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08 octubre 2018

La impresión 3D metálica, la nueva revolución industrial

Ingeniería | Innovación | Tecnología
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Si tratamos de imaginar un sector industrial típicamente duro, probablemente pensemos en una fundición de metal, con sus calderos de colada ardiente y sus mastodónticas instalaciones. Pero cuando el pasado noviembre el gigante corporativo General Electric (GE) presentó su nuevo equipo de fabricación de componentes metálicos, su aspecto se asemejaba más al de un supercomputador que al de la clásica fragua. Se trata de uno de los novedosos sistemas de impresión 3D en metal, una nueva generación de bienes de equipo que según los expertos está llamada a protagonizar la próxima revolución industrial, del mismo modo que sus antecesores impulsaron la primera allá por el siglo XVIII.


General Electric presentó la versión beta de ATLAS en la feria Formnext de Fráncfort (Alemania). Crédito: GE Additive

La impresión 3D se ha popularizado a lo largo de este comienzo de siglo hasta convertirse en una tecnología de uso común en diversos escenarios, desde el prototipado hasta la fabricación a pequeña escala, e incluso la NASA estudia su aplicación a la construcción de una estación en Marte. Pero hasta ahora estos sistemas se han basado mayoritariamente en el empleo de polímeros plásticos como materia prima, lo que limita su utilidad. Sin embargo, actualmente está despegando la nueva tecnología de impresión 3D en metal; o más correctamente, fabricación aditiva, como se denomina en el ámbito industrial en referencia a la producción de componentes añadiendo una capa tras otra. Para la revista MIT Technology Review, se trata de una de las 10 tecnologías revolucionarias de este 2018.

En realidad, la impresión 3D en metal dio sus primeros pasos casi simultáneamente a la de plástico, en los años 80 y 90. La técnica básica consiste en un láser que se mueve sobre un lecho de polvo de aleación de metal, fundiéndolo en los lugares precisos para crear una sección transversal del objeto, a la que se irán agregando nuevas capas siguiendo los planos digitalizados de la pieza. Pero esta tecnología ha tardado en despegar debido a que las prestaciones son inferiores a las de la fabricación tradicional en molde, sobre todo en términos de resistencia –el metal obtenido mediante impresión es más poroso– y de escala –tanto en el tamaño de las piezas como en su cantidad–.

Un sistema para crear piezas de aviación

Estos obstáculos están desapareciendo con el perfeccionamiento de la tecnología, lo que en el último año ha propiciado el boom de la impresión metálica en 3D. En octubre de 2017, ingenieros del Lawrence Livermore National Laboratory (EEUU) describían un sistema de fabricación aditiva que llega a triplicar la resistencia del mejor acero inoxidable de fundición sin sacrificar la ductilidad, y todo ello utilizando componentes disponibles comercialmente. Según escribían los investigadores en la revista Nature Materials, sus resultados demuestran “la flexibilidad de la fabricación aditiva para adaptar las microestructuras y producir metales y aleaciones con excelentes propiedades”.

Este motor de cohete se imprimió utilizando un proceso de fabricación de aditivos de lecho pulverizado. Crédito: Lawrence Livermore National Laboratory

Con respecto al tamaño de las piezas, la impresión metálica ya ha dejado muy atrás la fabricación de llaveros. El sistema de GE, presentado en su versión beta en la feria Formnext de Fráncfort (Alemania), hace honor a su apelativo de ATLAS: actualmente es la mayor impresora metálica 3D del mundo, capaz de fabricar piezas hasta de un metro y con planes de escalado a mayores dimensiones. Según la compañía, “los clientes ya están pidiendo máquinas con volúmenes de fabricación mayores de un metro cúbico”. El sistema se ha concebido para crear piezas de motores de aviación y componentes para sectores industriales donde la calidad de los materiales es crítica, como el de automoción o el petrolero. Para el responsable del proyecto en GE, Mohammad Ehteshami, “es el sueño de todo ingeniero”.

Entre las ventajas adicionales de estos sistemas, los expertos destacan la posibilidad de introducir diseños imposibles de conseguir con un molde, incluso con la opción de variar la aleación de metal en distintas áreas de la misma pieza si se requieren propiedades distintas. Además, la técnica de impresión elimina el desperdicio de material sobrante en las fundiciones clásicas. Por último, no se necesitan grandes instalaciones obligadas a producir en masa; según dijo a Forbes el director de MIT Technology Review, David Rotman, “en lugar de mantener un gran inventario de componentes, la compañía puede simplemente imprimir uno cuando el cliente lo necesita”.

Equipos que producen más barato y rápido

Pero una prueba de cómo esta tecnología avanza a pasos de gigante es que ya está revolucionándose a sí misma. En un nicho de mercado opuesto al del gigantesco y costoso artefacto de GE, la compañía Desktop Metal, cofundada por ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachussetts (MIT), ya se ha lanzado a comercializar equipos que no solo superan a los sistemas tradicionales de fabricación, sino que producen hasta 20 veces más barato y 100 veces más rápido que la impresión metálica por láser.

Desktop Metal posee una tecnología que abarata el coste de la impresión. Crédito: Desktop Metal

Nacida en 2015 con la participación de Emanuel Sachs, uno de los inventores de la impresión en 3D, Desktop Metal posee una tecnología que abarata el coste al sustituir los potentes y caros láseres por una especie de pegamento que aglutina el polvo metálico y que después se elimina al calentar el metal para fusionar sus granos. Los equipos de esta compañía cubren las necesidades tanto del prototipado a pequeña escala como de la fabricación masiva de componentes pequeños, y desde solo unos 120.000 dólares.

Otras empresas como Markforged, especializada en impresión 3D desde 2013, también han entrado en la carrera de la fabricación aditiva, “la próxima revolución en la fabricación”; eran palabras del expresidente Barack Obama en 2013, y hoy ya estamos inmersos de lleno en esa revolución. Según apunta a OpenMind Joris Peels, consultor especializado en el sector de impresión 3D y director de la web 3DPrint.com, “la impresión en 3D se utilizará para la próxima generación de motores de cohetes, naves espaciales, aviones y motores de aeronaves, prótesis, ortopedia, y productos de masas personalizados como gafas o mangos de palos de golf. Cualquier cosa que te toque estará impresa en 3D”.

Javier Yanes

@yanes68

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