"Modelos de Negocios Colaborativos: Modalidad Producción Aditiva"​.

(Material de Lectura "Curso Avanzado: Colaboración: Modelos de Negocios Colaborativos y Estrategia en la Nueva Era", Hugo Céspedes A.)

Continuando con la serie de Modelos de Negocios Colaborativos, en esta oportunidad llegó la hora de hablar de los Modelos de Negocios Colaborativos de Producción Aditiva.

Hemos usado las impresoras para elaborar libros, periódicos, empaques, y mucho más. Sin embargo, ahora dados los avances tecnológicos, tenemos la posibilidad de aplicar estas nuevas tecnologías emergentes para producir de una manera diferente. A esto se refiere esta nueva modalidad de Producción conocida como Producción Aditiva o Impresión 3D.

Fabricación/Producción Aditiva.

La Fabricación Aditiva, o Fabricación por Adición, es un nuevo concepto de producción a través del cual el material (plástico o metal) es depositado capa a capa de manera controlada allí donde es necesario. Con esta técnica, que comúnmente se conoce como Impresión 3D Industrial, se producen formas geométricas personalizadas según las necesidades de cada sector.

Comparada con las técnicas de Fabricación Tradicionales, esta tecnología reduce procesos intermedios como "la producción de utillajes" (o herramientas varias que apoyan una o varias actividades dentro de cualquier tipo de acción en la empresa), por lo que permite obtener piezas hasta un 90% más rápido. Es más, al utilizar únicamente el material para la fabricación de la pieza, "no se generan desechos", los componentes "tienen un costo menor" y "se produce de manera más sostenible".

La Impresión 3D, nos permite convertir un modelo digital en un objeto tangible y tridimensional, como por ejemplo "una alcancía en forma de cerdito". ¿Cómo funciona? Veamos esto en 3 pasos básicos:

Paso 1: Comienza con un diseño virtual. Algunos utilizan programas especializados para hacer un modelo preciso de lo que quieren crear. Esto funciona como un plano que la impresora 3D leerá.

Paso 2: El modelo se divide en cientos, e incluso miles de capas delgadas y horizontales por medio de un proceso llamada "Silicing".

Paso 3: Todas las capas son enviadas a la impresora 3D. Hay muchas clases de impresoras 3D, pero la mayoría tiene una boquilla por donde sale un material semi-líquido, usualmente plástico para imprimir cada una de las capas. La boquilla se mueve alrededor, imprimiendo capas sobre capas, siguiendo el modelo digital. Dependiendo de la impresora y la complejidad del diseño, esto puede tomar desde unas pocas horas, hasta varios días.

De esta forma, ¡ya hemos impreso un objeto 3D!. Es así como, la impresión 3D ha posibilitado a los ingenieros, diseñadores y a cualquier persona la habilidad de crear objetos completos que antes no habían podido elaborarse. Es así como, los doctores hoy en día están utilizando Impresión 3D para elaborar prótesis, y algunas compañías están usando la Impresión 3D de gran escala para construir edificios e incluso automóviles.

A medida que la tecnología continua siendo más precisa, rápida y económica, sus aplicaciones continuarán aumentando.

Impresión 3D y la Fabricación Aditiva.

Hasta la llegada de la Impresión 3D, existían diversas técnicas para obtener un objeto: a) La Sustracción, b) La Flexión, c) La Fundición, d) el Amoldamiento de Materiales. Estas eran las técnicas más utilizadas en la fabricación de objetos.

Estas técnicas eran efectivas, pero costosas y generadores de residuos materiales.

En 1984 un nuevo avance tecnológico revoluciona la manera de modelar los materiales: Chuck Hull patenta la esterolitografía (-primera tecnología comercial de prototipado rápido y del formato de archivos STL-), primer método de Impresión 3D que permite elaborar objetos sólidos mediante la impresión sucesiva de finas capas de material.

En 1995 dos estudiantes del MIT diseñan el primer modelo de Impresión 3D por Inyección, reduciendo de esta manera los costos de uso de la estereolitografía.

Nota: Para quienes deseen profundizar más sobre la carrera por llegar primero a ofrecer la Impresión 3D al mercado de la tecnología de Impresión 3D, les recomiendo el reportaje "Print The Legend".

