Fabricación Aditiva. Additive Manufacturing

La Fabricación Aditiva (Additive Manufacturing) consiste en la sucesiva superposición  de capas micrométricas de material, normalmente en forma de polvo, hasta conseguir el objeto deseado.

Fuente: Hallmark Nameplate Inc.
http://m.tendencias21.net/La-Fabricacion-Aditiva-hacia-una-nueva-revolucion-industrial_a8558.html

La consolidación del material en cada una de las capas se consigue de manera distinta según la tecnología.

Los procesos de fabricación (Diseño Asistido por Computación (CAD) o softwares de Fabricación Asistida por Computador (CAM), así como autómatas y robots, la inspección de calidad mediante visión artificial, el control del avance de la producción en tiempo real (MES) o la modelización y recreación virtual de procesos y fábricas enteras con software de simulación (CAPE)), aunque asistidos por controles más avanzados siguen siendo mayormente tradicionales por arranque de material, por fundición o por inyección. 

Estos métodos se enfrentan a limitaciones, ya no de control sino físicas, como la imposibilidad de realizar taladros curvos, las colisiones de herramientas con la pieza de geometría compleja, o las restricciones de ángulos de desmoldeo, etc., que bloquean la creatividad y constituyen una barrera, muchas veces infranqueable, al desarrollo de nuevos productos de alto valor añadido o con nuevas funcionalidades. 

Llas tecnologías de Fabricación Aditiva permiten superar esas limitaciones y suponen una auténtica revolución respecto a los procesos tradicionales de fabricación al permitir fabricar por deposición controlada de material, capa a capa, aportando exclusivamente allí donde es necesario, hasta conseguir la geometría deseada, en lugar de arrancar material (mecanizado, troquelado,…), o conformar con ayuda de utillajes y moldes (fundición, inyección, plegado,…). 

Son diversas las técnicas de Fabricación Aditiva, como la estereolitografía o el sinterizado selectivo láser, que permiten obtener piezas desde un archivo CAD 3D, “imprimiéndolas” de forma totalmente controlada sobre una superficie. Por eso, también se han empleado otros términos para referirse a ellas, como e-manufacturing (fabricación electrónica), Direct Manufacturing (fabricación directa) o Additive Layer Manufacturing-ALM (fabricación aditiva por capas).

Las principales características que distinguen los procesos de fabricación aditiva de cualquier otro proceso tradicional y que le confieren grandes ventajas competitivas son:

1. •La complejidad geométrica que se debe conseguir no encarece el proceso. Características como la esbeltez, un vaciado interior, canales internos, los espesores variables, las formas irregulares e incluso la reproducción de la naturaleza (persiguiendo ergonomía, aerodinámica, hidrodinámica, entre otros) son retos que los métodos convencionales (sustractivos y conformativos) de fabricación no han resuelto más que con aproximaciones, ensamblajes o por medio de procesos de muy alto coste, y que para la Fabricación Aditiva son, en muchas ocasiones, propiedades muy poco relevantes a la hora de fabricar una pieza. 
2. •Con la Fabricación Aditiva, la personalización no encarece el proceso porque permite fabricar productos, sin penalizar el coste, independientemente de si se tiene que fabricar un determinado número de piezas iguales o todas distintas, lo que facilita la personalización, que es una de las principales tendencias actuales en el desarrollo de productos de alto valor añadido y uno de los paradigmas que persigue la industria en los países desarrollados al considerarlo clave para su sostenibilidad. 
3. •Fabricación competitiva de series cortas de productos. Dependiendo del número de piezas a fabricar se hace necesario estudiar a partir de qué cantidad de piezas es rentable fabricar tradicionalmente, por ejemplo a través de molde de inyección, o si por el contrario es más rentable producir las piezas por fabricación aditiva, donde se añade la ventaja de poder realizar modificaciones durante la vida del producto sin apenas coste adicional o parametrizar el producto y fabricarlo según necesidad, sin estar atado a un costoso molde (coste inicial, mantenimiento, almacenamiento,…). 

