Impresión 3D en la digital factory

La tecnología de impresión 3D hace posible la digital factory

JAUME HOMS, Responsable de Negocio 3D para España y Portugal en HP

Informático de base, aunque complementado con otras formaciones de negocio, llegó a HP hace 17 años, período durante el que ha desarrollado diversas responsabilidades. Durante los últimos años ha sido responsable de HP Índigo a nivel europeo, ayudando a las empresas a transformar su negocio de analógico a digital, desde la impresión offset a la fabricación bajo demanda. Desde mayo de 2016 sigue este mismo camino, aunque ahora enfocado al mundo de la impresión aditiva o 3D.

El éxito del 3D aparece cuando se lleva al ámbito empresarial La impresión 3D lleva ya mucho camino recorrido, la primera máquina apareció en 1986. Eso sí, en aquellos momentos la tecnología se enfocó hacia la resolución de necesidades muy específicas y con un mercado tan acotado como es el de la creación de prototipos visuales. Para que esta tecnología pudiera evolucionar necesitaba resolver tres grandes retos, ya que estaba asociada a procesos lentos, caros y cuyo resultado presentaba unas propiedades mecánicas mejorables y piezas poco funcionales.

DICIEMBRE 2019 HP llevaba muchos años valorando entrar en este mundo. De hecho, en 2010 tomó la decisión de introducirse y aprender de este negocio, y lo hicimos con máquinas de otro fabricante a las que pusimos nuestra marca. La conclusión fue que, en aquel momento, este era un mundo para makers, para hacer pequeñas piezas o prototipos. Este mercado no ofrecía el suficiente interés como para justificar las inversiones necesarias. En cambio, lo que descubrimos es que había una oportunidad muy grande en el mundo empresarial y de fabricación, en el ámbito indus

Plataforma de materiales

Los materiales son muy importantes en la fabricación aditiva. En HP hemos conseguido materiales que mejoran las propiedades mecánicas

trial. En 2012 se decidió dedicar recursos (económicos y de talento) a este mercado y lanzar una tecnología que pudiera romper estas tres barreras (lento, caro y poco funcional). En 2014 HP anunció su apuesta clara hacia el mundo del 3D y desde 2016 tenemos producto para este entorno industrial.

La apuesta de HP por este mercado es clara En el momento en el que decidimos entrar en este mercado con tecnología propia, y lanzando una nueva línea de productos desde cero, es porque el interés y el tamaño de oportunidad es muy grande. Estamos hablando de un mercado de entre 5 000 y 6 000 millones de dólares, con crecimientos del 20% al 30% durante los próximos cinco años. Según nuestras cifras, el mercado es mucho más grande y, de momento, se ha digitalizado una parte muy pequeña. En HP hemos creado una nueva línea y toda una organización dedicada a la fabricación 3D. Tenemos una serie de sedes específicas en Estados Unidos —Vancouver, Corvallis y San Diego—; en España hemos invertido en un centro de I+D de más de 14 000 m 2 , con cientos de ingenieros trabajando no solo sobre materiales para las plataformas ya disponibles, sino también sobre los nuevos mercados que van a venir, como el del de metal que anunciamos en 2018. Contextualizando, es evidente que un negocio tan incipiente como el del 3D, de momento ocupa una posición relativamente pequeña dentro del volumen de negocio que puede suponer una empresa como HP. En cualquier caso, en cuanto a cuota de mercado a nivel mundial, somos líderes en máquinas industriales de plástico de más de 100 000€. De cara a 2020 y 2021 entramos en el mundo del metal y ahí tendremos también mucho que decir. La fabricación aditiva no sustituye sino que complementa a la inyección y al mecanizado utilizando el 100% del material (sin residuos). Esto es algo muy relevante y que no permite ninguna otra tecnología de 3D. Además, a diferencia de otros negocios de HP —donde vendemos las impresoras y también los consumibles—, hemos creado una plataforma abierta para que, además de los nuestros, cualquier empresa pueda desarrollar sus propios materiales, que estarían certificados para su uso con impresoras HP.

¿Qué va a significar la llegada de la tecnología de impresión de metal? En este mercado vemos muchas oportunidades. Una muy importante es el sector de la automoción, donde ya hemos arrancado los primeros alfas junto con GM y Volkswagen, que nos están ayudando a terminar el desarrollo de esta tecnología. Además, hay otros sectores — dispositivos médicos y el industrial— en los que

30 // DICIEMBRE 2019 la fabricación en metal va a aportar un valor añadido muy interesante. Está tecnología, sobre todo, va a permitir contar con ciclos de diseño más rápidos, lanzar modelos con mejores time-to-market y ser mucho más flexibles. El mundo de la automoción está sufriendo muchos cambios y cada vez es más importante iterar muy rápido, a medida que se va aprendiendo. Los coches eléctricos de hace un año no tienen mucho que ver con los actuales y este escenario tensa mucho el método de fabricación convencional, que no cuenta con la flexibilidad inherente a la fabricación digital. Flexibilidad, personalización y también mejoras en el diseño. Hay geometrías que permiten aligerar piezas para que pesen menos. Esto no es muy relevante en los coches de combustión, pero en los vehículos eléctricos permite alargar la vida de la batería, que es uno de los principales retos de este sector. El coche eléctrico es un acelerador para el uso de este tipo de tecnologías. Cuando se trata de algo nuevo, es necesario iterar sobre los diseños para acelerar los procesos de mejora.

