LA IMPORTANCIA DE LA MANUFACTURA ADITIVA EN EL DESARROLLO DE PRODUCTOS
Publ 7
Dr. Luis Alejandro Alcaraz Caracheo
Tecnológico Nacional de México en Celaya
21 abril 2022
LA IMPORTANCIA DE LA MANUFACTURA ADITIVA EN EL DESARROLLO DE PRODUCTOS
La manufactura aditiva o también conocida como impresión 3D, es un proceso que permite fabricar objetos tridimensionales a partir de un modelo digital creado en un software de CAD (Diseño Asistido por Computadora, por sus siglas en inglés). El primer registro que se tiene de una impresora 3D es en el año de 1981 por el inventor japonés Hideo Kodama, posteriormente en 1984 el norteamericano Charles Hull somete una patente de un sistema para generar objetos tridimensionales mediante impresión sucesiva de finas capas de un polímero que se endurece a la exposición de la luz ultravioleta. Más tarde, en 1988 Scott Crump, desarrolló el modelado por deposición fundida, típicamente conocido como FDM por sus siglas en inglés. El método FDM, en términos generales, consiste en calentar un filamento de plástico que al derretirse va formando capa por capa el objeto deseado. Este último método, es actualmente el más convencional para las impresoras 3D de escritorio.
Hoy en día, el contar con un equipo de manufactura aditiva es cada vez más asequible, por lo que en un futuro próximo se prevé que esta tecnología pueda incorporarse en los hogares como si fuera una computadora personal. Durante la pandemia, se observó la gran utilidad que puede llegar a tener la impresión 3D a causa de la falta de productos en los inventarios y la dificultad que se vivió en términos de la logística a nivel mundial. Por ejemplo, en Europa, y principalmente en Italia, ante la saturación de los hospitales hubo escases de respiradores, por lo que empresas como Isinnova y Photocentric se dedicaron a imprimir válvulas de respiradores, esta última llegó a fabricar más de 40,000 válvulas por semana. Algunos otros productos que se fabricaron con esta tecnología para mitigar la propagación de COVID-19 fueron protectores faciales, respiradores de emergencia e hisopos nasales para las pruebas PCR.
La manufactura aditiva se ha catalogado por algunos expertos como la cuarta revolución industrial, comparándola con la llegada de la máquina de vapor a los procesos de manufactura a finales del siglo XVIII. Esto debido a que se visualiza un cambio radical en la manera en cómo se podrían fabricar productos sin necesidad de contar con una gran infraestructura como lo es una fábrica, máquinas de inyección y moldes, máquinas herramientas o líneas de ensamble. Esto nos lleva a pensar que esta tecnología también podría ser de gran ayuda para emplearse en lugares alejados de la civilización o en viajes largos, por ejemplo, realizados en un barco, ya que permitiría fabricar artículos personalizados o de emergencia como férulas, elementos mecánicos como engranes o incluso equipo de protección como cascos.
Respecto a los materiales que se pueden utilizar en la manufactura aditiva, actualmente existe una vasta diversidad de opciones dependiendo de la aplicación, entre ellos se encuentran plásticos, resinas, metales, cerámicos e incluso alimentos, como la pasta y el chocolate. Por lo que la impresión 3D podría romper los esquemas de comercialización es espacios físicos como son tiendas o centros comerciales, ya que en lugar de tener un almacén exhibiendo un gran inventario, ahora las empresas podrían comercializar sólo sus diseños digitales de productos y los clientes imprimirlos teniendo una gama de alternativas entre colores, tamaños, texturas o incluso sabores.
Respecto a la industria automotriz y aeronáutica, la impresión 3D ha traído grandes beneficios económicos y competitivos, tal es el caso del avión 787 Dreamliner de Boeing que cuenta con 30 piezas impresas en 3D o el Corvette C8R de Chevrolet con 75 piezas. En Guanajuato, las empresas manufactureras, también han incorporado esta tecnología, principalmente para la fabricación de herramientas y pokayokes (sistemas que ayudan a posicionar y ensamblar piezas de una manera fácil y correcta), lo que ha mejorarado sustancialmente sus procesos.
En el Laboratorio de Investigación e Innovación en Diseño y Materiales, perteneciente al Departamento de Ingeniería Mecatrónica del TecNM en Celaya, estamos evaluando nuevas propuestas de materiales impresos en 3D, añadiendo nanopartículas de refuerzo que mejoran sus propiedades físicas o creando estructuras celulares que en base a su diseño responden de manera diferente a los materiales convencionales, como por ejemplo al estirar una de estas estructuras en lugar de adelgazarse en su sección transversal, esta aumenta de tamaño, es decir se “ensancha”. Esto podría tener beneficios en aplicaciones como tornillos para fractura de huesos, donde uno de los requerimientos de esos dispositivos es una buena fijación ósea. Por lo que, si existe una fuerza de tensión por separar los huesos fracturados producto de algún movimiento brusco del paciente, el tornillo aumentará su diámetro para mejorar su agarre al hueso.
