La impresión 3D es una de las tecnologías de fabricación de más rápido desarrollo en el mundo. Se trata de un proceso de deposición de material capa a capa para producir piezas a partir de modelos 3D. La impresión 3D ha demostrado su eficacia especialmente en sectores de bajo volumen y alta personalización como el aeroespacial, y hay muchas razones para ello. En este artículo exploraremos las formas en que la impresión 3D puede beneficiar a todas las industrias, mejorar los plazos de entrega y reducir los costes. Nos centraremos en la impresión con filamento fundido, en la que se extruye un filamento de plástico semifundido a través de una boquilla, pero estos principios pueden aplicarse en general a todas las tecnologías de impresión.

Las numerosas ventajas de la tecnología de impresión 3D pueden dar lugar a piezas más ligeras, plazos de entrega más cortos y costes más bajos. Todo ello gracias a su principal característica: una gran libertad de diseño, que permite diseñar piezas con geometrías muy personalizadas e inusuales. Casi todas las ventajas de la impresión 3D se derivan de esto y dan lugar a muchas características, como la creación rápida de prototipos, la fabricación bajo demanda y justo a tiempo, los almacenes digitales, la reducción del número de piezas, los tiempos de montaje más cortos y un mantenimiento más sencillo. La libertad de diseño y la gran variedad de materiales disponibles para la impresión 3D la convierten en una solución muy flexible para la fabricación industrial, aunque esta tecnología no se limita al uso de empresas, cada vez es más común encontrarnos con negocios de diseño enfocados en el servicio de impresión 3D, en donde se abre la oportunidad para la fabricación de maquetas de arquitectura, prototipos varios, y más.

Las principales limitaciones de la fabricación aditiva son el coste relativamente elevado de las piezas individuales y la imposibilidad de producir grandes volúmenes. Esto limita el alcance de la impresión 3D a las pequeñas tiradas y a las piezas complejas, ya que, para las piezas sencillas producidas en grandes volúmenes, la fabricación tradicional es suficiente.

Impresión 3D y personalización: ¿cómo ayuda la impresión 3D a la personalización de los productos?

Las ventajas de la impresión 3D comienzan con la libertad de diseño. Cuando se trata del proceso de diseño de las piezas, hay poca diferencia de costes entre la impresión 3D y la fabricación tradicional, ya que ambas utilizan los mismos programas de CAD. Los dos factores que al final influyen en los costes son la complejidad de los diseños y el precio de los materiales. Los métodos de fabricación tradicionales, como el moldeo por inyección y el mecanizado CNC, no ofrecen atajos reales para conseguir piezas más rápidas o complejas, sino que deben realizarse con todas las limitaciones inherentes a estas tecnologías, como los ángulos de inclinación adecuados, la garantía de acceso a las herramientas y el diseño de espesores de pared generalmente uniformes.

La impresión 3D, en cambio, tiene pocas de estas limitaciones. El proceso de diseño para la impresión FFF se centra principalmente en la reducción de los soportes y en garantizar que puedan retirarse fácilmente, más allá de eso sólo hay un pequeño número de otras consideraciones. Esto permite una libertad de diseño mucho mayor y, por tanto, la posibilidad de utilizar la impresión 3D para innumerables aplicaciones, incluso con diseños que serían imposibles tradicionalmente; una sola impresora 3D puede utilizarse para fabricar muchos tipos diferentes de piezas, desde juntas para plantas químicas hasta armazones de satélites, desde simples pasadores hasta alerones para coches de carreras, desde engranajes helicoidales hasta mecanismos conformes, la única limitación es la imaginación del diseñador.

Facilidad de fabricación de geometrías complejas

Gran parte del diseño para la fabricación tradicional se realiza mediante diseños paramétricos y paquetes de software basados en NURBS. Estos son apropiados para formas más regulares, como rectángulos, círculos y triángulos, porque se han proporcionado todas las dimensiones y características. Esta es la norma porque los componentes deben encajar entre sí y forman parte de un ensamblaje, por lo que no se fomenta un diseño más libre y, además, no suele ser práctico en muchos paquetes de software CAD.

Por otro lado, las escasas limitaciones de diseño de la impresión 3D permiten crear geometrías increíblemente complejas que, de otro modo, serían difíciles, si no imposibles, de realizar con los métodos tradicionales. La impresión 3D puede trabajar con mallas, que se prestan mucho más a los diseños de forma libre y orgánica, que son inherentemente mucho más complejos que las formas regulares. Al utilizar la AM, los diseñadores tienen mucha más libertad para cambiar y manipular las geometrías con el fin de satisfacer mejor las aplicaciones únicas. Esto da lugar a piezas mucho más complejas que presentan varias ventajas con respecto a las geometrías más regulares, como la reducción de la masa, el menor número de piezas y la mayor facilidad de integración.

Reducción del plazo de entrega y creación rápida de prototipos

El primer uso real de la impresión 3D fue como método para producir prototipos; de hecho, un nombre antiguo para la AM es prototipado rápido. Gracias a la libertad de diseño de la impresión 3D, es fácil modificar un prototipo y puede aplicarse en todas las fases del desarrollo del producto. Esto elimina, por ejemplo, la necesidad de producir un nuevo molde cada vez que se modifica un diseño. Por lo tanto, la experimentación se hace viable, los nuevos diseños e ideas pueden probarse y aprobarse fácilmente, lo que conduce a diseños mejores y más innovadores.

Cuando el proceso de fabricación de un nuevo producto ocupa una parte considerable del tiempo del proyecto (por ejemplo, para un proyecto de un año el tiempo de fabricación puede durar cinco meses debido al diseño y la producción del molde), las empresas se ven obligadas a producir el diseño final varios meses antes de que finalice el proyecto. El problema es que el diseño final puede no ser óptimo debido a las restricciones de tiempo y hay poco margen de mejora. El prototipado rápido en 3D, en cambio, acelera enormemente la fase de desarrollo, permitiendo fabricar varios prototipos en rápida sucesión y cambiando el paradigma del diseño.

Además, al aprovechar la amplia gama de materiales disponibles para la impresión 3D, especialmente los polímeros de alto rendimiento que pueden sobrevivir a entornos difíciles como el espacio y pueden sustituir a los metales, se pueden fabricar prototipos avanzados casi idénticos al producto final.