¿A qué tipo de sectores o industrias está dirigida la impresión 3D? En el ámbito del plástico, estamos sobre todo en sectores tales como el industrial o el sector sanitario, en este caso, sobre todo, en lo relativo a la maquinaria médica, ortesis y prótesis. Otros segmentos en los que estamos trabajando son el de movilidad, donde más del 85% es automoción, el sector ferroviario, el de bienes de consumo o incluso el educativo. Pero donde más clientes tenemos es en un cuarto sector: el de los fabricantes de piezas para terceros, como por ejemplo los inyectores, mecanizadores o moldistas. Estas empresas fabrican piezas para todo tipo de sectores, aunque puede haber algún inyector especializado en un ámbito específico, como, por ejemplo, la automoción. En cuanto a las aplicaciones, hay que destacar que en movilidad ya no estamos haciendo solo prototipos funcionales, sino que fabricamos preseries y piezas en serie. Ya hay empresas, como BMW, que están montando estas piezas en algunos de sus modelos, por ejemplo el nuevo vehículo eléctrico BMW i8. En el ámbito ferroviario, por ejemplo, hemos montado más de 3 000 piezas —además de los recambios— en metros y trenes de la empresa española CAF, destinados tanto a España como a otros países, además de los recambios.

Ya no se trata solo de prototipos. Estamos habilitando esta tecnología en la fabricación de piezas de serie y recambios, que es donde está gran parte del mercado en el mundo de la fabricación industrial.

¿Este es el camino hacia la digital factory? Precisamente, desde hace unos meses estamos tratando de responder a esta pregunta en todas las presentaciones y congresos en los que participamos. Para nosotros, la fabricación 3D es una herramienta más. Pogo un ejemplo muy simple, pero descriptivo: si alguien va a colgar un cuadro, abre la caja de herramientas y, de entre todas, elige la más adecuada. En este caso, un martillo. Si en vez de la caja de herramientas solo tienes una llave inglesa, pues clavas el cuadro con ella. Se puede hacer, pero quizá no es la mejor herramienta para ese uso. Algo similar ocurre en el mundo de la fabricación tradicional, donde, de momento, se utilizan mayoritariamente métodos convencionales para todo. Nuestra visión es facilitar que los proyectistas, los ingenieros o los diseñadores, cuando vayan a diseñar piezas y a fabricarlas, consideren todas las tecnologías que el mercado ofrece. Que puedan abrir la caja de herramientas y elegir la mejor para cada uso. La fabricación aditiva no sustituye sino que complementa a la inyección y al mecanizado. Además, como la tendencia es ir hacia una fabricación digital, la reducción de stock, etcétera, esta herramienta está llegando cada día a más mercados. De hecho, se está avanzando hacia ese concepto de digital factory. En 2016 decíamos que queríamos crear las fábricas digitales del futuro, pero tres años después ya tenemos fábricas que están produciendo más de 50 000 piezas 3D al día, más de 20 millones de piezas al año. Este dato demuestra que esto ya es una digital factory. Además, está muy ligado con tecnologías de machine learning e inteligencia artificial, todo ello conectado a la nube. Esto nos permite conocer patrones de uso, cómo se están comportando las máquinas o cómo reaccionan al polvo, información que utilizamos para mejorarlas.

¿Cómo incide en ámbitos como la sostenibilidad y el medio ambiente? Esta es una pregunta que todo el mundo debe hacerse, porque se trata de una responsabilidad de todos. La fabricación digital, a diferencia de la convencional, tiene un impacto muy grande en

Ya hay fábricas que están produciendo más de 50000 piezas 3D al día, 20 millones de piezas al año la sostenibilidad. Por un lado, permite fabricar solo lo necesario, evitando conceptos como stock, inventarios u obsolescencia. Se fabrica bajo demanda, no para llenar una estantería. Otra diferencia importante es que solo se utiliza el material necesario. En el mecanizado se parte de un bloque de plástico, o de metal, y se van arrancando virutas hasta tener la pieza que se busca. Esto genera mucho residuo. Por ejemplo, para fabricar una plantilla ortopédica de forma convencional solo se aprovecha el 7% o el 8% de un bloque de plástico. La fabricación aditiva es todo lo contrario. Se utiliza todo el material y los residuos se pueden reutilizar para la siguiente impresión. No hay excesos de polvo y materia. Hay otro campo donde incide, pero es difícil de medir, se trata del impacto que tiene en la logística y el transporte, y todo lo que esto significa en cuanto a emisiones, etcétera. Si se necesita una pieza en Japón, en lugar de viajar los átomos, viajan los bits: se puede enviar el fichero y se fabrica allí.