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El sector de la impresión 3D no es ajeno a los problemas de crecimiento, pero parece que se acerca la edad adulta. En los últimos años, las piezas impresas en 3D han sustituido a las tradicionales en todo tipo de productos, desde zapatillas de correr a coches. Los audífonos, las protecciones dentales y las prótesis se fabrican con esta tecnología. Las casas se construyen con tecnología de impresión 3D especializada tanto en el país como en el extranjero. Para hacer frente a la escasez de suministros en caso de pandemia, incluso ha ayudado a crear hisopos nasales, mascarillas faciales y respiradores para cuidados críticos.

Ahora, hemos llegado a una etapa en el desarrollo de la impresión 3D en la que los fabricantes pueden imprimir con metales. Este desarrollo permite a los fabricantes pasar del diseño a piezas metálicas complejas de forma más rápida y sencilla, con una mayor rentabilidad. 

¿Qué es la impresión 3D?

Los primeros modelos de impresoras 3D para uso doméstico se fabricaron en 2010, pero la tecnología se desarrolló por primera vez a mediados de la década de 1980. Se esperaba que la impresión 3D iniciara una revolución en la que la impresora 3D se convertiría en un elemento básico en todos los hogares con la esperanza de que la gente empezara a imprimir todo lo que necesitara.

Como las primeras impresoras 3D eran demasiado lentas y caras para el cliente medio, la tecnología nunca llegó a calar en la sociedad. Las impresoras de la época estaban limitadas en cuanto a los tipos de objetos y formas que podían crear. Estas limitaciones llevaron a mucha gente a pensar que la impresión 3D nunca llegaría a ninguna parte, y aunque la posibilidad de la impresión 3D excitó la imaginación de la gente, las expectativas posteriores nunca se cumplieron.

Sin embargo, ahora que la tecnología ha avanzado, algunas impresoras 3D han tenido éxito, especialmente entre los fabricantes. La impresión 3D les resulta útil para crear prototipos sencillos y rápidos. Este caso de uso de la impresión 3D será aún más común una vez que las técnicas para fabricar piezas metálicas sean más baratas y rápidas.

¿Cómo funciona la impresión 3D en metal?

La impresión 3D en metal se consigue enfocando un láser sobre una fina capa de polvo metálico, que se funde y luego se suelda a la capa inferior. Las capas se acumulan y el objeto crece a medida que el diseño digital va tomando forma. Aunque no es el único método de impresión 3D en metal, es el principal proceso utilizado en la fabricación.

La impresión metálica en 3D ofrece nuevas posibilidades de rendimiento, sobre todo para piezas técnicas. Cualquier forma única, como agujeros, roscas, texturas o piezas de conexión, puede "incorporarse" a la pieza e imprimirse directamente. El plazo total de fabricación del producto acabado puede reducirse en semanas.

Además, el proceso de creación de los moldes o utillajes necesarios para fabricar los componentes finales para el moldeo por inyección puede ser costoso y tardar semanas o incluso meses en completarse. Con la impresión 3D en metal, este proceso puede omitirse por completo, lo que aporta nuevos niveles de eficiencia tanto desde el punto de vista del tiempo como del coste.

Tipos de impresión 3D en metal

Encuadernación metálica

Cuando se utiliza el aglutinante metálico, se aplica una sustancia similar al pegamento a cada capa fina de polvo metálico. La estructura va tomando forma a medida que las capas alternas de cola y polvo comienzan a unirse. Esta técnica puede tardar varias horas en completar el diseño.

El polvo metálico sobrante utilizado para sostener la construcción se separa al terminar, y el producto terminado se introduce en un horno a 350 grados durante 34 horas para eliminar cualquier resto de líquido y solidificar el aglutinante.

Cama de polvo Fusion

La fusión en lecho de polvo es como la unión de metales, salvo que, en lugar de adhesivo, utiliza una fuente de energía como un láser. El láser calienta el polvo metálico del diseño, que se funde y forma una capa sólida. El proceso se repite hasta completar todo el diseño.

Deposición de energía dirigida

Esta técnica utiliza un alambre metálico o polvo metálico. Hasta completar el diseño, una boquilla dispara alambre o polvo metálico en múltiples direcciones. Una vez terminado, un láser o un haz de electrones lo funde. Con este procedimiento también se pueden crear objetos totalmente nuevos desde cero y arreglar artefactos metálicos dañados.

El caso empresarial de la impresión 3D en metal

La promesa que rodea a la impresión 3D de metales tiene muchas ventajas económicas en el mundo real. Las aplicaciones de la impresión 3D de metales se han ampliado como resultado del enorme desarrollo de la tecnología, y su beneficio para los resultados de las empresas se ha hecho evidente de tres maneras:

  1. Comercialización de productos más rápida. Reducir la duración del ciclo de desarrollo del producto con un procedimiento de impresión 3D en metal ayuda a las organizaciones a aumentar sus ingresos. Las organizaciones pueden crear prototipos de productos funcionales de forma rápida y económica utilizando una impresora 3D metálica. Con un diseño finalizado, esta tecnología puede ayudar a crear herramientas, accesorios y otros elementos para generar piezas más rápidamente.
  2. La refrigeración conforme reduce el tiempo y aumenta la productividad. Con refrigeración conforme en moldes de inyección de plástico, los tiempos de ciclo pueden reducirse entre 10-40%. Las soluciones de refrigeración conformada también reducen considerablemente el coste total de producción.
  3. La fabricación aditiva de metales se diseñó para consolidar el proceso de mecanizado. En lugar de utilizar varias máquinas para construir y terminar una pieza, la impresión 3D en metal reúne todos los procesos necesarios en uno solo. 

Por ejemplo, las aplicaciones en la industria aeroespacial ponen de relieve las posibilidades que la impresión 3D en metal aporta a un campo en constante demanda. Algunos ejemplos conocidos son las toberas de combustible modificadas y mejoradas para aumentar su rendimiento (más ligeras y más duraderas).

Pero va más allá. La impresión 3D de metales ofrece nuevas oportunidades de producción con mejoras considerables que permiten la creación de valor (innovación y distinción) y la captura de valor, permitiendo a diseñadores e ingenieros optimizar las operaciones de fabricación existentes (optimización y eficiencia en tiempo y coste).

Las ventajas de la fabricación aditiva de metales pueden observarse en una amplia gama de sectores y empresas, como GE (aeroespacial), Volkswagen (automoción), Cobra Golf (productos de consumo) y Parmatech (fabricación).

¿Es asequible la impresión 3D sobre metal?

Aunque el precio de las impresoras ha disminuido a medida que se dispone de modelos más avanzados, siguen requiriendo una inversión considerable.

Dicho esto, pueden seguir siendo una inversión inteligente, incluso -o especialmente- para una pequeña empresa que desee lanzar un nuevo producto. Con la capacidad de crear más iteraciones de prototipos y productos con mayor rapidez, consolidar el proceso de mecanizado y lanzar productos al mercado más rápidamente, las pequeñas empresas pueden beneficiarse enormemente de la fabricación aditiva. 

A medida que los ingenieros comprenden cómo diseñar para la impresión 3D en la fabricación y adquieren confianza en las características de rendimiento de la producción 3D, los casos de uso empiezan a ampliarse.

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