Aproximadamente, el 90% de la industria transnacional del país cuenta con alguna de las tecnologías que conforman la manufactura aditiva
La manufactura aditiva (MA) es el proceso de unir materiales para fabricar partes desde un modelo tridimensional; usualmente, capa por capa; al contrario que la manufactura sustractiva o tecnologías de manufactura formativas. La gama de materiales cubre polímeros, metales y cerámica, y pueden emplearse siete tecnologías diferentes, cada una con sus fortalezas, propiedades mecánicas y materiales específicos.
Por su parte, la impresión 3D forma parte de toda la familia de tecnologías que hay en la MA, pero no son sinónimos. Se define como la fabricación de objetos depositando material a través de una boquilla o cabezal de impresión; su capacidad de producción es baja y pueden ser utilizados en casa a un costo relativamente bajo.
La manufactura aditiva nace para complementar todas aquellas tecnologías que ya existen. Una de sus principales ventajas, destacó Omar López, director general de la Asociación Mexicana de Manufactura Aditiva y 3D (AMMA3D), es la libertad geométrica que no se puede alcanzar con ninguna otra tecnología.
No importa qué tan complejo sea tu producto, el costo de manufacturarlo siempre se mantiene plano. Otra ventaja es la capacidad de fabricar bajo demanda: en una misma cama de impresión, puedes producir siete piezas diferentes, dijo.
Añadió que, en Nuevo León, existen cuatro máquinas de un millón de dólares aproximadamente. Estas se emplean para la manufactura aditiva de metales de muy alta precisión y calidad. Además, muchas compañías de gran tamaño utilizan máquinas de MA para prototipos. Entre ellas se encuentran Nemak, Siemens, Ternium, Metalsa, Katcon, Sandvik; esta última, emplea cerámicos para fabricar herramentales; mientras que Michelin, para la ‘nueva fabricación de llantas’.
En Monterrey, todas las compañías grandes, e incluso las pequeñas, tienen una impresora 3D para plástico, al menos. Estimo que, aproximadamente, el 90% de la industria transnacional del país tiene alguna de estas tecnologías. Cada año, sabemos sobre de una máquina nueva para prototipos, dijo.
Un ejemplo del nivel de versatilidad, personalización y precisión que ofrece la MA, es la fabricación de implantes craneales, maxilofaciales, dentales, prótesis y componentes adaptados a las particularidades de cada paciente.
En ese sentido, José Salomé Sánchez, ingeniero de aplicaciones y especialista en manufactura aditiva de Renishaw, subrayó que es posible fabricar piezas con una gran complejidad, con canales internos o estructuras reticulares aligeradas. Además, no se requieren herramientas, moldes ni troqueles.
El especialista informó que, de acuerdo con los requerimientos y características de la industria de Nuevo León, ofrecen los modelos RenAM-S y RenAM-Q. Estos son equipos para construcción de partes metálicas a partir de un archivo digital; con el cual, se construyen las partes desde capas finas de polvo metálico que van desde 0.030mm hasta 0.100mm. Estas capas metálicas son fundidas con uno o cuatro láser simultáneamente de 500 watts.
ACCIONES DURANTE LA PANDEMIA
De manera altruista y en asociación con otras cuatro empresas, AMMA3D lanzó la iniciativa COVID 3DMX en marzo de 2020, la cual ayuda a conectar a la oferta con la demanda de insumos médicos de una manera estandarizada.
Con la necesidad de caretas y cubrebocas, salieron muchos productos que no cumplían con las normas adecuadas. La asociación, en conjunto con otras del ramo biomédico y empresas del sector de ciencias de la vida, se aseguraba de que los que ofertaban el producto cumplieran con los requisitos para que llegara a las manos de un médico, informó López.
Además, sirvieron de apoyo a grupos de makers (quienes fabrican y donan equipo médico de protección contra el Covid-19), para profesionalizarlos en la creación de los productos. Señaló que, aunque este tipo de proyectos no se realizan a escala masiva, ayudarán a generar la consciencia en los participantes para industrializarse.
Respaldamos al grupo México Makers. Lanzamos una guía de buenas prácticas para que siguieran los lineamientos de fabricación. Actualmente, llevan más de 40,000 caretas donadas; y son alrededor de 2,000 makers en 28 estados de la república.
INDUSTRIA AEROESPACIAL
Para este sector, la manufactura aditiva es la principal proveedora de las materias primas o casting en un nivel muy avanzado y detallado. Este sólo requiere de operaciones de maquinado o acabado superficial para tener la pieza terminada, informó el especialista de Renishaw.
Se fabrican piezas funcionales que incluyen álabes de turbinas de motores, sistemas de combustible y álabes guía. La optimización topológica de estas piezas puede mejorar la funcionalidad y reducir el peso; ya que las piezas más ligeras contribuyen a que los aviones también lo sean y, por consiguiente, reducir el consumo de combustible.