Estas características suponen un cambio radical en el proceso de diseño de los productos y permiten gran libertad creativa, así como la réplica exacta de modelos teóricos de ingeniería sin las aproximaciones que imponen los métodos sustractivos o conformativos, de forma que se podría afirmar que con la Fabricación Aditiva se puede fabricar cualquier objeto al alcance de la imaginación humana. Otra ventaja de la libertad geométrica que confieren estas tecnologías es la adaptación de los productos a la biomecánica humana, de forma que los diseños alcancen una mejor interacción con el usuario y se adapten no solo a unas tallas estándar, sino exactamente a las particularidades antropométricas de cada individuo, sin afectar a los costes de fabricación. 

Estos procesos de fabricación permiten integrar distintas geometrías y materiales en un mismo objeto para conseguir incluso que simultáneamente se fabrique un eje y su cojinete, un rodamiento, un muelle y su soporte, un tornillo y su corona, es decir, un mecanismo totalmente integrado en la pieza en la que deberá trabajar, sin necesidad de armados y ajustes posteriores. También permiten jugar con la porosidad de un mismo material o fabricar aportando simultáneamente varios materiales en un mismo sólido, superando así las limitaciones que imponen los procesos de tradicionales en la relación peso/resistencia mecánica, aportando nuevas funcionalidades y abaratando los costes de los materiales. 

Aunque existen actualmente limitaciones y retos tecnológicos que deben ser resueltos, el enorme potencial de las ventajas que la tecnología aporta al cambiar conceptualmente la forma de fabricar (de los sustractivo a lo aditivo), abre un mundo infinito de interesantísimas oportunidades de nuevos productos y modelos de negocio para el futuro. Conociendo la evolución que han tenido otras tecnologías en el pasado en poco tiempo, habrá que preguntarse hasta dónde llegará esta tecnología en los próximos años. 

Al igual que hoy en día es normal disponer de una impresora de papel en nuestras casas, ¿se llegará a disponer de impresoras 3D en las casas de nuestros hijos para que se fabriquen sus propios productos, que previamente han diseñado?, ¿qué interrelación surgirá con las redes sociales, donde un grupo colaborativo de profesionales o consumidores finales puedan concebir, diseñar y fabricar productos localmente bajo demanda, personalizados,…?, ¿nos encontramos ante un nuevo concepto de fabricación, la fábrica digital 2.0?

Los campos de aplicacion son muy diversos: la automoción, la aeronáutica, la joyería, el arte, el sector textil y el médico, pero también tiene un gran potencial en la industria de fabricación en general y en nuevos sectores económicos como el de los videojuegos. 

En  el campo de la biomedicina se destacan los biomodelos, para reproducir de manera exacta partes o la totalidad del cuerpo de un paciente, con el fin de que el cirujano pueda planificar una intervención quirúrgica compleja; los implantes artificiales personalizados de oído, dentales, prótesis articulares a medida (rodilla, hombro, cadera,…); instrumental quirúrgico y herramientas de ayuda en las intervenciones; y los “scaffolds”, que son estructuras porosas que propician el crecimiento de tejidos artificiales, como el óseo o el cartilaginoso, y que cada vez son más empleados en ingeniería tisular. La Fabricación Aditiva permite, en este caso fabricar estas estructuras con toda la complicación que se requiera, consiguiendo formas en 3D en las que el nuevo tejido se puede aproximar perfectamente a su forma final. 

Se extiende esta tecnología al campo aeronáutico, la Fórmula 1 (da respuesta a los requisitos de resistencia mecánica con reducción de peso, exigencias aerodinámicas y personalización de cada escudería), la joyería, arte, textil y mobiliario que aprovechan las ventajas de la Fabricación Aditiva en cuanto a la libertad absoluta para diseñar cualquier forma, por muy compleja que resulte, y a la rapidez en el rediseño

Para leer más ir a http://m.tendencias21.net/   www.cotec.es/