Habilitación del crecimiento sostenible con fabricación aditiva

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HABILITACIÓN DEL CRECIMIENTO sostenible con fabricación aditiva

Si pudiéramos mover bits y bytes alrededor del mundo en lugar de átomos, lo haríamos. Deberíamos. Si la fabricación global pudiera ser impulsada por una cadena de suministro digital, en lugar de una física, una cadena de suministro digital que se moviera casi a la velocidad de la luz, sin prácticamente ninguna logística de transporte ni huella de carbono, lo desearíamos.

Si prácticamente no hubiera desperdicio de material en el proceso de fabricación, también lo querríamos. Y si pudiéramos hacer productos más livianos, más fuertes, personalizados para cada aplicación… y más baratos… por supuesto, también lo querríamos.

Y, sin embargo, hoy en día, menos del 1% de la fabricación mundial utiliza fabricación aditiva, también llamada impresión 3D. Esto a pesar del hecho de que la fabricación aditiva permite una cadena de suministro digital que no solo brinda beneficios de sostenibilidad, sino que también satisface mejor muchas necesidades de los consumidores y hace posible nuevos tipos de productos en la industria aeroespacial, atención médica, automotriz, electrónica de consumo y más.

Pero las cosas están cambiando ... a un ritmo rápido y en función de las necesidades comerciales fundamentales. De hecho, diría que estamos en un punto de inflexión para la fabricación global. Un punto en el que las presiones masivas para mejorar las cadenas de suministro que no responden y mejorar los procesos de transporte y fabricación intensivos en energía del siglo XX se cruzan con una curva de adopción de madurez para la impresión 3D. Como diría Geoffrey Moore, estamos cruzando el abismo. De hecho, estamos construyendo muchos puentes sólidos y sostenibles para el crecimiento de la fabricación a través de ese abismo, y las empresas se están moviendo más rápido para cruzar.

Claramente, el status quo no está funcionando. Los fabricantes deben predecir la deman-

Según el informe del Departamento de Energía de EE. UU. De 2019 llamado “Fabricación aditiva: construyendo el futuro”, la fabricación aditiva podría reducir los costos de desechos y materiales en casi un 90% y reducir el uso de energía de fabricación entre un 25% y un 50%, en comparación con la fabricación tradicional.

da con meses de anticipación. Fíjese en los suministros para la construcción de viviendas y automotrices. ¡Incluso cafeterías! Esta es una situación muy difícil. Cuanto menos tengamos que predecir los meses impredecibles de antemano, mejor estaremos. Incluso cuando acertamos, estamos desperdiciando recursos. Según Global Efficiency Intelligence, alrededor del 22% de las emisiones globales de CO2 provienen de bienes y servicios comercializados internacionalmente. Tendremos que hacerlo mejor. En 2019, el Departamento de Energía de EE. UU. Publicó un informe llamado “Fabricación aditiva: construyendo el futuro”. Este no era el Departamento de Comercio, era el Departamento de Energía. Ese informe observó que, en comparación con la fabricación tradicional, la fabricación aditiva podría reducir los costos de desechos y materiales en casi un 90% y reducir el uso de energía de fabricación entre un 25% y un 50%. ¿Porqué es eso? Empecemos por los residuos y los materiales. La fabricación aditiva se compara con la fabricación sustractiva. Con el aditivo, agrega gotas de resina, gotas de filamento derretido o capas de polvo reutilizable para acumular y crear productos milímetro a milímetro. A veces incluso micrón por micrón. Hay muy poco desperdicio. Frente a la fabricación sustractiva, como el mecanizado CNC, en el que básicamente se corta el material que no se desea. Luego está el transporte. Hoy en día, gastamos miles de millones de dólares moviendo piezas por todo el mundo (en barcos, trenes y aviones, a lugares donde finalmente se ensamblan) y luego, a menudo, se envían nuevamente a los consumidores. La fabricación aditiva permite a las empresas enviar fácil y simplemente un archivo digital donde se necesite la pieza, y se imprime localmente. Y esto ya está sucediendo. Las compañías ferroviarias de Europa, como Deutsche Bahn en Alemania y Angel Trains en el Reino Unido, están imprimiendo muchas de las piezas de repuesto que necesitan cerca de donde las necesitan. La Armada francesa está probando esto en sus barcos, lejos de tierra. Si pudiéramos aumentar la escala de estas aplicaciones, podríamos tener un impacto aún mayor.

La fabricación aditiva permite a empresas como Angel Trains enviar fácil y simplemente un archivo digital donde se necesite la pieza, e imprimirla localmente, lo que reduce el envío físico de piezas.

