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El camino a recorrer por las impresoras 3-D Boletín de Servicios de Asesoría en Riesgos No. 4 - 2015
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Boletín de Servicios de Asesoría en Riesgos - No. 4 - 2015 Contenido
Contenido Haga click en los enlaces para navegar a través del documento 4 Introducción 4 La forma emergente de la industria de las impresoras 3-D 4 Tendencias emergentes en el rendimiento de las impresoras 3-D 4 Impresión 3-D en diferentes sustratos 4Tendencias emergentes en impresión de sistemas completos 4 El ritmo de la innovación sugiere que se cumplirán las expectativas 4 Créditos / Suscribirse
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Boletín de Servicios de Asesoría en Riesgos El camino a recorrer por las impresoras 3-D Introducción Es un efecto en cadena: a medida que las impresoras 3-D se vuelven más rápidas, fáciles de utilizar, capaces de manipular diversos materiales, e imprimir componentes activos o sistemas, aumentará su uso en muchos sectores de negocios, lo que incrementará la inversión en el perfeccionamiento de la tecnología, que generará entonces una evolución en sus diseños y estrategias de fabricación, impulsando aún más su incorporación en los procesos productivos. Sin embargo, existe un camino por recorrer, y en este artículo se evalúa las tendencias y retos de las impresoras 3-D, así como los métodos de impresión en relación al desempeño, la administración de materiales y la capacidad para producir productos terminados. La tecnología para la impresión 3-D, también conocida como fabricación aditiva, ha existido de cierta forma desde la década de los 80’s. Sin embargo, la tecnología no había sido capaz o no resultaba provechosa, en cuanto a la relación
costo-beneficio para la fabricación comercial o en masa de productos finales. Las expectativas de que estas deficiencias cambien próximamente son cada vez más altas.
La tecnología para la impresión 3-D avanzará mediante el desarrollo coordinado de tres áreas: • Impresoras y métodos de impresión, • Software para diseñar
e imprimir y
• Materiales empleados para la impresión.
Diversas tendencias tecnológicas están alimentando estas expectativas. Una clase emergente de impresoras 3-D de nivel medio está comenzando a ofrecer muchas características que poseen sistemas de gama alta en un formato para escritorio a precios más bajos. La velocidad de las impresoras se ha incrementado en todo el espectro de productos; un sistema de gama alta que se encuentra en desarrollo podría imprimir hasta 500 veces más rápido que las mejores máquinas de la actualidad. Además, existen patentes importantes que están a punto de expirar, un hecho que podría acelerar el ritmo de innovación. Según una encuesta realizada recientemente por PwC a más de 100 fabricantes industriales, al menos dos tercios afirma que ya está utilizando la impresión 3-D (ver Figura 1, página siguiente).
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Boletín de Servicios de Asesoría en Riesgos El camino a recorrer por las impresoras 3-D Introducción (cont.) La mayoría se encuentra realizando experimentos o usándola sólo para la generación rápida de prototipos, lo cual ha sido la principal función de la impresión 3-D durante su historia. Canalys, una firma de investigación de mercado, anticipa cambios por venir para la tecnología y predice que el mercado global de impresoras y servicios 3-D crecerá desde 2,5 billones de dólares en 2013 hasta 16,2 billones de dólares en 2018, una tasa de crecimiento anual compuesto (TCAC) de 45,7%.1 A pesar de estas tendencias, la industria de la impresión 3-D enfrenta algunos desafíos. La generación rápida de prototipos seguirá siendo importante pero no será el factor de cambio que expandirá la tecnología a otros niveles. La industria deberá tornar hacia la impresión de productos y componentes completamente funcionales y acabados, en volúmenes que superen considerablemente el número de prototipos producidos. Por ejemplo, algunos fabricantes de prótesis auditivas y dentales ya han adoptado esta tecnología para elaborar productos terminados.
