Trabajo de grado D.I -Propuesta de sistema productivo de muebles con manufactura aditiva. by Juan Camilo Quintero

memoria de trabajo de grado

PROPUESTA DE SISTEMA PRODUCTIVO ENTORNO AL USO DE LA TECNOLOGÍA DE MANUFACTURA ADITIVA, APLICADA EN MOBILIARIO AUXILIAR EN HOGARES DE LA CIUDAD DE BOGOTÁ.

Universidad Nacional de Colombia Facultad de Artes Escuela de Diseño Industrial bogotá

2019 - 3

estudiante:

Juan Camilo Quintero Martínez director:

David Ernesto Puentes Lagos

Proyecto de grado para alcanzar el título de: Diseñador Industrial Autor del proyecto: Juan Camilo Quintero Martinez jcquinterom@unal.edu.co Director del proyecto: David Ernesto Puentes Lagos Diseñador Industrial depuentesl@unal.edu.co

Institución Educativa: Universidad Nacional de Colombia Facultad de artes Escuela de Diseño Industrial Bogotá 2019-2 La información, datos e imágenes presentes en este documento dan cuenta del proceso de ejecución del trabajo de grado, los cuales son propiedad del autor y están protegidas bajo los derechos de autor académicos de la institución a la que pertenece, por lo cual no pueden ser usado, copiados ni reproducido total o parcialmente sin un previo consentimiento por escrito del autor.

Para ellas.

AGRADECIMIENTOS Un especial agradecimiento a todas las personas que apoyaron mi proceso de formación durante los años en la universidad. Cada profesor, amigo y compañero que formó parte de mi vida durante esta etapa es participe de alguna forma de este proyecto. Así, es necesario resaltar primero que todo el gran apoyo de mi director de trabajo de grado, el profesor David Ernesto Puentes como guía durante el proceso de trabajo, que junto a mis compañeros Sebastián Vargas y Daniel Hortua con sus aportes ayudaron al desarrollo del mismo. También quiero agradecer a Sebastián Medrano, Sofia Cadena, Daniela Cifuentes, Luis Carlos Amaya, Juan David Torres, Carlos Almadio, Alejandro Rincón, porque gracias a sus diferentes aportes este proyecto ha sido posible. Por último, pero no menos importante quiero agradecer a mi familia, ya que con su apoyo y comprensión ha sido posible alcanzar este logro.

INTRODUCCIÓN Con aprovechamiento de las tecnologías de prototipado actuales se han abierto nuevas posibilidades para el diseño y desarrollo de producto. Estas tecnologías que hoy en día han tenido un gran impacto en diferentes industrias como la arquitectura, la ingeniería y la salud, son capaces no solo de prototipar, sino que permiten la creación de productos con morfologías imposibles bajo procesos productivos convencionales. Por otra parte, en la industria del mobiliario hoy en día se están generando nuevas tendencias que exploran nuevas formas, materiales y texturas, con lo cual se busca innovar e incursionar en nuevos terrenos del diseño y por ende en nuevos mercados. La manufactura aditiva aplicada en el diseño de mobiliario permite realizar ejercicios de validación y comprobación de diseño tanto estético como funcionales, no obstante, también puede llegar a verse como un producto en sí, y de esta manera plantear organizaciones productivas que usen estas tecnologías dentro de su sistema de producción. Este proyecto busca el desarrollo de una línea de productos para hogar, donde la propuesta de valor esté enmarcada en el uso de impresión 3D dentro de la industria del mobiliario, aportando en la factibilidad de cualidades de diseño como la versatilidad, la modularidad, la personalización, la reducción y reemplazo de partes, entre otros beneficios.

Planteamiento

Exploración Desarrollo de productos

Gestión estratégica

Conclusiones 6

CONTENIDO Resumen Justificación Objetivos Alcances Metodología

Marco teórico Marco Referencial

Ordenar ideas Trabajo de identidad Voronoi Caracterización tecnológica y de materiales Caracterización de productos Proceso creativo Desarrollo de productos Repisas Mesas Butaca Modelo de negocio Cadena de valor Sistema de servicio Capacidad productiva Medio de interacción / página web Conclusiones Bibliografía Anexos

planteamiento del proyecto

RESUMEN La fabricación mediante manufactura aditiva brinda la posibilidad de tener piezas únicas, series pequeñas de producto y variabilidad en el material, esto permite que se pueda llegar a ofrecer productos personalizados, que exploren en la innovación de materiales y acabados, brindando así mayor valor estético y funcional al producto. Por otra parte, la capacidad de variar dimensiones permite llegar a diferentes mercados y a diferentes tipologías de producto. Las ventajas anteriormente nombradas con las tecnologías de manufactura aditiva, dan una posibilidad de incursionar como organización productiva de mobiliario brindando un factor diferenciador frente al mercado actual. El mobiliario apoyándose en elementos impresos en 3D ya se está ejecutando alrededor del mundo gracias al movimiento “Maker” que impulsó la tecnología, no obstante, el factor diferenciador que se le puede dar desde el Diseño Industrial es ver cómo gracias a la tecnología se puede plantear un modelo de servicio versátil, eficiente e innovador para el consumidor. Otro de los problemas sobre los cuales se busca reflexionar de forma rápida es sobre los costos y tiempos que requiere el uso de esta tecnología, debido a que usualmente los elementos fabricados con esta tecnología no buscan ser masivos. Esta exploración hay que hacerla a partir de proyecciones de los tiempos, costos de material y otras variables en la producción a escala. CONCEPTOS CLAVES

Additive Manufacturing, tendencia, mobiliario hogar, modular, impresión 3D, modelado por deposición fundida (FDM), diseño para el ensamblaje, reciclaje, termoplásticos, versatilidad, personalización, emprendimiento, mercado, diseño escandinavo, design for assembly.

JUSTIFICACIÓN Desde el Diseño Industrial se encuentra una pertinencia ligada al proceso de desarrollo de producto como parte de proponer un sistema que integre las tecnologías de prototipado rápido y el diseño para la manufactura. Todo lo anterior tiene relación directa con el quehacer del diseñador, buscando propuestas de valor diferentes a los productos que dan respuesta a las necesidades del mercado de vanguardia. El papel del diseñador también cumple con generar valor estético a los productos, teniendo en cuenta las dinamicas de consumo actuales, nuevos materiales y nuevas formas de relación entre el sujeto, el objeto y en algunos casos el objeto a contener. El trabajo se fundamenta desde dos ejes principales, el primero es el desarrollo de los productos, es decir, la construcción de productos desde la fase de exploraciones estético-formales hasta las comprobaciones de cargas y usabilidad. El segundo aspecto por desarrollar en el proyecto es el diseño de un sistema etratégico que resalte las propiedades diferenciadoras que ofrece la tecnología de impresión 3D dentro de una organización productiva. Con ello es posible hacer evidentes las capacidades del diseñador para generar valor al producto desde lo sistémico, el producto o los procesos. Demostrando así la importancia del diseñador como actor clave en organizaciones productivas que buscan competitividad.

OBJETIVO GENERAL Proponer sistema productivo entorno al uso de la tecnología de manufactura aditiva aplicada en mobiliario auxiliar en hogares clase media de la ciudad de Bogotá.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Identificar los aspectos diferenciadores y competitivos de la impresión 3D dentro de un sistema productivo. Evaluar las ventajas logradas con manufactura aditiva frente a las producciones con tecnologías tradicionales. Visibilizar las posibilidades que brinda el modelado paramétrico para el desarrollo de producto con manufactura aditiva.

