Los límites de la impresión 3D
Contrariamente a lo que algunos dicen, la impresión 3D es no va a revolucionar el sector manufacturero, haciendo obsoletas las fábricas tradicionales. El simple hecho de la cuestión es que la economía de la impresión 3D ahora y para el futuro previsible hacen que sea una forma inviable de producir la gran mayoría de las piezas fabricadas hoy en día. Por lo tanto, en lugar de considerarlo como un sustituto de la fabricación existente, deberíamos buscar nuevas áreas donde pueda explotar sus capacidades únicas para complementar procesos de fabricación tradicionales.
La fabricación aditiva, o «impresión 3D» como se le conoce comúnmente, ha capturado comprensiblemente la imaginación popular: Nuevos materiales que se pueden «imprimir» se anuncian prácticamente todos los días, y la generación más reciente de impresoras puede incluso imprimir varios materiales al mismo tiempo, abriendo nuevas oportunidades. Ya se han demostrado aplicaciones interesantes en todos los sectores, desde aplicaciones aeroespaciales y médicas hasta biotecnología y producción de alimentos.
Algunos predicen que llegará un día en el que podremos hacer cualquier parte con solo pulsar un botón en una impresora local, lo que podría incluso hacer que las líneas de suministro globales que dominan el mundo de fabricación de hoy en día sean cosa del pasado. Lamentablemente, esta visión no se apila a la realidad económica. Los primeros resultados de un proyecto de investigación llevado a cabo por el Grupo de Investigación en Fabricación Aditiva e Impresión 3D en la Universidad de Nottingham y Escuela de Negocios Saïd en la Universidad de Oxford muestran que hay una escala significativa y efectos de aprendizaje inherentes al proceso de impresión 3D. (El proyecto, en el que soy investigador principal, se centra en la sinterización láser selectiva industrial (o más exactamente, derrito) y procesos de modelado de deposición no fusionados o estereolitografía que sean más adecuados para prototipos rápidos y aplicaciones domésticas.)
Además, el costo anterior y posterior a la impresión equivale a una proporción significativa del costo total por pieza impresa. Así que incluso cuando el costo de los materiales de las impresoras disminuya, la penalización por el costo de mano de obra permanecerá.
La impresión 3D simplemente funciona mejor en áreas donde la personalización es clave: desde la impresión de audífonos e implantes dentales hasta la impresión de una miniatura de la pareja feliz para su pastel de bodas. Utilizando una combinación de escaneo e impresión 3D, los implantes se pueden personalizar a circunstancias anatómicas específicas de una manera que simplemente no era factible de antemano. Sin embargo, también sabemos que el 99% de todas las piezas fabricadas son estándar y no requieren personalización. En estos casos, la impresión 3D tiene que competir con procesos de fabricación basados en escalas y operaciones logísticas bastante eficientes. Un buen ejemplo es el llave que la NASA imprimió en la Estación Espacial Internacional el año pasado. El costo de enviarlo a la estación espacial habría sido de al menos 400 dólares (suponiendo que el peso no embalado de 18 gramos por llave inglesa y utilizando los datos más recientes de costos facilitados por la NASA para transportar mercancías a órbita terrestre inferior); en comparación, el envío de China a los Estados Unidos sólo costaría 0,002 dólares por unidad. Por lo tanto, si bien tiene mucho sentido imprimir la llave inglesa en la estación espacial, imprimirla para consumo local en los Estados Unidos no lo haría.
El hecho simple es que cuando la personalización no es importante, la impresión 3D no es competitiva. Por un lado, los costos de impresión por pieza son muy sensibles a la utilización de la «sala de construcción», el área tridimensional dentro de la impresora 3D donde el láser fusiona el polvo de metal o plástico. Por lo tanto, los fabricantes contratan que realizan impresión 3D como Formas generalmente esperan para llenar un lote que utiliza toda la sala de compilación. La impresión de una sola pieza aumenta considerablemente el costo unitario, por lo que las economías de escala sí importan. Curiosamente, el caso económico para la parte estándar más citada en la producción en volumen 3D hoy en día, el Boquilla de combustible GE para el motor CFM LEAP, es más ligero y más eficiente en el consumo de combustible, no un menor costo de fabricación per se.
Un segundo punto a menudo pasado por alto es que el costo de la mano de obra que permanece. Contraria a la percepción común, la impresión 3D no ocurre «con solo tocar un botón», sino que implica un considerable pre-procesamiento y post-procesamiento, que incurre en costos laborales no triviales. El punto de partida para cualquier proceso de impresión 3D es un archivo 3D que se puede «imprimir». No basta con tener un dibujo CAD electrónico; actualmente, no hay forma de convertir automáticamente el dibujo CAD en un archivo 3D.
La creación de archivos imprimibles implica dos pasos: crear un modelo de volumen tridimensional que se pueda imprimir y «cortar» ese modelo de volumen de la mejor manera posible para evitar el desperdicio de material y evitar errores de impresión. Ambos pasos requieren conocimiento tácito. Tras la impresión, las piezas producidas deben ser recuperadas, limpiadas, lavadas (o lijadas y pulidas, en el caso de impresiones metálicas) e inspeccionadas. Esto, a su vez, significa que el uso de la impresión 3D para los servicios de posventa, una aplicación en la que tiene mucho sentido, requiere realizar una inversión anticipada significativa en la generación de los archivos imprimibles de las piezas de repuesto que probablemente se necesitarían. Esta inversión tendría que compensar el costo de mantener un suministro de piezas de repuesto de por vida en el inventario, lo cual es una exigencia difícil de pequeños pernos, soportes y conectores que conforman la mayor parte de la demanda del mercado de accesorios.
Así que mientras yo, como muchos otros, me he enamorado de la noción de la «cadena de suministro más delgada definitiva» de tener impresoras 3D en cualquier otra mesa de esquina para imprimir piezas individuales justo a tiempo donde se necesitan, me temo que esta visión no se apila contra la realidad. gran potencial. Sin embargo, es poco probable que reemplace la fabricación tradicional. En cambio, deberíamos verlo como un complemento, una nueva herramienta en la caja, y explotar sus capacidades únicas, tanto para mejorar los productos existentes como para fabricar productos completamente nuevos que antes no podíamos fabricar.
— Escrito por Matthias Holweg
