construir formas extraordinariamente complejas y características geométricas que sirven para disminuir el peso de las piezas, ahorrar costos de material, mejorar su desempeño estructural, entre algunas otras funcionalidades, también la MA es perfecta para producir productos personalizados, ya que los detalles no agregan costo en el proceso, por lo anterior, es en estos objetivos que debemos centrar el uso de la MA, y seguir utilizando la manufactura convencional para los casos en los que sigue siendo la mejor opción.