Un ejemplo de ello fue la compra de equipos de manufactura aditiva por parte del gobierno de Estados Unidos para construir las refacciones para el Boeing F18, informó López. El principal nicho o caso de negocio que tiene la MA recae en la producción de piezas a bajo volumen, de alta complejidad y en las refacciones, resaltó.
SUMAN ESFUERZOS EN LA REGIÓN
Con el objetivo de llevar todas las tecnologías de manufactura aditiva al alcance de un mayor número de personas, se creó la Asociación Mexicana de Manufactura Aditiva y 3D (AMMA3D), con sede en Nuevo León. Creemos que, si las llevamos, ayudaremos al país a acelerar el proceso industrial, social y educativo hacia la era de digital, compartió el director.
Trabajan bajo el modelo de la pentahélice con instituciones académicas, gubernamentales, privadas, sociales y medioambientales; por ejemplo, entidades adjuntas al Conacyt, como el MADiT. Asimismo, con empresas dedicadas a distribuir equipos de manufactura aditiva, que proveen servicio y que fabrican equipos.
Para lograr la democratización del conocimiento, ayudan a las universidades a homologar conceptos para que todos los maestros enseñen bajo el mismo estándar; además, tratan de acercarse a las normativas de la industria.
En cuanto al mercado, señaló que es de gran ayuda para los distribuidores de estas tecnologías que los participantes en la industria y la población en general conozcan los alcances y limitaciones de la MA.
TENDENCIAS
La manufactura aditiva está evolucionando de manera exponencial cada día en todos los sentidos. La tecnología de materiales es esencial, porque entre más avance el material, mejores cosas puede hacer la MA, dijo López.
Un ejemplo de ello es la impresión 4D, que se refiere a la funcionalización de un material. Se imprime un material que, cuando se expone a una onda eléctrica o mecánica, cambia su forma y actúa por sí solo: son materiales inteligentes, explicó.
Además, hay una evolución constante en nanopartícuas, nanoimpresión de metales, polímeros y cerámicos, e incluso fabricación de nanomáquinas, todo aplicable en la MA.
En cuestión de diseño, se innova constantemente en la producción de geometrías más complejas y con texturas; las cuales permiten grabar códigos de identificación, marcas, etcétera.
Por otro lado, la manufactura aditiva, a diferencia de la sustractiva, no empieza de un bloque para hacer algo de menor tamaño; por lo tanto el desperdicio de material ronda entre el cinco por ciento; y ese, se recicla para otros proyectos a un costo menor que el proceso de reciclaje con otro tipo de manufactura.
Estoy involucrado en investigaciones sobre cómo sustituir componentes aeroespaciales fabricados con fibra de vidrio y carbono que terminan en la chatarra para sustituir con materiales biodegradables, añadió López. También, existen estudios que revelan que la MA afecta al ciclo de vida del producto, ya que esta se alarga con ciertas modificaciones.
En Renishaw, han observado una inclinación en aplicaciones hacia el diseño y desarrollo de productos más ligeros, piezas a la medida o customizadas, ahorro de la mayor cantidad de material, e implantes médicos. En cuestión de materiales, resalta el titanio, aluminio, acero inoxidable, cromo, cobalto, inconel y maraging steel.
PERSPECTIVAS
En una visión hacia los próximos cinco años, Sánchez describe a México como uno de los lugares donde se genera el mayor avance en estándares e implementación de proceso respecto a manufactura aditiva, manejos de polvos, implementación de la tecnología en diferentes industrias y sus implicaciones.
Todo esto debido al papel que tenemos como proveedores a nivel mundial, para cada una de las principales industrias, dijo. Desde el Laboratorio de Manufactura Aditiva en Apodaca, trabajan en lanzamientos que se darán a conocer en el expo Emo en Milán.
Después del crecimiento de manufactura aditiva en los 2000, y su baja entre el 2010 y el 2018, desde la AMMA3D, se estima que estamos en la curva de repunte en pocos sectores, pero que serán clave para la completa maduración de la manufactura aditiva en los próximos años, subrayó López.
Es por ello que, para el 2022, esperan lanzar una exposición específica para soluciones de manufactura aditiva. Queremos que sea presencial, para que sea interactiva y que todos los asistentes se vayan con su problema resuelto.
Además, están haciendo un esfuerzo para mapear las tecnologías que hay en el país y saber con exactitud cómo se ha avanzado en la materia. Finalmente, adelantó que lanzarán un proyecto para ayudar a personas con discapacidades visuales a aprender mejor con la ayuda de tecnología e impresión 3D y manufactura aditiva.
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