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La revolución sobre ruedas de la impresión 3D

Crear piezas en minutos, sin necesidad de maquinaria ni almacenaje, transforma el diseño de automóviles

Imagen conceptual de una sala de impresión aditiva. iStockphoto

El volante que lleva su coche ha sufrido decenas de modificaciones antes de producirse en serie y acabar en sus manos. Y lo mismo sucede con la mayoría de componentes de los automóviles. Cada cambio (grosor del aro, posición de los mandos, forma de la tapa del airbag...) exige la fabricación física de un prototipo, hasta que se alcanza el resultado deseado. Con la impresión 3D, en cambio, basta introducir datos informáticos en la impresora para que produzca el componente. Adiós a los bocetos en papel, las maquetas de arcilla y los moldes de estampación. "La impresión 3D sustituye los dibujos por gráficos informáticos y estos pasan directamente a imprimirse. Esta tecnología ha cambiado completamente la manera en la que diseñamos y desarrollamos los nuevos vehículos", asegura Sandro Piroddi, supervisor del departamento europeo de Ford de Tecnologías Rápidas.

La creación de piezas de prueba es, dentro del sector del automóvil, uno de los usos principales de la impresión 3D o aditiva, pero tampoco el único. Cristóbal Gómez, responsable de impresión 3D del área de producción de Seat, indica que "actualmente existe un gran campo de aplicaciones dentro del proceso productivo, desde las fases iniciales de desarrollo y prototipos [como el ejemplo del volante] hasta las líneas de producción". Y aquí, en la cadena de montaje, estas impresoras han permitido sustituir las herramientas metálicas de control tradicionales por otras más ligeras, precisas y ergonómicas. "Antes, esos útiles [plantillas, calibres, marcos de posicionamiento...] se hacían en su mayoría fresados, lo que suponía costes más altos, menos flexibilidad en el diseño y, en no pocos casos, incomodidad para el trabajador", abunda Gómez.

Y es que, como pone de relieve Jaume Homs, director de Ventas y Canal de Impresión 3D de HP Iberia, la fabricación aditiva permite "ahorrar tiempo y costes y ganar además capacidad para diseñar piezas con geometrías complejas, porque ya no hay que pensar en cómo se van a mecanizar para fabricarlas". El directivo de HP señala otros aspectos interesantes: "Somos capaces de imprimir una cubeta de 40×30×40 centímetros llena de piezas en 10 horas, o de producir unos pocos elementos en minutos".

Cómo funciona

La impresión 3D se denomina también aditiva porque crea objetos a base de superponer capas. Primero se genera un modelo CAD o dibujo informático en el ordenador, y este se envía después al equipo.

Hoy en día existen cuatro tecnologías de impresión principales: deposición de material, compactación, estereolitografía y sinterizado.

La primera suele trabajar con hilos de plástico fundido, que un inyector va colocando y, por acumulación, terminan formando el elemento; en la compactación, la máquina va presionando hasta endurecer, estrato por estrato, capas de polvo arenoso, mientras que en el sinterizado se utiliza polvo metálico, que se va depositando mientras que un láser funde las partículas de metal para otorgar consistencia al conjunto. La estereolitografía, por su parte, trabaja con una cuba de resina líquida, y el objeto va emergiendo al mismo tiempo que el láser lo moldea y solidifica.

La deposición de material es la alternativa más rápida y económica (hay equipos domésticos de cierta calidad desde unos 500 euros), mientras que los procesos en los que se utiliza láser otorgan precisión milimétrica y suelen dirigirse al uso industrial. En el automóvil se aplican ambas soluciones: la primera para elementos de prueba y las otras para crear herramientas de trabajo y piezas finales.

Repuestos en casa

Otra aplicación de la tecnología consiste en la producción de piezas finales. Mercedes, a través de su división de camiones, ha inaugurado recientemente un departamento de repuestos fabricados con impresión tridimensional. Por el momento se ofrecen solo 30 componentes, todos de material plástico: tapas y paneles, conductos de aire y de cableado, soportes de amortiguadores... Pero es un avance que abre la puerta a un nuevo mundo: en un futuro, el cliente podría llegar a imprimir en su casa el elemento que precise. Según Andreas Deuschle, responsable de Operaciones en la división de recambios y servicios al cliente de Mercedes Benz Camiones, se establecen "los mismos estándares de calidad, funcionalidad y coste para los repuestos salidos de la producción 3D que de los de la convencional". También se gana rapidez, porque el plazo desde el pedido hasta la entrega es mínimo, y tampoco hay que almacenar unidades, porque se producen y se envían al cliente.

La producción aditiva garantizará el suministro de piezas incluso aunque el vehículo ya no se produzca y aunque la demanda sea tan baja que no resulte rentable fabricar los componentes con el método tradicional. Un escenario habitual en los coches clásicos. Como señala Cristóbal Gómez, de Seat, "esta tecnología proporciona sus mejores resultados en series cortas de piezas, mientras que su rentabilidad disminuye sensiblemente cuando las series son mayores".

Por su parte, Jaume Homs, de HP, ofrece su visión del futuro de la impresión 3D: "Más que la tecnología de impresión, son los materiales los que marcarán lo que se podrá hacer. Por esta razón, HP ha creado una plataforma abierta donde los fabricantes podrán crear materias primas para nuestra tecnología y nosotros las certificaremos y habilitaremos para nuestros clientes".

Aparte de las aplicaciones en el automóvil, la producción aditiva ha ganado protagonismo en sectores tan dispares como el calzado deportivo, las prótesis médicas y las maquetas educativas. Incluso hay proyectos arquitectónicos que persiguen producir bloques habitacionales en la Luna con impresión 3D, aprovechando como material de trabajo el propio polvo del satélite terrestre.

Se calcula que el mercado de impresión 3D alcanzó los 3.000 millones de dólares en 2015, aunque, según los analistas, las ventajas que proporciona harán que crezca a ritmos de doble dígito cada año y llegue a superar los 10.000 millones en 2020.