Adicionalmente, la impresión 3-D deberá sustituir los productos que en la actualidad son fabricados de manera tradicional y
eventualmente creará elementos que no podrían ser fabricados de alguna otra manera.
Figura 1: La generación de prototipos ha impulsado la adopción de la impresión 3-D hasta ahora. Las futuras oportunidades incluyen la producción de productos finales. ¿Cómo está usando su compañía la tecnología de impresión 3-D actualmente?
Experimentando para determinar cómo podemos aplicarla
28.9%
Sólo fabricación de prototipos
24.6%
Fabricación de prototipos y en producción
9.6%
Construyendo productos imposibles de hacer con métodos tradicionales 2.6% Sólo para la fabricación de productos o componentes finales No implementado
0.9% 33.3%
Fuente: Encuesta y análisis de PwC y ZPryme, realizada en febrero de 2014
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Boletín de Servicios de Asesoría en Riesgos El camino a recorrer por las impresoras 3-D La forma emergente de la industria de las impresoras 3-D
Introducción (cont.) Tabla 1: Usos emergentes de la impresión 3-D en diferentes sectores de la industria: Sector de la industria
Fabricación automotriz e industrial
Aeroespacial
Algunos usos emergentes y a corto plazo de la impresión 3-D • • • •
Consolidar muchos componentes dentro de una sola parte compleja Crear herramientas de producción Producir partes y componentes de repuesto Aumentar la velocidad del ciclo de desarrollo del producto con la elaboración rápida de prototipos, pruebas de forma y medidas
•
Crear partes geométricas complejas que no son posibles fabricar con los métodos tradicionales Controlar la densidad, rigidez y otras propiedades materiales de una parte; así como graduar tales propiedades sobre una de sus partes Crear partes más ligeras
• • •
Farmacéutica y medicina
• • •
• Venta al por menor
Deporte
En la impresión 3-D, cientos o miles de capas de material son “impresas” capa sobre capa usando varios materiales o “tintas”2, siendo polímeros plásticos y metales los más utilizados. Las diferentes tecnologías de impresión son generalmente dependientes del material. Por ejemplo, para la fabricación de filamentos fusionados (FFF) se usa plástico, para la estereolitografía se utilizan polímeros fotosensibles, se emplea metal en el sinterizado selectivo por láser, y así sucesivamente.
Planear cirugías usando modelos anatómicos precisos basados en escaneos TC o IRM Desarrollar implantes ortopédicos o prótesis hechos a la medida Usar cadáveres impresos en 3-D para entrenamientos médicos Impresión de tejidos vivos para pruebas durante el desarrollo de medicamentos
•
Crear juguetes, joyas, juegos, decoración para el hogar y otros productos por encargo Crear piezas de remplazo o repuesto para autos o el hogar
• • •
Crear equipos de protección a la medida para mayor seguridad Crear zapatos de fútbol basados en datos biomecánicos Crear prototipos hechos de múltiples materiales y colores para pruebas
1 Canalys, “3D printing market to grow to US$16.2 billion in 2018,” Marzo, 2014, http://www.canalys.com/newsroom/3d-printing-market-grow-us162-billion2018#sthash.jovzItNE.dpuf. 2 El término tintas se refiere a todos los materiales en la impresión 3-D que son o expulsados o inyectados a través de una boquilla. El término no se limita a los métodos de inyección de tinta.