ALCANCES El diseño y desarrollo de producto a nivel de detalle adecuado para llevar llevarlo a producciones reales requiere una gran cantidad de tiempo y esfuerzos en la optimización de los recursos, por lo cuál es necesario delimitar los alcances a partir de la temporalidad del semestre académico de 14 semanas. En cuanto a las posibilidades de desarrollo y experimentación en la transformación de los termoplásticos, es necesario aclarar que existe suficiente información que sustente el uso de plásticos reciclados en nuevos productos. Por tal motivo y por pertinencia es necesario dejar en estado teórico toda la exploración posible en la transformación del material, ya que en la practica esto puede significar procesos costosos y de tiempo prolongado. Para los alcances objetuales se planea entregar objetos con cierto nivel de comprobación, por lo cuál se busca diseñar mobiliario de baja complejidad que se ajuste a la experimentación dentro del cronograma, por lo cuál se decide de entrada trabajar alrededor del mobiliario auxiliar para hogar (repisas/mesa/silla).

METODOLOGÍA El planteamiento metodológico sobre el cuál se va a desarrollar el proyecto debe tener componentes lineales e iterativos, esto, debido a que el proceso de diseño de producto requiere elementos cíclicos de comprobación y validación del diseño, no obstante, un desarrollo estratégico y sistémico de la organización productiva requiere una linealidad y concatenación de elementos para lograr un planteamiento completo del proyecto. Desde la visión metodológica general se busca ir de lo particular a lo general en pro al diseño y desarrollo de producto, teniendo en cuenta elementos del diseño para la manufactura, con lo cual se busca una optimización de los procesos y las operaciones para el desarrollo de los productos. Para una ejecución metodológica se usa como referente la metodología del doble diamante, en la cuál se plantean fases convergentes de divergentes de información: Descubrir, Definir, Desarrollar y entregar. De forma paralela las metodologías deben ir acompañadas de herramientas y técnicas de

comunicación como la bocetación 2D y 3D que junto al modelado manual y digital complementarán las diferentes etapas de ideación. Estas técnicas son necesarias para la comprensión de la forma, el desarrollo del diseño en un primer nivel, no obstante, es necesario hacer hincapié en el desarrollo de modelos en computador, puesto que la aplicación metodológica de la tecnología para el desarrollo de producto es parte de los objetivos del proyecto. Luego, metodológicamente la planeación estratégica de la organización es fundamental para seguir generando valor a los productos a partir de la manufactura aditiva y todas las ventajas que pueda llevar consigo. Para ello es posible servirse de herramientas como el planeteamiento del modelo de negocio y la cadena de valor.

exploraciรณn

MARCO TEÓRICO Componente tecnológico

Industria 4.0 Los desarrollos tecnológicos a lo largo de la historia han posibilitado la exploración y aplicabilidad a mejoras en diferentes sectores del diseño de producto. El periodo industrial actual se denomina industria 4.0, y consiste en la digitalización de los procesos industriales por medio de la interacción de la inteligencia artificial con las máquinas y la optimización de recursos para obtener mayor rentabilidad dentro del mercado. Esto significa que están cambiando las infraestructuras tecnológicas y la forma en que consumimos nuevos productos, por ende, también transformará la forma en que se comercializan los productos. (Montesexto,2012) La industria 4.0 fusiona digitalmente diversas disciplinas garantizando la satisfacción del cliente y la personalización de servicios. Uno de los objetivos de esta revolución es la unión entre tecnologías digitales que permiten la creación de mercados inéditos y un mayor acercamiento entre los ofertantes y demandantes de los productos. Algunas de las ventajas que ofrece la industria 4.0 a través de la digitalización y el uso de plataformas conectadas son: • Una capacidad de adaptación constante a la demanda • Servir al cliente de una forma más personalizada •Aportar un servicio post venta uno a uno con el cliente • Diseñar, producir y vender productos en menos tiempo • Añadir servicios a los productos físicos • Crear series de producción más cortas y rentables

No obstante, a pesar que dicha revolución industrial se habla a niveles globales hay que revisar con minuciosa particularidad la situación en cada país. En el caso de Colombia se cuenta con una industria desactualizada entre unos 60 a 40 años aproximadamente frente a las grandes potencias tecnológicas del mundo. Por tal motivo es un reto totalmente vigente el buscar oportunidades de actualizar las dinámicas de producción y consumo. A pesar de ser un reto bastante ambicioso el hecho de querer saltar de la industria 1.0 a la 4.0 es totalmente válido para lograr nuevos desarrollos de producto, nuevos mercados y el fortalecimiento de la economía local. (Gutiérrez,2017)

Fabricación Aditiva (FA) Es un proceso por el cual un archivo 3D es convertido en un objeto físico mediante la adición capa por capa de material. Este material puede ser plástico, resina, metal, papel y muchos más. Es usual el uso de el termino “Impresión 3D” al momento de referirse al proceso de fabricación con manufactura aditiva. El término Fabricación Aditiva típicamente refleja un uso más profesional de dichas tecnologías mientras que Impresión 3D es usado como un término más amigable para abrir estas tecnologías de fabricación a una audiencia mayor. Otros términos también usados como sinónimos son Prototipado Rápido, Fabricación Digital Directa o Fabricación 3D. (Sculpteo,2018) El principal beneficio de crear un objeto a través de la Fabricación Aditiva es que cada unidad cuesta lo mismo, haciendo realmente accesible producir una unidad o varias. Por otra parte el hecho de poder variar las morfologías mediante el archivo digital permite la fabricación personalizada de elementos, pequeñas series y variables en el material, por lo cual se vuelve una propuesta bastante diferenciada a las corrientes de producción tradicionales.

Tipos de manufactura aditiva

La manufactura aditiva por la amplitud de su término ha resultado en diferentes tecnologías que la componen y usan diferentes materiales, las cuales son:

• Fotopolimerización: Un depósito líquido de resina fotopolimérica es curada mediante exposición selectiva a la luz (via láser o por proyector), lo cual inicia la polimerización y solidifica las áreas expuestas.

• Fusión de lecho de polvo: Materiales en polvo son selectivamente consolidados al fundirlos juntos usando una fuente de calor, como láser o rayo de electrones. El polvo no fundido que rodea la pieza consolidada actúa como material de soporte para características adicionales. • Inyección por aglutinante (binder jetting): Agentes líquidos de unión son selectivamente aplicados en pequeñas capas de material en polvo para construir piezas capa por capa. Los aglutinantes incluyen materiales orgánicos e inorgánicos. Las piezas metálicas o cerámicas son, por lo general, llevadas a un horno luego de ser impresas. •Inyección de material (material jetting): Gotas de material son depositadas capa por capa para la fabricación de piezas. Variaciones comunes incluyen chorros de resina fotocurable y curado con rayos UV, así como chorros de materiales fundidos que luego se solidifican a temperatura ambiente • Laminación de hojas: Láminas de material son apiladas y laminadas juntas para formar un objeto. El método de laminación puede ser adhesivo o químico (papel, plásticos), soldadura ultrasónica o soldadura con bronce (metales). La zonas que no se necesitan son cortadas, capa por capa y eliminadas luego de que el objeto está terminado • Extrusión de material: El material es extruido a través de un cabezal, para formar modelos de múltiples capas. • Deposición directa de energía (ded): Polvo o alambre es alimentado en una superficie donde se adhiere mediante una Fuente de energía, como láser o haz de electrones. Es, en esencia, una forma de soldadura • Hybrid: Deposición de metal por láser (una forma de DED) es combinada con mecanizado CNC, que permite la manufactura aditiva y sustractiva en una misma máquina.

Impresión 3D También existe una corriente que usa la terminología de Manufactura aditiva de una forma más general que engloba las diferentes tecnologías, mientras que se usa específicamente el término de impresión 3D para dicha tecnología que realiza modelos o piezas finales de una forma rápida pero limitada, por lo cual se relaciona más con prototipos o modelos finales de producto. (Mizar,2016)

No obstante se han desarrollado productos sustentados en la producción mediante el uso tecnológico con la apropiación del término de impresión 3D, cómo se hará evidente en el marco referencial, ya que las diferencias de uso en dichos términos no estás tan delimitadas y se sobreponen

Sistema de producción El sistema productivo, o sistema de producción, es un proceso físico mediante el cual se transforman uno o varios insumos de entrada (inputs) en elementos de salida (outputs) mediante procesos productivos, obteniendo un incremento de utilidad o valor económico al producto resultante. (Carro Paz, R., & González Gómez, 2007). Así también es categorizable en diferentes tipos de sistemas de producción puesto que al nivel organizacional no todas las empresas de dedican a la producción de bienes, por lo tanto encontramos 3 principales categorías: Producción de bienes, producción de servicios y producción mixta.