Entonces, la pregunta es: ¿puede esta escala? ¿Podemos fabricar una amplia variedad de productos utilizando impresoras 3D y en grandes volúmenes en todo el mundo? Sí ... podemos, y esta es, en última instancia, la razón por la que estamos en este punto de inflexión. Es por eso que miles de millones de dólares han estado inundando recientemente los mercados de capitales en torno a esta tecnología. Es por eso que empresas como General Motors han estado haciendo apuestas multimillonarias en la fabricación aditiva durante los últimos dos años y han construido sus fábricas del futuro para incluirlas en todo el ciclo de vida de la producción. Entonces, sí, estamos ampliando las aplicaciones que podemos servir de manera efectiva con la fabricación aditiva. La clave son múltiples tecnologías de impresión 3D maduras, optimizadas para una amplia variedad de aplicaciones, respaldadas por una amplia gama de materiales rentables y de alto rendimiento. No se trata de los diferentes tipos de tecnologías como FDM versus lecho de polvo versus sinterización láser u otra tecnología. Cuando están bien diseñadas, muchas de estas tecnologías son notables por razones muy diferentes. La inyección de material, por ejemplo, puede proporcionar precisión a nivel de micras y combinar múltiples materiales hasta el punto en que podemos producir réplicas artificiales de órganos humanos para la planificación quirúrgica que salvan vidas. Los sistemas de lecho de polvo pueden proporcionar piezas a escala de producción ideales para una industria automotriz que busca cambiar la forma en que se construyen los automóviles, lo que es importante para el cambio a los vehículos eléctricos. Y gracias a los sistemas de impresión 3D impulsados por software como nuestra tecnología Origin P3, podemos desarrollar nuevos materiales poliméricos optimizados para aplicaciones específicas, con socios como Henkel y BASF, en semanas. Esto solía llevar años. En muchos casos, estos materiales para la fabricación aditiva son resinas, polvos y filamentos de extraordinario rendimiento. Fibra de carbono y materiales compuestos para aplicaciones de automoción. Polímeros resistentes al fuego, al calor y al humo para la industria aeroespacial. Metal de titanio para el sector sanitario. Y no hay una fórmula mágica. Necesitamos una variedad de sistemas y materiales, respaldados por software habilitado para la nube y la inteligencia artificial, y eso es exactamente lo que está sucediendo hoy. También estamos abordando la escala del mundo real. Experimentamos esto durante la

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pandemia, cuando las piezas de los equipos de protección personal se volvieron críticamente bajas en los hospitales de todo el mundo. Usando una aplicación de software basada en la nube, Stratasys creó una Coalición Covid de más de 100 compañías líderes, como Medtronic, Boeing, Schlumberger, Honda y Bayer, esencialmente creando un laboratorio de impresión 3D virtual, para imprimir más de 100,000 máscaras faciales en unas pocas semanas. hasta que el moldeo por inyección pudiera empezar a ayudar. Sin aditivo, no habría habido ninguno. También el año pasado, gracias a las sólidas y rápidas herramientas impresas en 3D, GM pudo fabricar más ventiladores en unas pocas semanas, en lo que en realidad eran líneas de producción de automóviles, que toda la industria fabricaba anteriormente en un año. TE Connectivity, el mayor fabricante mundial de conectores, ahora está recurriendo a la fabricación aditiva para lanzar nuevas líneas de productos de conectores en aplicaciones exigentes como la aeroespacial, con volúmenes de decenas de miles de piezas. Esto es simplemente una función de las tecnologías de impresión 3D como nuestro nuevo fluido de absorción selectiva, o SAF, y el ya mencionado Origin P3, llegando a un punto en el que pueden conectarse en red en flotas y funcionar las 24 horas del día, los 7 días de la semana con el tipo de rendimiento constante previamente reservado para los tradicionales. fabricación. En resumen, me gustaría ofrecer algunas reflexiones que me han compartido durante los últimos meses varios líderes empresariales mundiales, con quienes hemos tenido relaciones duraderas. Un ejecutivo automotriz de una de las compañías más grandes del mundo señaló que el futuro se trata de nuevos tipos de materiales y conectividad inteligente para sus sistemas de fabricación que solo pueden entregarse mediante fabricación aditiva avanzada, y no tradicional. Dijo que cambiará por completo la forma en que construyen automóviles. Un gran proveedor aeroespacial dijo que el futuro de nuestra vida en el espacio deberá basarse en la impresión 3D. No es posible seguir enviando productos y piezas de uso final a Marte y más allá. Él imagina el futuro en el que los sistemas de impresión 3D proporcionarán los elementos necesarios para colonizar y prosperar a medida que se expande el programa espacial. Y una de las empresas de Silicon-Valley más grandes del mundo, que toca la vida de casi cualquier persona con acceso a Internet, imagina una red distribuida de fabricación con impresoras 3D ubicadas estratégicamente en todo el mundo, interactuando con el inventario digital basado en la nube que se produce localmente, como- necesario. Entonces, la pregunta es, ¿podemos tener este tipo de crecimiento manufacturero global que sea sostenible? Creo que podemos. Los sistemas inteligentes de fabricación aditiva, conectados en red a una cadena de suministro digital y respaldados por la innovación de la ciencia de los materiales, están listos para crecer mucho más allá de la baja participación actual de la fabricación global. Sucederá utilizando menos desperdicio y energía, con un mejor rendimiento y un tiempo de comercialización mucho más corto. En última instancia, lo haremos mejor si hacemos las cosas de una manera más inteligente, aprovechando la tecnología de fabricación aditiva sostenible.

Rosa Coblens, Vicepresidenta de sostenibilidad de Stratasys