La Fabricación Aditiva, que engloba a la Impresión Industrial en 3D, es también una de las tecnologías de la Revolución Industrial 4.0. A diferencia de la IA, el IoT, las Plataformas, la Robótica y los Vehículos Autónomos, la Fabricación Aditiva no está basada en la integración y el apalancamiento de tecnologías preexistentes, sino que es una nueva tecnología independiente.
También está caracterizada por ser una tecnología verdaderamente disruptiva, lo que significa que una vez que se alcanza un cierto grado de madurez tecnológica y rentabilidad, la Fabricación Aditiva tiene el potencial de alterar el modelo productivo y de negocio: altera completamente el diseño y desarrollo de nuevos productos, su manufactura y el transporte tal como los entendemos actualmente. Con Impresión 3D, la producción se puede realizar en micro fábricas más cercanas al comprador y el transporte se concentra en materias primas para larga distancia y producto acabada en un radio corto.
DEFINICIÓN DE IMPRESIÓN EN 3D
La impresión en 3D es el proceso de fabricación de forma aditiva, capa por capa, en lugar de hacerlo mediante métodos tradicionales, como el moldeado en prensa. La impresión 3D utiliza representaciones geométricas precisas, como CAD y modelos digitales en 3D, tecnología de modelado avanzada y adición automatizada de moléculas líquidas o granos de polvo, principalmente de plástico, cerámica y metal, fusionados mediante una variedad cada vez mayor de técnicas de estratificación.
La impresión 3D arrancó en la década de 1980 con una tecnología basada en adición de polímeros para la creación rápida de prototipos. En este proceso, el objetivo era construir el prototipo de una pieza en particular, antes de invertir en la creación de un costoso molde para una línea de producción.
DEFINICIÓN DE FABRICACIÓN ADITIVA
La Fabricación Aditiva es un concepto más amplio que incorpora los procesos previos y posteriores a la impresión en 3D, incluyendo los procesos de diseño de modelos 3D que requiere constantes innovaciones en diseño asistido por computadora y potencia computacional y los procesos posteriores a la impresión, como la limpieza y sangrado de impresoras, eliminación de material, acabado de objetos y restablecimiento de la impresora.
EVOLUCIÓN Y VENTAJAS DE LA FABRICACIÓN ADITIVA
El elemento clave que define la evolución, funciones y adopción a escala industrial de la Fabricación Aditiva es la ingeniería de nuevos materiales. Se espera que la actual expansión de la Fabricación Aditiva continúe, debido al aumento constante de materiales que se pueden manipular. Ya se ha desarrollado una amplia gama de nuevos plásticos, junto con técnicas e impresoras capaces de utilizar cerámica, vidrio, cemento, alimentos y materiales avanzados como el grafeno y hasta células vivas y tejido humano.
La Fabricación Aditiva ya ha comenzado a ser económicamente rentable para la producción personalizada y de series cortas, complementando la producción industrial en masa. La producción actual en masa se basa en equipos y procesos que generan economías de escala, por lo que cuanto mayor es la producción, más barato es el costo unitario de un artículo.
La eficiencia de la producción en masa tiene la desventaja de que la personalización es nula o limitada. Los artículos con una demanda limitada incluyendo piezas de repuesto, se producen en lotes pequeños a costos más altos o simplemente no se producen a escala industrial. Esto genera una demanda insatisfecha y que al usuario le sea más económico el reemplazar todo un producto en lugar de uno de sus componentes dañado u obsoleto. Por ello, la Fabricación Aditiva ya es económicamente eficiente en prototipos rápidos, fabricación de piezas y componentes altamente especializados, biotecnología y en productos que son difíciles o costosos de obtener a través de la producción en masa.
Algunos ejemplos actuales de usos industriales ampliamente implementados incluyen la reparación de cabezales de combustión en turbinas de gas con una reducción de tiempo de 44 a 4 semanas, recambios de boquillas de combustible un 25% más livianos y cinco veces más duraderos y soportes metálicos 50% más ligeros para vehículos aeroespaciales, así como filtros industriales, audífonos, instrumentos sanitarios y prótesis.
Se espera que, a medida que avance la creación de nuevos materiales capaces de ser utilizados aditivamente, su uso se expanda progresivamente hasta llegar a un punto en que compense su aplicación, tanto para ahorrar costes de fabricación como, sobre todo, por la reducción drástica de los costes de transporte y almacenamiento.
La Fabricación Aditiva es una tecnología disruptiva, puesto que tiene el potencial de reemplazar totalmente o en parte la fabricación industrial actual que se realiza en ubicaciones centralizadas (fábricas), con grandes volúmenes que requieren costos de almacenamiento, inventario y transporte. De hecho, la Fabricación Aditiva se puede realizar en lotes pequeños o incluso en unidades individuales, cerca del lugar donde se encuentra el usuario final e incluso en las instalaciones del usuario.
Análisis CETMO, adaptado de McKinsey & Company (1)
Teniendo en cuenta estos factores, está claro que la Fabricación Aditiva tiene el potencial de alcanzar amplias implicaciones comerciales y de generar ahorros de costos sustanciales en áreas como la investigación, el desarrollo, las pruebas y la producción de productos, el embalaje, el almacenaje, así como también cambiar completamente el envío, el transporte y la cadena de valor global.
La Fabricación Aditiva ofrece al transporte de pasajeros significativas oportunidades de creación de valor en el suministro de repuestos y almacenaje de equipos. En lo que respecta al transporte de mercancías y la logística, la Fabricación Aditiva representa más bien una amenaza potencial, ya que con fabricación final cerca del usuario el número y volumen de productos transportados se reduce drásticamente. De hecho, una implantación generalizada alteraría por completo el concepto de la cadena de valor.
