Reinventar el modelo de producción para dar espacio a la impresión 3D

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La crisis permanente de la cadena de suministro está situando a la fabricación aditiva ante un nuevo renacimiento, con máquinas capaces de imprimir objetos de cada vez mayor tamaño, pero su incorporación plena a la industria exigirá una tarea de adaptación colectiva.

Cuando a la directora de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) de Estados Unidos, Stefanie Tompkins, se le preguntó recientemente por las tecnologías potencialmente transformadoras en las que trabajan sus directores de programa, su respuesta fue que andan en busca de avances sustanciales, fundamentalmente, en las cadenas de suministro

El Ejército norteamericano es consciente del riesgo que supondría que el flujo de elementos críticos para sus tropas quedara interrumpido en una posible guerra con China, debido a las largas distancias que hay que recorrer en la región Indo-Pacífica. Beijing cuenta con armas de precisión de largo alcance, anti-acceso y de denegación de área diseñadas específicamente para producir ese bloqueo. 

“Una capacidad que persigue DARPA es hacer lo que se necesita, donde se necesita. Y eso incluye medicamentos, alimentos, agua, materiales energéticos, casi cualquier cosa, para que al menos pueda liberarse de algunas de las importantes cargas logísticas actuales”, ha dicho Tompkins. Otra de las grandes líneas de I+D de la agencia tiene que ver con crear un mundo en el que “el software, los sistemas y los dispositivos sean inherentemente seguros”, sin necesidad de ir cambiando la contraseña cada tres meses. Pero ese es otro cantar.

El primer viceprimer ministro de Ucrania y el ministro de Transformación Digital del país, Mykhailo Fedorov, levantó de sus asientos al público del Web Summit de Lisboa mostrando un dron y anunció que necesitaba impresoras 3D para repararlos en el frente. Su país está viviendo “la guerra más tecnológica de la historia” y llama a los innovadores a proveerle de herramientas sofisticadas en robótica, en ciberseguridad, en gestión y almacenamiento de los datos, en eficiencia energética, en reconstrucción de infraestructuras esenciales. 

Como ha venido sucediendo históricamente, las visiones de Tompkins y Fedorov son un anticipo de lo que viene en otros ámbitos de la economía, especialmente en el industrial. De ahí que en el sector de la fabricación aditiva se esté experimentando una cierta sensación de inicio de esa esperada ola que va a cambiar nuestra forma de concebir la producción. El producto físico debe estar disponible allí donde se necesite y en el momento adecuado.

Divergent Technologies, por ejemplo, ha lanzado un innovador Sistema de producción adaptable divergente (DAPS), un sistema digital completo diseñado para reemplazar la fabricación tradicional de vehículos. Su enfoque adaptativo podría allanar el camino para lo que la empresa concibe como un nuevo entorno de fabricación compuesto por sistemas que se adaptan, productos que se adaptan y una comunidad local que puede adaptarse con ellos.

Omar Mireles, del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA, cree que la tecnología de fabricación aditiva impulsará los proyectos más ambiciosos de la agencia, incluida la exploración lunar y marciana. De hecho, el éxito de los viajes espaciales de larga duración dependerá de las capacidades de disponer de recursos in situ. “Una cosa es visitar”, comentó, “otra cosa es quedarse y tener una presencia permanente”.

AIMPLAS (Instituto Tecnológico del Plástico), y el centro holandés TNO han revisado en el proyecto ELIOT las tecnologías actuales de reciclado, tanto de composites como de biocomposites, que se emplean en el sector aeronáutico y han llegado a la conclusión de que la solvólisis se presenta como el mejor método de entre las 12 tecnologías analizadas para el reciclado de seis biocomposites diferentes.

Thermwood Corporation ha creado la impresora 3D LSAM 510 capaz de producir sillas hechas de plásticos post-consumo reciclados químicamente. En la feria de fabricación aditiva Rapid+TCT, se ha presentado el Proyecto de Carrocerías sin Juntas (Jointless Hull Program) del Ejército norteamericano, una iniciativa dirigida a desarrollar una herramienta que permita producir a escala real, en una sola pieza, la carrocería de un vehículo de combate, con el objetivo de mejorar su rendimiento y su capacidad de supervivencia.

En particular, el proyecto tiene como objetivo reducir el impacto de las explosiones debajo de la carrocería, que causan de aproximadamente el 73% de todas las pérdidas de vehículos desde la Guerra de Vietnam. Para hacerlo realidad ha previsto la creación de una impresora 3D descomunal, con un volumen de construcción de casi 9,15 x 6 x 3,65 metros, que acababa de instalarse en el Centro de Tecnología y Fabricación Conjunta Arsenal de Rock Island.

Una de las claves del momento es, en efecto, que los diseños de fabricación aditiva ya no se limitan a piezas pequeñas o prototipos, y eso va a tener implicaciones profundas en la industria: hay que trabajar a nivel de ecosistemas en la mejora de la certificación, la educación y la estandarización dentro de cada campo específico de producción. Desbloquear el espectro completo de tecnologías de fabricación aditiva requerirá la colaboración en todos los niveles de la industria y, en ese sentido, las asociaciones estratégicas pueden ayudar a los fabricantes a evolucionar más rápido.

Debe producirse por ejemplo un cambio de mentalidad, tanto por parte de los fabricantes de impresoras 3D como de la industria que las incorpora, para garantizar la visibilidad de los datos asociados a todo el ciclo de diseño y producción. La impresión 3D crea nuevos tipos de datos que no se pueden gestionar con las herramientas tradicionales de PLM, MES y ERP, y eso puede ser un obstáculo grave en compañías donde una sola impresión puede generar más de 1 TB de datos.

Siemens Digital Industries está vinculando sus actividades de fabricación aditiva directamente con el concepto de gemelo digital, con el objetivo de asegurarse de que la primera impresión sea la correcta. Bradley Rothenberg, CEO y fundador de nTopology, sostiene que “el software en este momento es el cuello de botella”. La industria necesita repensar cómo se construye el software de diseño para aprovechar la nueva tecnología y obtener los beneficios en toda la línea de desarrollo del producto.

Jeff Graves, presidente y director ejecutivo de 3D Systems, ha titulado una de sus keynotes recientes “El renacimiento de la fabricación aditiva”. La tecnología “ha pasado de ser una curiosidad de laboratorio a fabricar ahora componentes de producción a gran escala en mercados industriales y emergentes”, afirma. 

“Después de la pandemia, los CEO de todas las empresas que quieren sobrevivir están reevaluando la cadena de suministro”, añade en línea con Tompkins. Por eso, la tecnología de fabricación aditiva necesita volverse más robusta, con máquinas inteligentes, autocalibrables, altamente automatizadas y fáciles de usar. Además, las empresas deben poder reunir muchas impresoras 3D y ponerlas en una fábrica trabajando juntas

La clave para todos estos cambios es la integración flexible, así como un entorno de software que impulse la impresión 3D. Las máquinas de fabricación aditiva se están volviendo más inteligentes, capaces de configurarse solas, empaquetar densamente piezas para producción y otras tareas. El siguiente paso es, en consecuencia, aprovechar la inteligencia artificial (IA) en el entorno de software general. Lo que nos devuelve al tema: la solución debe ser colectiva.

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