(Imagen 1.1)

http://wimprove.es/que-es-un-sistema-productivo/

• Producción de bienes: aquellas organizaciones que concentran su estrategia productiva hacia la manufactura de bienes para la venta. Usualmente el contacto con los clientes es casi nulo, puesto que no ofrecen ningún servicio. • Producción de servicios: Son las organizaciones que se encargan de ofrecer servicios a los consumidores. A Pesar que puedan existir productos mediadores en el servicio, el objetivo final de la organización es otro. • Producción mixta: Se refiere a las organizaciones que complementan sus productos con servicios que se conectan y hacen más completa la experiencia que vive el usuario con el producto

Tipos de sistemas de producción

• Producción por trabajo: se realiza después de recibir un pedido y es común en empresas que necesitan un uso intensivo de mano de obra y recursos, como es el caso de la industria de los astilleros. También algunas pequeñas empresas se rigen por esta forma de producción. Antes de que el comprador dé su conformidad, la empresa envía un informe con el coste total del encargo, materiales necesarios, planificación y las posibles incidencias que se pueden dar. • Producción por lotes: prevé una utilización de mano de obra estándar y la salida al mercado de una cantidad limitada de productos con unas características homogéneas denominadas, genéricamente, lote. Esta forma de producir es propia de las empresas pequeñas o medianas, e incluso de antiguos artesanos que han dado el salto hacia la producción estandarizada. Es rentable en el caso de productos de un alto valor añadido porque, aunque funciona mediante moldes homogéneos, las cantidades que se producen son pequeñas. • Producción en masa: parte de la idea de que hay que producir mucho para poder vender barato. Por lo tanto, se consiguen cientos o miles de productos idénticos y se consigue una rebaja en los costes de producción, tanto por la incorporación de nuevas tecnologías como por la racionalización de la actividad de la mano de obra. En consecuencia, la cadena de producción funciona durante un periodo de tiempo que, en principio, es indefinido, aunque se pueden establecer turnos de descanso cada día. • Producción de flujo continuo: Es una evolución de la producción en masa, con la principal diferencia de que aquí la cadena de producción funciona ininterrumpidamente las 24 horas. El principal hándicap, más que en el proceso de producción, está en la posibilidad de conseguir salida comercial a los bienes. Por lo tanto, solo se opta por este método cuando se trata de industrias con una muy alta rotación de producto o cuando el perjuicio de detener la producción durante un turno sería claramente mayor que mantenerla. (Chase r., Jacobs f., & Aquilan, 2005)

Modelado paramétrico El modelado paramétrico permite la creación de modelos tridimensionales en software de computador por medio de parámetros exactos, no obstante la correlación de los parámetros permite que al modificar alguno de los parámetros dados, los otros se adapten a este, volviendo así las piezas dinámicas y fácilmente editables a comparación de otros tipos de modelados. Existen varios niveles de parámetros, organizados jerárquicamente que afectan en diferente medida a los elementos del modelo. Con ello se logra identificar los elementos variables más determinantes para dar forma al objeto sin que pierda el objetivo funcional, de tal manera se pueden establecer rangos dinámicos de cada parámetro. Los rangos más comunes y de fácil creación y edición son los de tipo y ejemplar. Pero también están los que, ubicándose en un nivel superior, pueden compartir información entre ellos. Los parámetros globales sirven para compartir información e insertar fórmulas en los valores de un parámetro, se utilizan para planificar, clasificar y filtrar información del modelo y son exclusivos del archivo con el que estamos trabajando, es decir que no son compartidos. Los parámetros de proyecto como su nombre lo indica, son aquellos que se pueden añadir a categorías o elementos en un modelo, su creación se limita al archivo con el que estemos trabajando mientras que si queremos poder utilizar los mismos en otros proyectos deberemos crearlos como parámetros compartidos. (Albornoz, 2018)

Componente objetual

El mueble La definición de mobiliario hace referencia al conjunto de muebles pertenecientes a un determinado espacio, sirviendo para las actividades que desarrollan las personas. Desde un análisis etimológico de la palabra “mueble” se encuentra que proviene del latín mobilis que significa “que se puede transportar”, con ello hacían referencia a la categoría objetual de todo lo que no es fijo en un espacio. (Conceptodefinicion.de, 2019). Esta posibilidad de movimiento permite distintas configuraciones de los espacios, además por ser una categoría tan amplia de objetos pueden estar ubicados y categorizados en interiores, exteriores, de oficina, de hogar, público, privados,entre otros. Algunos de los objetos dentro de esta categoría pueden ser sillas, mesas, estanterías, mostradores, escritorios, sillones u otro tipo de muebles. El concepto de mobiliario excluye toda máquina o aparato, como por ejemplo los ordenadores, teléfonos o electrodomésticos. Para fines prácticos se busca limitar el termino de mueble a aquellos objetos que contribuyen a la composición material de un espacio, y que apoyan su confort y su habitabilidad.

Las tipologías del mueble en la arquitectura doméstica. El mueble posee una capacidad compositiva dentro de los espacios, y esta capacidad es innata al objeto. Los objetos poseen una diversidad de relaciones con otros muebles, con el espacio y principalmente con el ser humano que los habita. Por tal motivo el mueble es un fiel comunicador de un lugar, una persona, una cultura y una época, por ello debe ser ubicado en dimensiones espacio - temporales, para tener un carácter completo de lo que es y no una vaga que nos brinda solo la materia del mueble. La construcción de categorías de mobiliario es posible a partir de diferentes rasgos según sea el uso de dicha clasificación, por tal motivo tiene un carácter abstracto, el cual está cargado de elementos identitarios. (Leal, 2017) Así pues es posible decir que se puede servir de elementos del mobiliario para clasificar por: material, epoca, tiempo de uso, peso, volumen, costo, flexibilidad dentro del espacio, tendencia, estatus, entre otros aspectos, todo ello depende de los rasgos de los cuales se quiera servir para su clasificación.

Mobiliario auxiliar Por otra parte hay que hacer claridades sobre la tipología de mobiliario a desarrollar en el proyecto: El tipo de mueble es determinado por distintos factores, entre los cuales es posible definir cantidad de tiempo del usuario con el mueble, carga visual del mueble y la dependencia con otros muebles. El mobiliario auxiliar dentro del hogar es aquel tipo de mobiliario que permite realizar acompañamiento a ciertas actividades, no obstante no es indispensable dentro del espacio. También es importante aclarar la diferencia que se tiene frente a el mobiliario complementario, puesto que el mobiliario complementario tiene también funciones de amplificar y/o resaltar otros muebles de mayor importancia categórica. Dentro de la categoría de mobiliario auxiliar podemos encontrar mesas, comedores, sillas, cómodas, entre otros, que por lo general tienen un tamaño más reducido que los muebles principales, además su carga visual y relevancia en el espacio es menor, así mismo suele ser la frecuencia de uso.

Componente de servicio y usuario

Service Blueprint Esta metodología de diseño permiten visualizar los procesos y especificaciones que conllevan la prestación de un servicio en específico, ya que gracias a ello es posible identificar cómo puede la mejor forma de interactuar entre empleados y clientes, y la manera en que los sistemas y las actividades que se realizan tras bambalinas apoyan estas interacciones y fortalecen la experiencia brindada al usuario. (Pérez.,Quiñones, 2015) Uno de los objetivos del diseño de servicios es la fidelización de la marca con el cliente, y así mismo buscar el mayor rango de beneficios tanto para el cliente como para la organización.