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Boletín de Servicios de Asesoría en Riesgos El camino a recorrer por las impresoras 3-D La forma emergente de la industria de las impresoras 3-D (cont.) Tecnologías de impresión 3-D • Estereolitografía (SLA): Esta tecnología de impresión 3-D utiliza un haz ultravioleta para endurecer resina liquida, uniendo cada capa sucesiva. • Fabricación de filamentos fusionados (FFF): Una corriente de material termoplástico fundido se expulsa desde una boquilla para crear capas, cada una unida a la capa anterior. Las tintas comunes incluyen ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno) y polímeros de ácido poliláctico. • Sinterización selectiva por láser (SLS): SLS usa materiales en polvo (tales como nylon, titanio, aluminio, poliéster y vidrio) en lugar del polímero líquido usado en FFF. El polvo se inyecta por muchas boquillas sobre la superficie de impresión al igual que una impresora de inyección de tinta. El láser se utiliza para sinterizar o fundir el polvo, capa por capa. • Fusión selectiva por láser (SLM): SLM es similar a SLS pero en vez de fusionar el material en polvo, éste se funde a temperaturas muy altas. • Fusión por haz de electrón (EBM): EBM es similar a SLS pero EBM usa un haz de electrones como fuente de poder. • Fabricación objeto laminado (LOM): En este proceso aditivo, láminas de materiales (tales como metales, plásticos, o papel) se unen en capas sucesivas y luego son cortadas en diferentes formas. En algunos casos, las formas se trabajan más (por ejemplo, mediante mecanizado o perforación) para finalizar el producto.
Para aprovechar las oportunidades que existen hoy en día, más allá de la generación rápida de prototipos, las impresoras deben mejorarse en tres áreas predominantes: • Rendimiento: mejorar las principales características de rendimiento, como la velocidad, resolución, funcionamiento autónomo, facilidad de uso, confiabilidad y repetitividad • Diversidad y capacidad de utilizar múltiples materiales: incorporar múltiples tipos de materiales, incluyendo la capacidad de mezclar los materiales durante la impresión de un único objeto • Productos acabados: proporcionar la capacidad de imprimir sistemas completamente funcionales y activos que incorporan varios módulos, como sensores integrados, baterías, componentes electrónicos, sistemas microelectromecánicos (MEMS) y otros.
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Boletín de Servicios de Asesoría en Riesgos El camino a recorrer por las impresoras 3-D La forma emergente de la industria de las impresoras 3-D (cont.) Las impresoras 3-D actuales se concentran en dos extremos: alto costo-alta capacidad y bajo costo-baja capacidad (ver Figura 2). Las impresoras de gama alta son generalmente el objetivo de empresas y agencias de servicios de impresión 3-D; las impresoras de gama baja, las cuales son frecuentemente derivaciones de las impresoras de código abierto RepRap3, son el objetivo de los consumidores individuales y aficionados. Durante el año pasado, emergió una nueva clase de impresoras. Estas impresoras de nuevos participantes y algunos vendedores ya establecidos poseen muchas de las capacidades de los equipos de gama alta a precios más bajos. Por ejemplo, impresoras como la FSL3D y Formlabs proporcionan resoluciones más altas y tamaños más pequeños usando la tecnología de estereolitografía y tienen un precio de unos pocos miles de dólares. Las impresoras de MarkForged ofrecen la habilidad de imprimir compuestos de fibra de carbono en un formato de escritorio por menos de 5.000 dólares.
CubeJet de 3D Systems cuyo precio está por debajo de los 5.000 dólares, puede imprimir en múltiples colores y brinda características profesionales a un precio más bajo.4 Figura 2: El mercado emergente de impresoras está definiendo una nueva categoría que tiene altas capacidades a un bajo costo. Alto costo
Mercado gama alta
Gartner predice que las impresoras 3-D con el valor (capacidades y rendimiento) requerido por las empresas y otras organizaciones estarán disponibles por menos de 1.000 dólares para 20165. Es de esperar que las mejoras de las impresoras se acelerarán en los próximos años, aunque el grado y la naturaleza de estos cambios variarán considerablemente entre las tecnologías de impresión y los proveedores.
Si bien son muchas características definen el rendimiento de una impresora, los retos más importantes son la velocidad y facilidad de uso.
Emergente Mercado aficionado Código abierto
3 RepRap fue una de las primeras impresoras 3-D de escritorio. El concepto de RepRap aplica a cualquier máquina que puede replicarse a sí misma, lo que la impresora RepRap podía hacer. Para más detalles, ver http://reprap.org/wiki/RepRap.