Acá se muestra la próxima revolución industrial. es un documental, donde en formato de historia se muestra el desarrollo de la innovación y tecnología, de controversia y cambio que significa la Impresión 3D. Por primera vez en la historia, se filma la construcción de una industria y si inevitable agitación social. el resultado es Print The Legend, un documental que narra la carrera para llevar la Impresión 3D al frente de la sociedad. Es una mirada convincente a una industria en medio de su "Momento Macintosh", que relata el potencial infinito e ilimitado de la Impresión 3D .. así como las oscuras posibilidades que podrían subyacer.

De esta forma, comienza la Era de la Fabricación Rápida o Fabricación Aditiva. Para Victor Paluzie Ávila, (CEO de RMS Rapid Manufacturing Systems) la Fabricación Aditiva surge de las tecnologías de prototipado rápido, que son aquellas tecnologías que permitían acortar el ciclo de desarrollo de un producto mediante iteraciones que se hacían sobre modelos bien funcionales o formales. Estas tecnologías fueron alcanzando mayor precisión, incorporando materiales muy avanzados y, algunas de ellas, quisieron dar un paso más adelante. Pensaron en forma ideal cómo producir piezas finales para sectores industriales muy exigentes.

Todo lo anterior ha derivado en que, haya ahora un poco de confusión debido a que hay una serie de tecnologías que, de hecho siguen haciendo prototipos, que intentan fabricar piezas finales, pero su propia composición, tanto en materiales como el tipo de proceso así como la tecnología que incorporan, no permiten producir estas piezas finales. Por lo tanto, podemos decir que sí existen diversa firmas que están ingresando dentro del sector industrial, con tecnología aditiva, Fabricación Aditiva (como es el caso de las Powder vez Fusion Technologies, que utilizan tecnología sobre un lecho de polvo, fundiendo ese polvo a través de un láser o bien a través de un haz de electrones.

El objeto se obtiene a través de un Modelo Digital 3D, como lo hemos mencionado con anterioridad, modelo que puede ser obtenido mediante software de diseño o utilizando un escáner 3D que permite replicar objetos existentes. Luego, el modelo 3D se envía a una impresora especial, la cual crea el objeto superponiendo capas de material adherente.

Una de las primeras Ventajas de la Fabricación 3D Aditiva: No hay residuos de material desechable. Sin embargo, esta no es la única ventaja. Al obtenerse/ elaborarse un objeto a partir de un modelo 3D, se puede obtener un prototipo de manera rápida y con costos de producción mínimos. Modificando su modelo digital, podemos adaptar rápidamente el prototipo a las especificaciones que requiere el cliente.

Nota: Ver reportaje en Youtube "5 metal 3D Printer Manufacturers To Watch in 2021".

Moldes, Prototipos, Prótesis Médicas, Moda, Joyas, hasta comida e incluso edificios enteros, casi todo parece poder ser elaborado a partir de una Impresora 3D.

Tenemos el caso de la empresa EOS, organización fundada por el Dr Hans J. Langer, que se ha enfocado durante 12 años su proceso de producción al sintetizado láser para poder producir, piezas funcionales directas para sectores industriales. Actualmente, ese objetivo se está comenzando a alcanzar, ya que se ha identificado una serie de clientes importantes, como por ejemplo, General Electric (en el sector aeronáutico donde se está produciendo piezas componentes de motores reales). En el sector médico se han identificado también aplicaciones para implantes personalizados. Y en el sector dental, es una realidad que se están produciendo actualmente al año 5 millones de piezas en todo el mundo con esta tecnología.

En España, por ejemplo, podemos decir que es donde se estaba instalando el mayor parque de máquinas impresoras 3D respecto al resto de países del mundo.

Producir componentes más grandes, de mayor precisión y resolución a mayor velocidad, con costos cada vez más reducidos, con mayor número de aplicaciones, ya está siendo una realidad. Para Eduardo Chamorro González-Tablas (director técnico y comercial de CESA, compañía española de sistemas aeronáuticos), muestra en una entrevista "una pieza de un avión de última generación" (sosteniéndola en una de sus manos) de transporte civil europeo, que es una pieza que ellos están creando para aviones que llevan volando un año.

Luego muestra otra pieza que, es totalmente diferente a la pieza que anteriormente mostraba.