Flexibilidad Según el diccionario de la real academia española se define un elemento flexible como aquél que es susceptible a cambios o variaciones según las circunstancias o necesidades. Esta flexibilidad en el campo del diseño tambien puede hace referencia a la capacidad de un elemento se transformarse según la necesidad del usuario. El objeto puede ser flexible en el contexto, la función o en su uso.

Modularidad Es la capacidad que poseen algunos elementos con función propia para poder ser agrupadas de distintas maneras con otros elementos constituyendo una unidad mayor. Estos módulos tienen relación directa y/o complementaria. En el ámbito del diseño la característica de modularidad facilita la interacción con el usuario, la factibilidad productiva y así mismo la reducción de impactos ambientales del producto.

Componente ambiental

Cierre de ciclos Con el cierre de ciclos se hace referencia a la capacidad técnica del sistema para incorporar materiales reciclados a la línea productiva, y así poder generar productos con niveles de ecoeficiencia.

Termoplásticos Son aquellos plásticos que se funden a presión y temperatura adecuadas y que poseen una estructura química capaz de volver a un estado maleable para su posible reciclaje con relativa facilidad. Los termoplásticos de uso más común son el PET, PEAD, PVC, PP, PS. En su contraparte los plásticos termoestables son aquellos que después de su procesamiento industrial, presentan cambios en su mayoría irreversibles en su estructura química, lo cual hace que su reciclaje no sea posible de la misma manera, sino que por métodos químicos y que no son 100% efectivos ni responsables ambientalmente.(Toledo,2013)

Reemplazo de partes El reemplazo de partes del producto por medio de un servicio brinda mayor satisfacción al cliente, mayor eficiencia en el uso de recursos y menos contaminación al ambiente. Así mismo, introduce un nuevo paradigma a la cadena de consumo y producción, al requerir importantes innovaciones tecnológicas, organizacionales y cambios culturales.

MARCO REFERENCIAL A partir de este marco referencial se busca tener ejemplos bajo los cuales sustentar la validez y pertinencia de la exploración tecnológica y de emprendimiento apoyados en las tecnologías de manufactura aditiva. La industria 4.0 ha posibilitado nuevos servicios y modelos de negocio aprovechables en diferentes mercados, como el arte, el calzado y el campo mobiliario, logrando así nuevas visiones para explorar dentro del diseño industrial. A pesar de que son demasiadas las referencias posibles, por cuestiones prácticas se mostrarán los casos de estudio más pertinentes.

Arte

Joris Laarman Holanda 1979

Es un diseñador holandés referente en el mundo del diseño y el arte, debido a su experimentación y apoyo sobre las tecnologías de fabricación emergentes. “En nuestro trabajo, tratamos de capturar algo de esa magia. Usando tecnología emergente para trabajar en objetos y un lenguaje visual del futuro, damos pequeños saltos en ese proceso evolutivo.” Joris Laarman

Imagen: https://www.jorislaarman.com/about/

Joris Laarman - Bone Chair | 2006 (MOMA)

Este diseñador/artista sirve en doble vía como referente, debido a que incorpora todos los elementos de las tecnologías emergentes dentro de su estudio, lo apropio y sustenta sus diseños pensando en la tecnología a usarse. Esta mezcla entre el diseño y las posibilidades estéticas que se pueden logran con las nuevas tecnologías brindan un valor diferenciador a las obras del artista. La otra vía visible como referente es la consolidación de toda una estructura organizacional y un modelo de negocio a partir del uso de las tecnologías de la industria 4.0. Dicho uso tecnológico aunque puede aumentar algunos costos productivos y en general trabajar en pequeñas series o piezas únicas permite compensar con el valor estético y de nuevos usos que con otras tecnologías no se puede lograr. Así pues, puede este considerarse un diseño de poca adquisición o de élite.

En síntesis, este diseñador referente nos muestra las posibilidades de diseño y desarrollo hacia las cualidades del producto y hacia el diseño de la organización, dando así un valor competitivo frente a otras obras o productos.

Thallus- Zaha Hadid

Zaha Hadid Design

Bagdad 1950 - Miami 2016 Fue una arquitecta anglo-iraquí, procedente de la corriente del deconstructivismo. En esta ocasión mediante el uso de software paramétrico generó un montaje artístico de más de 2 metros de altura, donde apoyándose en manufactura aditiva automatizada logró resultados de una sola pieza. Contribuyendo así a la calidad estética y estructural de montaje. Este referente contribuye a pensar la forma a otras escalas, donde los procesos productivos convencionales usualmente no se compromete y mucho menos para piezas unicas. Allí es donde incide otro de los valores del uso de las tecnologías emergentes: en la escala, en lo orgánico, en el tipo de material, entre otras posibilidades.

Calzado

Formlabs Formlabs junto a New Balance lanzaron al mercado un producto apoyado en la manufactura aditiva. Este calzado personalizable brinda una nueva experiencia de producto a los usuarios donde es posible llegar a una personalización de ciertas variables según sea el tipo de calzado que el cliente quiere y sus propias características, como tamaño del pie y peso.

Dicha alianza entre las empresas asegura el rumbo que están tomando las industrias hacia unas estructuras productivas. Es allí dónde el diseño industrial debe estar presente llevando la pauta de esos nuevos diseños, no únicos, sino personalizables. Diseños que bajo rangos dados por el diseñador el consumidor pueda jugar a tener productos tan únicos como él. El diseñador del futuro debe delegar (de forma supervisada) la tarea del diseño al mismo consumidor. “La impresión 3D ofrece la libertad de producir de forma asequible estructuras complejas y personalizadas. New Balance entendió este potencial, pero necesitaba una forma de mover la tecnología de la creación de prototipos a la producción a escala, y encontrar un material adecuado para el uso final en el calzado” Formlabs Es necesario primero reconocer el valor que posee las nuevas tecnologías de producción, ya que estas también modifican la forma en la que consumimos. Una vez este reconocimiento que New Balance entendió, es posible empezar a pensar en cómo escalar esta tecnología y que partes del nuevo producto son susceptibles a estos cambios tecnológicos. El equipo de consultoría de Formlabs colaboró estrechamente con New Balance de principio a fin para crear un flujo de producción continuo, desde características de software personalizadas hasta soporte en el sitio, cadena de suministros y más: (Formlabs, 2019) • Desarrollo material • Flujo de trabajo de producción • Logística • Software • Soporte en el sitio

https://formlabs.com/customer-stories/newbalance/

Reebok La gran empresa de calzado no quería quedarse atrás con la implementación de nuevas tecnologías de manufactura dentro de su cadena productiva como ya lo venía haciendo Nike y Adidas, por ello lanzó una línea de calzado personalizable a partir de impresión 3D donde con ayuda de la experimentación de materiales lograron beneficios de usabilidad y de estética al mismo tiempo. Estos zapatos cuentan con una suela exterior de alto rebote, algo que anteriormente no se podía hacer con suelas de goma. Esto permite que se conserve más energía con cada paso y beneficie a las actividades deportivas. (Lord,2018) La principal ventaja destacada por Bill Mcinnis jefe de desarrollo de la empresa norteamericana, es la capacidad que se adquiere en la producción en su variabilidad de volumen productivo, pudiendo pasar de producir un millón de pares a producir tan solo cien o menos sin tener mayor dificultad. Así pues ya se cuenta con una producción más rápida y personalizada hacia los clientes, lo cual le brinda mayor valor al producto y a las capacidades de la empresa de responder a cambios.

Mobiliario

Rio Rio es un conjunto de mesas y sillas parcialmente impresas en 3D que utilizan algoritmos matemáticos para garantizar que cada pieza sea única. La colección combina artesanía tradicional de muebles con técnicas de fabricación aditiva de vanguardia. El diseño pertenece a dos estudios de diseño: Studio INTEGRATE y Morgan estudio. (Benedicto,2016). Las variaciones de diseño en este caso no están dictadas únicamente por la variabilidad de estructura que se puede lograr mediante la impresión 3D, sino que también en los acabados, maderas y textiles usados en el resto del mueble, para así lograr diseños personalizados pero a su vez bajo una misma estructura de diseño.La colección de muebles puede ser catalogada como mobiliario auxiliar debido a su tamaño y funciones.