Alta capacidad Fuente: PwC
4 Brian Heater, “The CubeJet promises pro-level 3D printing in a consumer form factor for under $5,000,” Engadget, Enero, 2014, http://www.engadget. com/2014/01/07/cubejet/. 5 Pete Basiliere, How 3-D Printing Disrupts Business and Creates New Opportunities, Gartner G00249922, Abril, 2014.
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Boletín de Servicios de Asesoría en Riesgos El camino a recorrer por las impresoras 3-D Tendencias emergentes en el rendimiento de las impresoras 3-D Si bien son muchas características las que definen impresoras Form 1.6 el rendimiento de una impresora, los retos más importantes son la velocidad y facilidad de uso. La mayoría de las impresoras actuales usan un sólo cabezal de impresión para depositar el Se puede esperar que las impresoras sean más material. Agregando más cabezales que rápidas. impriman al mismo tiempo se puede incrementar Incluso para productos simples, las impresoras la velocidad depositando material más rápido 3-D todavía toman mucho tiempo–usualmente mientras se incorporan múltiples materiales o colores del mismo material. Los cabezales horas y a veces días. Las mejoras incrementales, así como nuevos métodos que tienen la múltiples pueden también crear varias copias del posibilidad de generar un cambio significativo mismo diseño en el tiempo que tardaría ayudarán a las impresoras a enfrentar el desafío imprimirse una sola. de una mayor velocidad. Con estas innovaciones, la velocidad de impresión puede incrementarse más o menos “Hay muchas vías para mejorar la velocidad linealmente con respecto al incremento en el mediante el uso de componentes de alta calidad y número de cabezales. En el sector aficionado, mediante la optimización de los diseños y Robox vende una impresora de boquilla doble movimientos del láser” dice Andrew Boggeri sobre la cual la compañía dice que puede ingeniero líder en FSL3D, un proveedor de “Estas impresoras [3-D aficionadas] necesitan impresoras estereolitográficas de escritorio. considerablemente más mantenimiento del que Por ejemplo, Form 1+, una impresora la gente está acostumbrada con sus dispositivos” estereolitográfica de Formlabs, usa láseres que -Profesor Joshua Pearce, son 4 veces más potentes para imprimir hasta 50 Universidad Tecnológica de Michigan. por ciento más rápido que la generación previa de
imprimir tres veces más rápido que las impresoras de boquillas individuales. La velocidad es especialmente un reto cuando se desean imprimir objetos grandes. Estos objetos requieren que sea vertido una mayor cantidad de material a través de la boquilla de la impresora, la cual tiene generalmente una tasa para procesar el material. Una asociación entre el Laboratorio Nacional de Oak Ridge y Cincinnati Incorporated, un fabricante de máquinas de herramientas, está abordando este desafío7. Las organizaciones están desarrollando un sistema de fabricación aditiva a gran escala. Su diseño combina boquillas más grandes para la deposición más rápida de polímero, cortadoras láser de alta velocidad que manejan las áreas de trabajo en pies en lugar de pulgadas y motores de alta velocidad para acelerar el ritmo en que los cabezales de la impresora se mueven de posición. 6 Signe Brewster, “Formlabs reveals the Form 1+, a faster and more reliable SLA 3D printer,” Gigaom, Junio, 2014, http://goo.gl/GgKDt6 7 Oak Ridge National Laboratory, “ORNL, CINCINNATI partner to develop commercial large-scale additive manufacturing system,” news release, Febrero, 2014, http://goo. gl/nJvL63
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Boletín de Servicios de Asesoría en Riesgos El camino a recorrer por las impresoras 3-D Tendencias emergentes en el rendimiento de las impresoras 3-D El resultado será un sistema capaz de imprimir componentes de polímeros 10 veces más grandes y a velocidades entre 200 y 500 veces más rápidas que las maquinas aditivas existentes. Para controlar el movimiento del cabezal, las impresoras 3-D usan distintos enfoques o arquitecturas. Las impresoras cartesianas, las cuales mueven un cabezal de impresión en dos dimensiones sobre un plano, son las configuraciones populares hoy en día. Las impresoras Deltabot, también llamadas impresoras Delta robot, usan paralelogramos en los brazos como un robot (ver Figura 3). “Las impresoras Delta, básicamente, remplazarán a las impresoras cartesianas, debido a que éstas poseen algunas ventajas importantes, una de las cuales es la velocidad” predice Joshua Pearce, profesor de la Universidad Tecnológica de Michigan y desarrollador activo de impresoras 3-D de código libre. La configuración Delta permite una mayor velocidad, debido a que los cabezales de impresión son más ligeros y utilizan rutas más cortas de un punto a otro.