La pieza anterior es un ejemplo de pieza mecanizada y que si bien no es tan cara en fabricarla, ellos desean demorar poco en fabricarla (por temas de competencia en el mercado). Aduce que, con este nuevo método, lo que hacen es fabricar empleando menos materia primea (que es lo que encarece la fabricación con este nuevo procedimiento), Por lo que este nuevo proceso, se les permite a ellos reducciones al tiempo y peso de producción.

Nota: A continuación vean el reportaje en Youtube ("Airbus 3D Printing Technology Transformation Underway")

Acá Airbus muestra cómo está al comienzo de una revolución de la Innovación utilizando la tecnología de Impresión 3D. Las piezas de plástico 3D ya vuelan en un avión de prueba comercial A310 y A350 XWB. También muestran cómo se han realizado con Impresión 3D piezas metálicas para los listones de las alas, una sección del alerón trasero y las bisagras de las puertas. En los próximos años, la tecnología permitirá que los costos de fabricación bajen, mientras que las piezas más livianas significarán menos consumo de combustible para las aerolíneas.

También les recomiendo ver también el reportaje sobre "Impresión 3D de Tejido Humano".

Por último, les recomiendo ver este reportaje de la DW "La Impresión 3D: Una revolución (Documental)".

Acá se muestra la Impresión 3D como prometedora de posibilidades absolutamente nuevas para una producción más sostenible y local ¿Mejorará todo con la Impresión 3D? El documental muestra cómo la Innovación modifica el mundo de las mercancías. ¿Está la fabricación de Productos al borde de la próxima revolución? Donde aún hoy se trabaja con fresadoras, fundición y pegamento, la Impresión 3D pronto sustituirá la producción tradicional y ahorrará cantidades de material, desechos y energía. Airbus ya está aprovechando este nuevo método de producción. A partir de 2020, el avión comercial A350 vuela con muelles para bloques de puertas impresos. Donde hasta ahora había que instalar diez piezas, hoy solo se necesita una. Se ahorran muchos ciclos de producción. En la construcción se aplican principios biónicos, que también se encuentran en la naturaleza. Es decir, que con la ayuda de procedimientos de Impresión 3D se pueden imitar los eficientes planos constructivos de la naturaleza. Con los métodos de fabricación convencionales esto era casi imposible. La ventaja de la nueva técnica es que las piezas son mucho más livianas y estables, y es posible ahorrar materiales durante su fabricación. Pero en la División de Desarrollo de Airbus aún no están plenamente satisfechos. El tabique impreso de la cabina del A350 tiene un 45% más liviano debido a su nueva estructura biométrica, pero su fabricación es laboriosa y cara. 900 horas toma imprimir solo un tabique. Un problema que los fabricantes de impresoras aún no han podido solucionar. También en Adidas ya se está utilizando esta técnica: el fabricante de calzado es hoy, según sus propias declaraciones, el mayor fabricante del mundo de componentes impresos en 3D. El siguiente paso es hacer materiales sostenibles como, por ejemplo, resinas artificiales a partir de bioproductos, que no requieren petróleo y que vuelven a licuarse sin menoscabar la calidad y, por consiguiente, son totalmente reciclables. Este documental presenta las múltiples posibilidades de aplicación de la Impresión 3D.

Nota: Mayor profundización del tema lo llevo a cabo en mi Curso Avanzado de Colaboración.

(Nota: Para aquellos estudiantes del curso, vuelvan al curso y sigan las instrucciones para asimilar el conocimiento entregado).

Fuentes: "Qué es la Impresión 3D y Cómo Funciona", GCFGlobal: AprendeLibre (Youtube); "Impresión 3D y la Fabricación Aditiva", Ministerio de Industria, Energía y Turismo (Youtube); "Tecnología Emergente 2015: Fabricación Distribuida", World Economis Forum; "Chuch Hull", Wikipedia; "Generación Distribuida", Wikipedia; "13 Tecnologías que Marcan un Hito en la Era de la Impresión Láser de Metal", Visual Tech (Youtube); "La Impresión 3D: Una Revolución", DW Documental (Youtube); "Stephen Hawkins: Science of the Future 1 of 6 Virtual World", National Geographics Channel; "5 Metal 3D Printer Manufacturers To Watch in 2021", Leo Tech Flow (Youtube).