3D Printed table- Aleksa El estudio de diseño londinense Aleksa presentó en 2017 este diseño asistido por tecnologías 4.0 en francia. Su fabricación es mediante el fresado en CNC de la superficie de nogal, mientras que sus patas están fabricadas mediante impresión 3D, lo cual le dan un aspecto futurista y desafiante. Los retos para el estudio de diseño fueron principalmente la resolución de los ensambles entre los materiales, no obstante el modelado y asistencia de los software paramétricos permiten altos niveles de fidelidad entre el diseño en computador y el prototipo resultante.

The new raw

The New Raw es una organización alemana ubicada en Holanda que trabaja para cerrar los ciclos de materiales y fortalecer la producción local utilizando un enfoque abierto y sin escala que se basa en la investigación de materiales, el diseño digital y la fabricación (TNR,2016)

El reciclaje de plásticos a través de las nuevas tecnologías productivas les permitió la consolidación de un modelo de negocio sustentable, puesto que usan materia prima sin costo y han desarrollado gran variedad de proyectos a gran escala como mobiliario urbano y montajes artísticos. Por otra parte gracias al enfoque ambiental de la organización han logrado obtener financiaciones y premios por parte de entidades gubernamentales (DW, 2019)

Rio

Aleksa Studio

39 The new raw

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desarrollo de productos

Ordenar las ideas Como medida para dar una primera impresión visual de la importancia de los conceptos dentro del proyecto, y saber así la carga con la que se busca que cada concepto influya dentro del proyecto se opta por el desarrollo de una nube de ideas, con la cual se establecen jerarquías de tamaño según sea la pregnancia que se desea de dicho termino dentro del proyecto. Como conclusión de esta exploración es posible afirmar que el grueso del proyecto busca la exploración de la tecnología al nivel productivo/organizacional, de allí surgen otras exploraciones posibles gracias a la tecnología. Los conceptos de mobiliario, voronoi, reciclaje, entre otros, están supeditados a la tecnología y resultan como subtemas, que a pesar de su importancia para el proyecto no se espera una profundización muy extensa dentro del desarrollo del mismo. Varios de los conceptos presentes dentro de la nube de ideas son elementos deseables desde el comienzo del proyecto, que además de ayudar a delimitar los alcances, son importantes como herramientas sobre las cuales impulsar el proceso de innovación y desarrollo, no obstante no significa que necesariamente todos estos deban estar presentes y explicitos en el resultado final.

Nube de ideas- Elaboraciรณn propia.

Trabajo de identidad Luego de un proceso de ideación bajo el cual se desea mostrar y resaltar las propiedades de la tecnología bajo las cuales se va a plantear la propuesta de valor la organización se piensa en el uso de concepto Voronoi. El concepto matemático de diagramas de Voronoi hace referencia a un modelo de interpolación de puntos, comúnmente usado en el modelado paramétrico para la estructuración de objetos, reduciendo volúmenes sin perder resistencia estructural en los objetos. ( Perea, 2019) Por otra parte mediante la búsqueda de referentes gráficos, las empresas que tienen cierto enfoque de I+D o aporte tecnológico se orientan hacia gamas de color azules, grises y negras, buscando cierta elegancia y vanguardia en su estética. También se sirvió del uso de elementos gráficos del mobiliario como la silueta lateral de una silla para estructurar el logotipo. Con estos conceptos se llegó a la siguiente respuesta gráfica como isologo, con la cual se pretende dar fuerza a la intención como empresa

Además con el eslogan de “habitar con tecnología” se quiere lograr brindar una apropiación al cliente de la empresa y decirle de una forma directa, que el mueble como elemento habitable y que forma parte de la identidad de su dueño, junto con la tecnología tiene la capacidad de ser único y personalizado. Se busca que la propuesta de valor de la empresa esté enfocada hacia que el mismo consumidor también se haga partícipe del producto que consume y de alguna forma se convierte en diseñador de lo que desea del producto. Por otra parte se propone el uso de la silueta interna del logotipo como elemento identitario para uso a manera de isotipo, es decir, a manera de imagen icónica y simbólica de la empresa. Esto con el fin de no saturar la carga visual de todos los elementos de la organización con el isologo.

Voronoi Una de las principales características del uso de la tecnología para la conformación de la propuesta de valor del modelo de negocio son las formas que se pueden lograr solo por estos procesos, lo cuál permite la creación de piezas unicas a precios razonables en relación tiempo de producción y cantidad de material. Las estructuras Voronoi provienen de un modelo matemático en el cual se busca la optimización y estructuración del objeto, además de prestar un alto valor estético a los objetos, por lo cual se decide el uso de dicha morfología para la conformación estética/estructural de los productos. Este tipo de modelos se utiliza ampliamente en software paramétricos, que mediante distintas variables es capaz de generar formas optimizadas con dicho patrón. En este caso re realizaron pruebas de software Rhinoceros + Grasshopper para aplicar el algoritmo de variables sobre una superficie curva.

47 Algoritmo de grasshopper aplicado a superficie en espiral - Rhinoceros

Caso de desarrollo Las opciones de diseño para la manufactura aditiva pueden ser tan amplias y variadas como la plataforma tecnológica lo permita, así que la revisión de referentes fue posible encontrar el uso de esta tecnología en la fabricación de objetos a gran escala como vehículos de transporte o espacios arquitectónicos como puentes o paredes. No obstante, esta tecnología no está igual de adaptada a las necesidades industriales en Colombia, y por ende tampoco se acostumbra desde la academia a mostrar la importancia y relevancia de desarrollo que ha tenido a nivel mundial. En la universidad y en mi propio alcance únicamente se cuenta con máquinas de pequeño formato, además por el corto tiempo de exploración fue necesario limitar el diseño solo a ensambles para los muebles, pensando así en elementos livianos, estéticos con reducción de tiempos de producción, reducción de material y reducción de piezas. Todo este diseño de ensambles debe darse de manera iterativa y consecutiva en la complejidad del mueble, ya que de esta manera se aprende de procesos anteriores y se va avanzando en la complejidad del mueble que se va a desarrollar, así pues se establecen unas categorías de complejidad según el nivel de carga de los muebles.

Nivel de complejidad Repisa: Se debe tener en cuenta el ensamble a otro material, la resistencia a la carga contante y los puntos de tensión de la carga. Sin mayor interacción Física con el usuario

Mesa: Se debe tener en cuenta el ensamble a otro material, carga física en diferentes puntos, posible movimiento, interacción con diferentes elementos y contacto físico medio con el usuario, debe generar estabilidad

Butaca: Carga contaste en diferentes direcciones, movimientos de presión y arrastre, resistencia al impacto, tensión estructural y contacto físico contante con el usuario.

Caracterización de la tecnología Dada la gran variedad de máquinas de impresión 3D se pueden obtener diferentes tiempos de impresión, calidades, dimensiones o variedad de materiales, por ello se hace necesaria una caracterización de la máquina que se va a usar para desarrollar los prototipos. Los resultados obtenidos también dependen de los software de laminado usados para la preparación de los archivos, en este caso se usa Cura, ya que es un software de uso libre y brinda la capacidad de personalizar todos los parámetros necesarios para optimizar y mejorar la calidad de impresión según sea la necesidad.