Figura 3: Configuración cartesiana y delta en impresoras 3D
Cartesiana
Cada elemento se mueve en una sola dirección Fuente: PwC
Delta
El cabezal de impresión puede moverse en cualquier dirección rapidamente
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Boletín de Servicios de Asesoría en Riesgos El camino a recorrer por las impresoras 3-D Tendencias emergentes en el rendimiento de las impresoras 3-D Las impresoras serán más automatizadas y fáciles de usar Las Impresoras 3-D existentes realizan muchas tareas de forma autónoma. Sin embargo, algunas impresoras del sector aficionado requieren que los cabezales de impresión se limpien periódicamente, que las camas estén debidamente niveladas, y que un operador supervise para minimizar los errores. “Estas impresoras necesitan considerablemente más mantenimiento del que la gente está acostumbrada con sus dispositivos” dice Pearce. El potencial para reducir o eliminar este elemento humano es real y será un área clave de la innovación en los próximos años.
“La tecnología de inyección de tinta como Voxeljet, es el presente y el futuro de la impresión con múltiples materiales.” - Andrew Boggeri, FSL3D.
Mediante la automatización de las características que causan muchos de los errores y problemas de confiabilidad de las impresoras 3-D, tales como la generación de estructuras de soporte, orientación de las partes y otros, es posible que se facilite el uso de las impresoras que se encuentran en el sector aficionado. Por ejemplo, una impresión puede arruinarse si la plataforma de construcción no se encuentra nivelada adecuadamente. Muchas impresoras, como las producidas por Robox, XYZprinting y MakerBot, incluyen una propiedad de nivelado automático que permite que la impresora calibre su propia plataforma. Para el futuro se espera que sea un sistema de retroalimentación quien provea la monitorización en tiempo real del proceso de impresión, detecte los errores o desviaciones en el diseño (como se especifica en un modelo 3-D generado por una herramienta CAD [Diseño Asistido por Computadora]), y además, permita una intervención apropiada. Es probable que la unión de estas características mejore la
confiabilidad y repetitividad del proceso de impresión. Tendencias emergentes sobre cómo las impresoras 3-D trabajan con los materiales Actualmente, la mayoría de las impresoras trabajan con un único tipo de material–plástico, metal, cerámica, madera o material biológico. Para crear productos más útiles y expandir el mercado, las impresoras 3-D necesitarán procesar múltiples tipos de materiales dentro de un mismo ciclo de construcción. Varios factores, mayormente relacionados con los materiales en sí, hacen que este requerimiento sea un desafío. Por ejemplo, la mayoría de los proyectos se construyen alrededor de un material ideal el cual responde a rangos específicos de temperatura o frecuencia de luz. Las impresoras comúnmente licúan o solidifican sustancias empleando luz o calor, con el fin de manipular el material y darle formas definidas.