La impresión 3D es también la menos madura de todas las tecnologías aquí presentadas. Sus aplicaciones a nivel industrial ya han comenzado, pero aún son limitadas. Sugerimos, dadas sus posibilidades innovadoras, disruptivas y de creación de valor, mantenerse informado de su evolución durante los próximos 5 a 10 años.
EFECTOS SOBRE LA DISPARIDAD
El potencial disruptivo de la Fabricación Aditiva genera importantes oportunidades para los países en desarrollo. La Fabricación Aditiva permite que una sola máquina produzca una variedad de productos, lo que podría llevar a fábricas de usos múltiples, ampliando la fabricación a áreas sin base industrial preexistente o con una base limitada. Ofrece la posibilidad de fabricar productos personalizados con solo una fracción de la inversión requerida para una fábrica tradicional. Esto ya se ha aplicado, por ejemplo, en la India para la construcción de piezas de automóviles.
Además, el diseño 3D, detrás de la Fabricación Aditiva y las aplicaciones de la impresora, se pueden transferir a través de Internet, lo que elimina las barreras tecnológicas y facilita la innovación, la creatividad, la descentralización y la democratización de la producción.
La Fabricación Aditiva tiene un potencial probado para una fabricación más sostenible y eficiente en el uso de recursos, debido a su capacidad para producir productos más livianos y duraderos con menos material utilizado por unidad y también con mucho menos desperdicio de material, hasta el punto que se estima que para 2050 la Fabricación Aditiva podría reducir el consumo de energía a nivel mundial en un 27% (2).
La Fabricación Aditiva es aún inmadura para su uso generalizado, pero avanza rápidamente y ya tiene usos industriales y comerciales. Lo que hace que esta tecnología merezca seguimiento son sus enormes y disruptivos efectos potenciales en la producción, la cadena de valor, las pautas de consumo y la capacidad de generar nuevas formas de crecimiento económico y social en todo tipo de países, independientemente de su nivel de desarrollo actual.
Referencias:
- McKinsey & Company. Ashutosh, Hastings, Murnane, Neuhaus, Automation in Logistics: Big Opportunity, Bigger Uncertainty, 2019. link
- The Economist Intelligence Unit, 2018.
FABRICACIÓN ADITIVA, EFECTOS EN TRANSPORTE Y LOGÍSTICA
La Fabricación Aditiva, sumada a los avances en nuevos materiales, es una nueva forma de producción industrial, que reduce significativamente la necesidad de transporte de carga, cambiando así los patrones de envío y las relaciones comerciales entre proveedores y clientes. También puede cambiar completamente la distribución y la venta minorista de ciertos tipos de productos.
Transporte de Mercancías
Cambios en el producto transportado. La Fabricación Aditiva permite la fabricación de objetos y componentes mucho más cerca del usuario al no requerir instalaciones industriales. Por lo tanto, el transporte a larga distancia se orientará a la materia prima de polímeros y otros materiales aditivos y el de corta distancia a la entrega del producto.
Integración parcial de la producción y la logística. Para muchas categorías de productos, algunas partes del ciclo de producción (fabricación de componentes) se pueden completar en centros de distribución o antes de llegar a la planta de ensamblaje. Asimismo, la producción personalizada y cerca del usuario hará que el transporte del producto ya impreso se inicie sin necesidad de esperar grandes lotes, reduciendo el tiempo total de entrega.
Integración de la producción durante el transporte marítimo: en el caso del transporte marítimo, la producción de ciertos productos se podrá ejecutar en el transcurso del propio viaje.
Nuevos tipos de acuerdos comerciales y servicios posventa. La posibilidad de producción 3D a escala industrial cerca o en las mismas instalaciones del cliente abre la puerta a acuerdos separados para producción total y parcial, suministro de materia prima, soporte técnico y patentes.
Reducción de envíos urgentes generados por falta de repuestos, o repuestos muy urgentes, debido a la rápida producción personalizada interna o cercana al propio destinatario.
Optimización de Reparaciones y Mantenimiento del Equipo. La Fabricación industrial ya ha probado su capacidad de producir repuestos de manera económica, rápidamente y en el mismo lugar en el que se necesiten los repuestos y se ubiquen los equipos, lo que generará una tendencia al mayor mantenimiento y menos compra de nuevo material.
Transporte de Pasajeros
Cambios y nuevos roles. Los propios operadores podrán fabricar muchos de los componentes necesarios, en las propias instalaciones o cerca. También existe la posibilidad de que los operadores subcontraten a nuevas empresas especializadas en la calidad y el conocimiento de la Impresión 3D, mientras que los proveedores originales se convertirán en proveedores de patentes y conocimientos técnicos originales.
Mayor autonomía del operador. La impresión 3D reducirá la dependencia comercial de los proveedores de piezas, ya que las empresas operativas podrán fabricar piezas por sí mismas o subcontratarlas en sus propias instalaciones.
Producción acelerada del equipo y recambios que permita la fabricación de piezas especializadas y de repuestos en el propio centro de mantenimiento sin depender de proveedores y mejorando la velocidad de respuesta, lo que facilita enormemente el mantenimiento de instalaciones y vehículos.
Optimización de reparaciones y mantenimiento del equipo. Caso similar al transporte de mercancías.
Fuentes: CETMO y “Impacte de les KETs en la digitalització dels diferents àmbits del transport”, CENIT-CINESI – Diciembre 2020
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