Costo de la máquina: Al rededor de 220 Dolares. Volumen de impresión : 220 mm x 220 mm x 220 mm Posibles materiales de impresión: Velocidad de impresión: Hasta 100 mm/s Diámetro del filamento: 1,75 mm Materiales compatibles: PLA, TPU, ABS, PET, PETG, NYLON, PC, PVA, HIPS, PP

Características Anet A8

Caracterización de materiales De la misma manera en que se caracteriza la máquina a usar se ve necesario mostrar las caracteristicas de los materiales con los cuales se va a realizar los prototipos ya que según sean estos es posibles obtener diferentes acabados y carácteristicas físicas. PETG (Tereftalato de polietileno + Glycol) El PETG es un material menos rígido (más elástico) que el PLA: es más fácil doblarlo y es menos frágil que el PLA. También es menos rígido que el ABS, pero en este caso la diferencia es mucho menor. Además presenta mejor resistencia a los golpes, los esfuerzos y «es más difícil de romper» tanto que el PLA como que el ABS. También es un material aprobado para el uso de alimentos, reciclable, resistente químico y puede presentar diferentes niveles de transparencia. PLA (ácido poliláctico) El ácido poliláctico es un es un polímero biodegradable derivado del ácido láctico. Se fabrica a partir de recursos renovables al 100%, como el maíz. Es más hidrofílico que el polietileno, ya que tiene una densidad más baja. Es además estable a la luz U.V. siendo más difícil su decoloración. En cuanto a su inflamabilidad, es demasiado baja. Es el material de mayor facililidad de impresión gracias a su estabilidad térmica.

Proceso de bocetaciรณn

Desarrollo de prototipos Repisa # 1 En la primera exploración formal se decide el diseño de un pie de amigo que sostenga el entrepaño, evitando así el uso de tornillos de ensamble. Proceso de desarrollo: En la primera iteración se desarrolla un diseño de pie de amigo con un lenguaje hibrido, en el cual se conserva una base ortogonal pero también se empieza a aplicar estructuras voronoi. Con ello se empieza a probar con una altura de capa de 0.3, una velocidad de 45 mm/s y un relleno del 10% para obtener finalmente una impresión de 5 horas de duración. en la segunda iteración se trata de aumentar la velocidad de desplazamiento, sin hacer modificaciones a la forma, con lo cual empieza a haber un arrastre del material en fundición. Además, se trató de disminuir el diámetro de la estructura Voronoi y esto genera que el material no se adhiera correctamente junto con la velocidad deseada. Para el tercer prototipo ya se ha hecho la modificación de hardware, en la cual se ha cambiado la boquilla para obtener mayores alturas de capa, y por lo tanto menor duración de impresión. En este caso se consiguieron impresiones de aproximadamente 1 h 48 min, junto con la reducción de la densidad estructural del Voronoi.

En la última prueba se hace una reducción de los perímetros a 1, lo cual hace que se reduzca el peso de la estructura, también se mantiene la altura de capa a 0,5 mm. Con ello se consigue que el tiempo de impresión de cada ensamble sea de 45 min. Además, también se decide probar la impresión de varios ensambles en el mismo formato, con el fin de aprovechar más el tiempo.

Primer prototipo

Tercer prototipo

Segundo prototipo

Cuarto prototipo

Impresión Múltiple

Altura de capa 0.5 mm Cantidad de material 15 g de material Tiempo 52 min

PARÁMETROS FINALES DE IMPRESIÓN

Velocidad: 40 mm/s Retracción: 1 mm a 30 mm/S Relleno: 5% Perimetros: 1

Repisa # 2 En la segunda exploración formal se decide el diseño de un pie de amigo que sostenga el entrepaño pero que no esté supedidado a una dirección, sino que sea posible un uso más intuitivo sin posibilidades de error. Proceso de desarrollo: En esta exploración estética se buscó un diseño más orgánico, con lo cual se jugó con la sinuosidad de las curvas. En el primer prototipo existieron errores de calibración de la máquina, debido a que no estaban debidamente tensionadas las correas, por otra parte se hizo una estructura Voronoi bastante delgada, lo cual hizo que se quebrara y no soportara ninguna carga. Para la segunda exploración se aumentó bastante el diametro de la estructura, no obstante tambien aumentó el peso y el tiempo de impresión, ya que se imprimió con 2 perimetros a una altura de capa de 0.3 mm y una estructura de relleno de 10%. El tiempo de impresión fue de 3 horas 30 min. En la tercera prueba se hizo modificaciones en la forma para lograr reducir el peso del ensamble, y así mismo se redujo el diametro de la estructura. no obstante volvío a perder resistencia y la estructura dificultó el incorporar tornillos para el anclaje. Finalmente para el cuarto prototipo se usó PETG como material de impresión, se imprimio en 1 perimetro a altura de capa de 0.5 mm se aumentó el diametro de la la estructura para aumentar así su resistencia.

Primer prototipo

Segundo prototipo

Tercer prototipo

Cuarto prototipo

Altura de capa 0.5 mn Cantidad de material 22 g de material Tiempo 1 h 12 min

PARÁMETROS FINALES DE IMPRESIÓN

Velocidad: 40 mm/s Retracción: 1 mm a 30 mm/S Relleno: 0% Perimetros: 1 Temperatura: 230

Repisa # 3 Para el tercer desarrollo de diseño se plantea una hibridación de elementos de los anteriores diseños, ya que se empieza a partir de la morfología del primer diseño, pero mezclando la forma de unión a la madera del segundo diseño. Proceso de desarrollo: Para el diseño de esta propuesta se comenzó por triangulaciones estructurales y lenguajes simétricos que dieran un lenguaje estético diferente a los anteriores. El primer prototipo se imprimió a una altura de capa de 0.3 mm con una velocidad de 45 mm/s pero su calidad fue mala debido a el pequeño diámetro de la estructura. También se tuvieron problemas con la densidad y ubicación de la estructura y la entrada de los tornillos. Para el segundo prototipo se logró reducciones de estructura y aumento en el diámetro de esta. También se mejoró la calidad de impresión, no obstante, el tiempo de impresión sigue superior a las 3 horas, por lo cual se busca reducir aún más la estructura y aumentar la altura de capa. Para el tercer y último prototipo se diseñó un modelo más compacto, para disminuir el tiempo de impresión, además también se redujo la densidad de estructura y se aumentó el diámetro de la estructura para mantener la resistencia. Este último prototipo se imprimió a una altura de capa de 0.5 mm para lograr impresiones de tan solo 38 min.

Primer prototipo

Segundo prototipo

Tercer prototipo Altura de capa 0.5 mm Cantidad de material 10 g de material Tiempo 38 m

PARÁMETROS FINALES DE IMPRESIÓN

Velocidad: 40 mm/s Retracción: 1 mm a 30 mm/S Relleno: 0% Perimetros: 1 Temperatura: 195

Mesa # 1 El diseño de ensamble tiene que ver directamente con el material con el cua se va a tener contacto y la carga que va a soportar. Por tal motivo este diseño de mesa a pesar de no tener un alto nivel de innovación estético se busca una buena relación entre las partes del producto involucradas. Proceso de desarrollo: se busca la posibilidad de resaltar la estructura Voronoi como factor diferenciador y valor estético agregado, por ello se realiza un diseño en el cual la mayor pregnancia se encuentre allí. Se tuvo que trabajar bajo medidas para lograr conseguir un encaje perfecto entre la madera de las patas y la impresión 3D. En el primer prototipo falló algunas medidas, no obstante junto con la información recolectada de las anteriores impresiones fue posible conseguir una muy buena impresión a la segunda impresión. La impresión se realizó con PLA y presentó buena resistencia a las cargas ya que es una mesa con 3 puntos de apoyo. Uno de los elementos que faltó desarrollar a mayo detalle fue la unión con los tornillos que ayudan a sujetar el ensamble a la pata de madera.