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Boletín de Servicios de Asesoría en Riesgos El camino a recorrer por las impresoras 3-D Tendencias emergentes en el rendimiento de las impresoras 3-D Las características que permiten que esta manipulación del material sea posible, excluyen otros materiales potenciales–por lo menos para el nivel actual de sofisticación. La búsqueda de la capacidad de impresión con múltiples materiales favorecerá a ciertos métodos sobre otros. La impresión FFF tiene altas posibilidades para dar cabida a múltiples materiales sin ampliar en gran medida la tecnología existente, ya que se pueden añadir cabezales de impresión para manipular otros polímeros. Impresoras de múltiples cabezales están disponibles de fabricantes como Hyrel 3D, XYZprinting y MakerBot.
ya utiliza múltiples cabezales de impresión. Como resultado, es posible imprimir piezas o ensamblajes hechos de diferentes materiales en una sola impresión. Hoy en día es posible acceder a esta tecnología en los mercados de gama alta como por ejemplo: Voxeljet, Stratasys, 3D Systems, entre otras.
Las impresiones de inyección de tinta para impresoras 2-D han existido desde la década de los 70’s; sin embargo, fue adoptada por la impresión 3-D hace 7 años atrás aproximadamente por Objet (ahora parte de Stratasys) en un proyecto que la compañía llamó PolyJet. Mediante la inyección de dos o más materiales base en diferentes combinaciones, esta tecnología permite la “La tecnología de inyección de tinta como creación de nuevas propiedades de los Voxeljet, es el presente y el futuro de la materiales que van desde plástico rígido hasta impresión con múltiples materiales,” predice Boggeri. Métodos como la sinterización selectiva una similar al caucho, y de opaco a por láser y otros, usan la tecnología de inyección transparente. de tinta. Esta tecnología puede manejar dentro Recientemente, la tecnología ha permitido la de un rango múltiples materiales que pueden ser impresión en múltiples colores. Por ejemplo, la entregados como un polvo «base», debido a que impresora Stratasys Objet500 Connex3 soporta
la impresión 3-D de múltiples materiales y colores. Una parte impresa puede tener hasta 14 propiedades del material y 10 paletas de colores.8 Figura 4: El prototipo de mancuerna combina material de polímero blando y duro de diferentes colores. El prototipo de auriculares combina múltiples materiales en varios colores. Alto costo
Fuente: Stratasys
8 Stratasys, Objet500 Connex3, How to Maximize Multi-Material and Color Possibilities, 2013.
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Boletín de Servicios de Asesoría en Riesgos El camino a recorrer por las impresoras 3-D Impresión 3-D en diferentes sustratos
Tendencias emergentes en impresión de sistemas completos
Todavía se necesitan avances para combinar diferentes familias de materiales, como metales y plásticos, en un solo ciclo de impresión.
Aún más lejos se encuentra la capacidad de imprimir sistemas completos o subsistemas. La habilidad de imprimir con múltiples materiales es vital, ya que la mayoría de los productos acabados están hechos con más de un material. Sin embargo, los desafíos aumentan con la necesidad de incorporar otros elementos tales como sensores, componentes electrónicos y baterías, para que todo pueda ser impreso en una sola obra. Los esfuerzos de R&D están en marcha en una serie de áreas, incluyendo materiales, métodos de impresión y la combinación de aditivos y los métodos tradicionales de fabricación.