Primer prototipo

Segundo prototipo

Detalle de acabados

Render diseño general

Altura de capa 0.5 mm Cantidad de material 45g

PARÁMETROS FINALES DE IMPRESIÓN

Tiempo 2h 27 min Velocidad: 45 mm/s Retracción: 1 mm a 30 mm/S Perimetros: 1 Temperatura: 195

Mesa # 2 Para el desarrollo de una mesa en Zig Zag se requiere pensar en la tensión estructural de los ensambles, por ello se decide el uso del PETG por completo en los ensambles. Proceso de desarrollo: Se requiere el uso de 2 tipos de ángulos para la conformación de la mesa: Ángulos de 90 y 45 grados. En la primera prueba de impresión con PETG se aumenta la temperatura de impresión a 230 grados centígrados, también se disminuye la velocidad de impresión a 40 mm/s. También debido a la escala del objeto se decide probar desde un comienzo la impresión con alturas de capa de 0.5mm. Una de las fallas identificadas fue que el material presenta cierto nivel de viscosidad, por tal motivo el cabezal al momento de desplazarse deja huecos sin material en la impresión. A manera de solución se modifica el salto del cabezal sobre el eje z y se deja en un mismo lugar, lo cual genera que en el segundo prototipo quede alineados todos los saltos de capa y quede discontinuidad en uno solo lado y no por todo el modelo. También debido a que el modelo ya cuenta con un buen grosor de estructura y suficiente densidad se reduce los perímetros a 1. Lo cual hace que sea posible imprimir los ensambles entre 1 hora y media y 2 horas. El imprimir en este material brindó mayor resistencia a la mesa, no obstante, el material presenta cierto índice de flexibilidad, lo cual generó inestabilidad a la mesa al momento de interactuar con ella.

Primer prototipo

Ensamble de 30 grados

Segundo prototipo

Prototipo final

Altura de capa 0.5 mm Cantidad de material ensamble 1 27g ensamble 2 35 g

PARÁMETROS FINALES DE IMPRESIÓN

Tiempo ensamble 1: 1h 33 min ensamble 2: 2 h Velocidad: 40 mm/s Retracción: 1 mm a 30 mm/S Perimetros: 1 Temperatura: 230

Butaca El desarrollo de la butaca fue de los mayores retos, no obstante, con el cumulo de los elementos aprendidos para la producción en los anteriores desarrollos de producto su facilidad fue mayor. Proceso de desarrollo: Debido a el corto tiempo con el que se contó para el desarrollo de este último elemento solo se alcanzó a obtener el modelado exacto y listo para imprimir, gracias a ello el programa puede arrojar el tiempo estimado de impresión de 5 horas y media. Se realizó un diseño para realizar una única impresión 3D para la totalidad del mueble, el cual tiene interacción con 3 patas y una superficie de asiento. El proceso de diseño fue realizado por medio de modelado solido en rhinoceros y luego un proceso retopología en Blender para lograr obtener la estructura Voronoi. Este proceso se realizó debido a que el uso de grasshopper es una alternativa que requiere tiempo de aprendizaje y un computador de alto rendimiento.

Proceso de estructuraciĂłn

Ensamble Ăşnico

Comparación de modelos productivos Las características de los modelos de producción varían significativamente frente a los modelos de producción convencionales. Para ello se toma como referencia los pie de amigo y ensambles metálicos tradicionales en el mobiliario, frente a los que se han desarrollado en este proyecto. Primero que todo se empieza a pensar desde la escala de producción y se identifica que la producción mediante la impresión 3D no alcanza a ser al menos por el momento igual de masiva que las usadas tradicionalmente. Así mismo los costos de producción son elevados comparativamente, no obstante, cuesta lo mismo producir 1 o 1000 unidades, mientras que por otros medios de producción si es relevante la cantidad de piezas a producir para sacar el costo de producción. Una de las grandes ventajas identificadas en la manufactura aditiva es la producción con alta variabilidad, ya que mediante los procesos convencionales la variabilidad de formas y materiales no es factible económicamente. Otra de las características negativas identificadas en la manufactura aditiva es que debido a que los tiempos de producción son bastante prolongados es posible que ocurran errores o accidentes a lo largo del proceso, lo cual entorpece el proceso. No obstante, con la práctica y teniendo en cuenta los errores más recurrentes es posible tomar medidas preventivas y de esta manera reducir el riesgo de fallos en la producción.

Producción de ensambles tradicional Producción en masa Producción de bajo costo Producción de poca variabilidad Producción rápida

Producción con manufactura aditiva Producción bajo pedido o por series Versatilidad de material y de forma del producto Alta variabilidad de producción Extensos tiempos de producción

No hay mayor variabilidad en la calidad. Usualmente de usa procesos de punzonado, troquelado o fundición.

La calidad puede variar y se requiere una supervisión más exhaustiva en la producción

Baja probabilidad de error

Posibilidad de errores en el proceso

GESTIÓN ESTRATÉGICA

Modelo de negocio

• Propuesta de valor: Como se vio en el planteamiento del proyecto, se busca que la propuesta de valor gire en torno al uso de la manufactura aditiva, por lo cual se plantea que la propuesta de valor es lograr productos de alta calidad, con un valor estético diferenciador y con un servicio competitivo por la personalización, el reemplazo de partes y la actualización de producto. • Actividades clave: Si se piensa en un servicio acorde a las dinámicas de interacción del mercado actual, es necesario la implementación de una página web, que le permita al cliente hacer la compra, personalizar, solicitar partes nuevas, entre otras cosas. Y por otra parte, aprovechando las ventajas que presentan las tecnologías de manufactura aditiva relacionada con plásticos es posible plantear el reprocesamiento de plásticos reciclados para crear el material con el cual se va a imprimir en 3D. Esto tomando como referencia proyectos mundialmente conocidos como Precious Plastic (Hakkens, 2013). • Recursos clave: Como recurso principal se plantea las máquinas de impresión 3D, el personal capacitado y un espacio para la producción y despacho de los productos. Dentro de estos recursos no se plantea un punto de venta físico, precisamente para aprovechar al máximo la plataforma de venta digital. Otro recurso clave es el personal capacitado para el uso de la maquinaria. • Socios clave: Aquí es importante nombrar a las empresas de recicladores, ya que con ayuda de ellos es posible obtener la materia prima para la impresión 3D de una forma responsable socio-ambientalmente. Por otra parte están las empresas de mensajería que se encargaría de distribuir los productos una vez comprados por la página web. También es importante que en el planteamiento de este modelo de negocio debido a que el trabajo es personalizado y el flujo de producción será bajo pedido, se plantea como

socios clave carpinterías o empresas productoras de partes de muebles en madera, de los cuales la organización se va a servir para armar los muebles. • Relación con los clientes: Debido a que el modelo de venta se plantea con apodo de las plataformas digitales, es claro que la relación con los clientes va a ser vía página web y correo electrónico. Esto con el fin de tener una comunicación e información constante con el cliente. • Canales: Los canales entablados con los clientes serán por completo digitales, mediante la página web, el correo electrónico y las redes sociales. • Segmento de clientes: Se piensa como clientes objetivo a la población joven y práctica, con contacto constante con los medios digitales y que estén interesados en los productos resultantes de nuevas tecnologías. • Estructura de costos: Los costos fijos del negocio son la infraestructura, los operarios y la página web. Los costos variables son la compra de material, el embalaje, las piezas en madera y los costos de envío. • Fuente de ingresos: Los ingresos serán a partir de la venta de muebles por la página web, la compra de partes y la actualización de producto*

ESTRUCTURA DE MODE CANVA Actividades clave Socios clave - Asociaciones de recicladores - Empresas de mensajería - Fabricas de embalaje - Carpinterías

- Transformación del plástico en material de impresión - Creación de pagina web

Recursos clave - Impresoras 3D - Personal capacitado - Atención al cliente

Estructura de costos - Costos de pagina web - Localización - Personal operario - Embalajes - Costos de envío

propuesta valor

Brindar un prod alta calidad a en manufa aditiva, que agregar un estético al pro característi servicio co actualización ducto o reemplazo de

ELO DE NEGOCIO AS Relación con los clientes

a de r

ducto de apoyado actura permita n valor oducto y icas al omo la n de proo el e partes

Por medio de página web y correo electrónico

Canales - Empresa de mensajería - Punto de Venta en fábrica

Segmento de Clientes Personas en busca de mobiliario con valor estético alto, interesados por las innovaciones tecnológicas y que deseen invertir en productos con servicios que alargan el ciclo de vida del producto.