Hoy en día, las impresoras de múltiples materiales trabajan con una sola familia de material–polímeros, por ejemplo–y son ampliamente utilizadas para la fabricación de prototipos de manera que los diseñadores pueden verificar la forma, función y sensación. La Figura 4 (ver página anterior)muestra prototipos de múltiples materiales realizados por la impresora Connex3. Todavía se necesitan avances para combinar diferentes familias de materiales, como metales y plásticos, en un solo ciclo de impresión. Los adelantos en este campo se encuentran en etapas muy tempranas en los laboratorios de investigación,9 y es probable que pasen más de cinco años antes de que se ofrezcan los productos. 9 Michael Molitch-Hou, “Metal-Plastic Voxel 3D Printing Pursued by Arizona State University,” 3D Printing Industry, Abril, 2014, http://goo.gl/Zuij06
El principal reto de la ciencia de los materiales es desarrollar tintas que puedan ser la base para la impresión de diferentes tipos de productos, ya sean sensores, componentes electrónicos, o baterías. Por ejemplo, Xerox PARC está desarrollando tintas para que circuitos, antenas y dispositivos RFID puedan ser impresos y aplicados directamente a un producto.10 Del mismo modo, la Profesora Jennifer A. Lewis de
la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard ha desarrollado el bloque de construcción básico de pequeñas baterías de iones de litio así como las tintas que pueden imprimirlas.11 El futuro de la fabricación aditiva no está limitado únicamente a objetos inanimados. El equipo de Lewis ha creado tintas biológicas que pueden crear tejidos vivos, el cual usa múltiples cabezales y tintas especiales para crear tejidos vivos complejos y delgados vasos sanguíneos completos.12 Algunas compañías farmacéuticas ya los están usando para probar medicamentos. Este tipo de impresiones usan normalmente dos clases de tintas: una es el material biológico y la otra es hidrogel el cual provee el ambiente donde las células y tejidos pueden crecer. 10 “Print me a phone,” The Economist (US), Julio, 2012, http://www.economist.com/ node/21559593. 11 Mike Orcutt, “Printing Batteries,” MIT Technology Review, Noviembre, 2013, http:// www.technologyreview.com/demo/521956/printing-batteries/. 12 The Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University, “An essential step toward printing living tissues,” news release, Febrero, 2014, http://wyss. harvard.edu/viewpressrelease/141/.
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Boletín de Servicios de Asesoría en Riesgos El camino a recorrer por las impresoras 3-D Tendencias emergentes en impresión de sistemas completos ...(cont.)
El ritmo de la innovación sugiere que se cumplirán las expectativas
El gran avance de añadir vasos sanguíneos fue el desarrollo de una tercera tinta que tiene una propiedad inusual: se derrite cuando se enfría, no a medida que se calienta. Esta propiedad permitió a los científicos imprimir una red interconectada de filamentos y luego fundirlos enfriando el material. El líquido es drenado para crear una red de tubos huecos o vasos, dentro del tejido. Estas creaciones sólo son posibles usando la impresión 3-D, generando nuevas posibilidades más allá de la producción tradicional.
depositando pequeñas gotas de tinta desde un cabezal de impresión a menos de un milímetro de distancia, el proceso de aerosol a chorro atomiza el material de impresión base de nanopartícula en pequeñas gotas y las enfoca mediante una boquilla sobre una superficie de impresión que puede ser curvada o irregular. La superficie de impresión puede mantenerse a cinco (5) milímetros o más de distancia. Esta capacidad permite la impresión de características electrónicas más pequeñas que una centésima de milímetro.
La impresión de sistemas completos no se limita a escalas nano o microscópicas. Optomec en conjunto con Aurora Flight Sciences y Stratasys, ha impreso alas de avión completas, incluyendo los componentes electrónicos y sensores para pequeños drones.13 Cada ala fue impresa con una impresora FFF Stratasys y los sensores y circuitería fueron impresos directamente dentro del ala usando el sistema de aerosol a chorro de Optomec. Mientras que el proceso de inyección de tinta imprime sobre una superficie plana,
Algunos enfoques pueden combinar la impresión 3-D con otros métodos de fabricación. Por ejemplo, iRobot ha solicitado una patente para una impresora 3-D robótica automatizada, que incluye múltiples manipuladores, así como fresado, taladrado y otros procesos para fabricar productos finales.14 13 “Revolutionary ‘Smart Wing’ Created for UAV Model Demonstrates Groundbreaking Technology,” Optomec, 2006, http://www.optomec.com/revolutionary-smart-wing-created-for-uav-modeldemonstrates-groundbreaking-technology/. 14 Cabe Atwell, “iRobot Takes Humans out of 3-D Printing Equation,” Design News, Marzo, 2013.
El mercado de las impresoras 3-D se está transformando rápidamente, ya que la innovación robusta por parte de los vendedores establecidos y entre los empresarios y aficionados está proporcionando un terreno de pruebas para llenar el mercado con más sistemas de gama media que aportan capacidades de clase empresarial a precios mucho más bajos. Otro factor clave que posiblemente cambie muy pronto es el control que los titulares de patentes han tenido sobre las técnicas específicas. Cuando las principales patentes para la técnica FFF expiraron hace cinco años, la comunidad de código abierto incorporó rápidamente las técnicas en las impresoras de bajo costo, lo que provocó mejoras en velocidad, calidad, resolución y facilidad de uso.
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Boletín de Servicios de Asesoría en Riesgos El camino a recorrer por las impresoras 3-D El ritmo de la innovación sugiere que se cumplirán... (cont.) PwC espera que estos desarrollos continuos Igualmente, muchas patentes de sinterizado por el rendimiento, en la capacidad de utilizar abran la puerta a una expansión brusca en el láser están a punto de expirar en 2014. “Yo múltiples materiales, y en la impresión de mercado. esperaría que se produzca una rápida sistemas completos. innovación en las impresoras 3-D que utilizan sinterización láser, parecido a lo que ocurrió con ¿Pueden los CIOs ser un catalizador para tomar ventaja de la impresión 3-D? el método FFF y RepRap” dice Pearce. Las En este momento, el impacto de la impresión 3-D puede • Ciertos sistemas transaccionales tendrán que ser comunidades como Metalbot y OpenSLS ya han parecer limitado al desarrollo de productos, manufactura modificados para adaptarse a los cambios en la realizado esfuerzos de código abierto para crear y funciones de la cadena de suministro. Sin embargo, el industria manufacturera y los procesos de la cadena aprovechamiento de todo el potencial de la impresión de suministro. impresoras de escritorio de sinterización láser. Si el ritmo de innovación es tan rápido como lo fue con las impresoras FFF, entonces podrían aparecer impresoras de metales de escritorio menos costosas dentro de pocos años. El mercado actual de las impresoras y servicios 3-D aún está dividido–en el extremo inferior se encuentran las ofertas de función limitada de interés para los aficionados. En el extremo superior están las impresoras costosas que tienen un mercado disponible limitado. La clave para el crecimiento del mercado de la impresión 3-D es continuar el desarrollo de impresoras en el rango de precio medio para lograr avances en
3-D requiere que los CIOs y la función de TI colaboren estrechamente. Hay muchas razones para esta necesidad de colaboración, tales como: • Los CIOs pueden evaluar la capacidad disruptiva de la impresión 3-D para entablar debates con sus pares sobre las posibilidades, uniendo esta tecnología con los objetivos empresariales. • Las Impresoras 3-D y los accesorios asociados, como escáneres y cámaras, son dispositivos nuevos que necesitan estar conectados a redes, asegurados y administrados. • La Impresión 3-D generará el desarrollo de nuevos productos, manufactura y los datos relacionados deben ser capturados, asegurados, analizados e integrados con las operaciones para crear una ventaja comercial.
• La impresión 3-D creará desafíos particulares relacionados con el robo de propiedad intelectual, ya que otros podrían utilizar los archivos digitales para crear réplicas exactas de los productos. La revolución de la impresión 3-D será información rica y requiere amplios cambios en las operaciones de negocio. Es seguro que aumentará el uso de impresoras 3-D en cualquier empresa. Los CIOs deben pensar en las oportunidades y retos que la impresión 3-D crea para sus departamentos y adelantarse a la tendencia, con el fin que puedan ser un catalizador para que el negocio aproveche al máximo la impresión 3-D.
Artículo original de Alan Earls y Vinod Baya, “The road ahead for 3-D printers”, PwC Technology Forecast, 2014
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