Fuentes de ingresos - Compras en página web - Actualizaciones de producto y reemplazo de partes

Cadena de valor La cadena de valor nos brinda una estructuración del diseño desde el énfasis táctico del diseño para lograr llegar al producto, puesto que describe gráfica y secuencialmente las actividades a desarrollar en la organización para generar valor al cliente y a la misma organización. La importancia de esta herramienta planteada mi Michael Porter radica en la organización del pensamiento para tener en cuenta todas las actividades y recursos teniendo en cuenta las entradas y salidas de cada actividad. (Riquelme,2019) En el caso de la estructuración de los eslabones de la cadena de valor hay que hacer una identificación de las actividades primarias, bajo las cuales se van a sostener las actividades de apoyo. Esta herramienta fundamentalmente es para la identificación de elementos clave dentro del sistema para su funcionamiento. Las actividades primarias y de apoyo se encuentran en una secuencia lineal. Esto permite ver aspectos claves en la logística interna como la creación de la página web o el establecimiento de la red de socios, ya que son actividades imprescindibles para el funcionamiento de la organización. Así sucesivamente las operaciones de ejecución y transformación de materias primas, luego la logística externa y finalmente el marketing. No obstante, para que la cadena cierre el ciclo y brinde una satisfacción más prolongada al cliente la cadena de valor puede y debe incorporar un eslabón de actividades primarias referente a servicios postventa, ya que con ello se logra una mayor fidelización del cliente por medio de garantías, actualización de producto, remplazo de partes, entre otras actividades.

Embalaje

prueba de calidad del producto

Impresión de los ensambles

Creación página web

Establecimiento de catálogo de productos Solicitar proveeduría de piezas en madera

personalización según requerimientos

Operaciones

Alianzas con proveedores de plástico reciclado

Facturación

Remplazo de partes

Garantía

Actualización de producto

Servicios

suministro de plástico para reciclar

Tercerización de piezas en madera

Aprovisionamiento

Revistas de innovación y muebles

Redes sociales

Control página web

Marketing

Desarrollo de nuevos diseños

Plataforma web

Transformación del plástico reciclado en materia prima

Máquinas 3D

Tecnología

Despacho del producto - mensajería

Logística Externa

Área de mercadeo y ventas

Personal de control de calidad y embalaje

Operarios transformación de materia prima

Equipo de medios digitales ( atención al cliente/ modeladores 3D)

reprocesamiento de plásticos

Logística interna

Local de producción

Página web

Financiación

Infraestructura

Recursos Humanos

CADENA DE VALOR

Sistema de servicio Este sistema de servicio se sustenta bajo el uso de una página web como canal de venta y contacto con los clientes. Esto, para sacar mayor provecho a las posibilidades de interacción y retroalimentación que puede ofrecer la plataforma. Por otra parte, es un sistema planteado con un modelo de trabajo sobre pedido o pequeñas series, lo cual hace fundamental la intervención de aliados clave en el encadenamiento productivo y de esta manera generar un sistema económico más consciente de la necesidad de establecer redes amplias de socios y aliados para disminuir las responsabilidades y aumentar la productividad. En este caso la organización Voronoi se encargaría de crear el medio de interacción, diseñar de mano con el cliente los muebles y fabricar las piezas en impresión 3D, mientras que por otra parte se encarga se ser centro articulador entre los recicladores de plástico, y los carpinteros para lograr obtener el producto para el cliente. El elemento de reciclaje de plástico para la producción del mobiliario se presume bastante importante por las necesidades ambientales que nos aquejan hoy en día, pero también como factor diferenciador y en ese sentido también como elemento que puede de alguna forma seducir a los posibles compradores.

Alianza con carpinterías

Alianza con recicladores de plásticos

embalaje

Trasformar plástico en material de impresión

Pruebas de Calidad

Diseño de muebles

Transporte

Cliente

Personalización y compra en pagina web

Capacidad productiva Dadas las carácteristicas de producción que brinda la tecnología se escoge un sistema de producción acorde a los flujos de trabajo que se desean. Debido a el proceso de personalización y el tiempo prolongado de producción se piensa en trabajar bajo pedido y en pequeñas series. En este caso se plantea una organización productiva la cual cuenta con una docena de impresoras 3D de bajo costo y maneja un personal de 3 a 4 personas. Teniendo en cuenta los tiempos de producción de las piezas diseñadas es posible hacer aproximaciones sobre la capacidad máxima de productividad de la organización según sea la jornada de trabajo.

Producción máxima x día Jornada laboral 8 horas Repisas: ( 1 repisa = 2 ensambles) aprox. 140 - 160 ensambles. Mesa zigzag zag ( 1 mesa = 6 ensambles) aprox. 12 conjuntos Mesa de centro ( 1 mesa = 3 ensambles) aprox. 12 conjuntos de ensambles Butacas ( 1 butaca = 1 ensamble) aprox. 12 ensambles.

RECURSOS

12 IMPRESORAS 3D 3 COMPUTADORES DE MODELADO 2 COMPUTADORES MANEJO PÁGINA WEB

TECNOLÓGICOS

PERSONAL DE CONTROL DE PAGINA WEB PERSONAL TÉCNICO PARA LA IMPRESIÓN 3D PERSONAL DE POSTPROCESADO Y EMBALAJE PERSONAL PARA TRANSFORMACIÓN DE MATERIAL

TÉCNICOS

ESPACIO ILUMINADO Y CON VENTILACIÓN. CON ESPACIO DE ALMACENAMIENTO

INFRAESTRUCTURA

11m

Zona de transformación de material

Zona de Impresión

Zona de atención web

Baño

Layout

Medio de interacción Contacto

Ya que el sistema de interacción con el cliente se plantea por medio de página web, es necesario el desarrollo de una plataforma que satisfaga los requerimientos de personalización del usuario. Estos elementos de personalización están dados a partir de las oportunidades nombradas anteriormente que brinda la tecnología de manufactura aditiva y el modelado paramétrico.

Características del mueble

Color

Material

Ubicación de los nodos

Cantidad de nodos

Grosor

Precio

CONCLUSIONES • La impresión 3D permite la versatilidad de respuesta al cliente, no obstante es importante amortizar los costos de producción mediante la divulgación de la tecnología. Dentro y afuera de la academia local existen muchos escepticismos respecto a las aplicaciones y los costos de esta tecnología aplicada en la producción. • Dentro de los tiempos de producción hay que tener en cuenta el tiempo previo y posterior a la impresión, es decir, el tiempo de preparación de los archivos y el tiempo de postprocesado de la pieza impresa. Estos tiempos se traducirán en costos agregados al producto final. • Para un desarrollo completo del proyecto es fundamental un trabajo interdiciplinar, con el cuál se puede ahondar en el reprocesamiento de los plásticos para convertirlos en materia prima de impresión. • Es necesario un tiempo prolongado de experimentación y perfeccionamiento de la técnica de impresión para obtener resultados que puedan ser comercializados como productos. Este proceso requiere inversión de tiempos y costos.

• La manufactura aditiva permite obtener grandes ventajas competitivas mediante el diferente uso de materiales, ya que esto posibilita incursionar en diferentes industrias y mercados. • El diseño industrial entra como elemento clave de desarrollo para los productos fabricados mediante esta manufactura, puesto que el gran valor que se puede lograr tiene que ver directamente con las nuevas morfologías posibles. • La mayoría de máquinas de impresión 3D son de formatos caseros (incluyendo las máquinas con las que se cuenta en la universidad), por tal motivo se limitan las capacidades de diseño y los objetos a diseñar a los formatos establecidos. esto limitó la exploración de ensambles dentro del mobiliario.

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