Fabricación aditiva: nuevas mentalidades en ingeniería

2021/09/21 Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

La fabricación aditiva es heredera de la impresión 3D. Rompiendo con los diseños y piezas rígidas habituales de ingeniería, ha traído a las producciones industriales nuevas formas de pensar, la posibilidad de incorporar una visión más artística. Los expertos hablan de la total libertad de diseño, y los investigadores de BRTA han destacado que se está implantando poco a poco en ingeniería.

 
Ed. Lortek

“Más allá de los diseños que consideramos habituales en ingeniería, la fabricación aditiva permite crear fácilmente piezas más artísticas inspiradas en árboles o hojas. Llamamos piezas biónicas. Se puede crear casi cualquier diseño complejo. La industria no está acostumbrada a diseñarlas, pero tendrá que ir integrándolas en su pensamiento”, afirma María San Sebastián Ormazabal. Lortek es investigador del centro tecnológico y colabora con el resto de centros de BRTA en la investigación e implantación industrial de la fabricación aditiva.

Es una fabricación con gran libertad de diseño. La pieza surge de un simple diseño digital. El ejemplo más sencillo de la fabricación aditiva son las impresoras 3D. Pero en la industria, además de los polímeros, se utiliza cualquier tipo de material como materia prima: metales, materiales cerámicos, tanto duros como blandos, porosos, comestibles…

Maria San Sebastian Ormazabal, investigadora de Lortek

“La fabricación aditiva tiene otro punto fuerte: se aprovecha mucho mejor la materia prima”, afirma San Sebastián. “En la fabricación convencional, por sustracción, se va extrayendo el material a la pieza hasta que se retira el material sobrante y se consigue la geometría deseada. En la fabricación aditiva, sin embargo, es al revés: el material se va añadiendo sólo donde la pieza necesita. Por tanto, no se aprovecha el 100% de las materias primas, pero prácticamente. Además, al no ser necesario el torneado, fresado, forja, laminado, etc., se simplifica el proceso de fabricación y se consume mucha menos energía. En un sentido, es un paso hacia la economía circular”, cree Nerea Ordas Murre, investigadora del CEIT miembro del BRTA.

“Hasta el inicio de la implantación de la fabricación aditiva, había piezas de geometría muy compleja que no podían ser fabricadas con tecnologías convencionales. Por ejemplo, los que tenían canales internos. Había que hacer fundición, perforaciones, luego soldar para añadir las piezas, perforar para hacer otro canal... Eran operaciones muy complejas y costosas. Ahora se hacen mucho más rápido”, explica Ordas.

Materiales a la carta

La fabricación aditiva todavía se está implantando en la industria. Ha entrado con fuerza sobre todo en la aeronáutica y el automóvil. “Uno de los grandes retos de cara al futuro es poder producir cientos de miles de unidades en serie. Y aumentar las dimensiones, ya que a veces se tienen que hacer dentro de una cámara. Pero los materiales también presentan retos interesantes: están diseñando un montón de materiales específicos para este tipo de fabricación. No podemos utilizar materiales tradicionales, hay que adaptarlos”, explica Ordas.

“De todas formas, creo que hay un reto más social: la evangelización”, ha añadido San Sebastián. “Es decir, hay que introducir esta tecnología en el pensamiento de las personas que están pensando en nuevas piezas, para que empiecen a pensar cómo conceptualizarán las piezas innovadoras”.

Nerea Ordas Mur, investigadora del CEIT

A pesar de su implantación en la industria, es imprescindible apoyar la investigación. “En el CEIT, por ejemplo, trabajamos mucho en el diseño y creación de materiales. Siendo nuestra tradición siderúrgica y de máquina herramienta, diseñamos principalmente materiales metálicos: aceros, aleaciones de aluminio, aleaciones de níquel… Pero también trabajamos en cerámicas como cerámicas técnicas con propiedades muy especiales. A menudo colaboramos con otros centros de BRTA y generamos este tipo de polvos. Lortek, junto con Tekniker y Tecnalia, entre otros”, afirma Ordas.

“En el postprocesado también tenemos mucha actividad. Estas piezas que salen de la impresora, en la mayoría de los casos, no están dispuestas a instalarlas directamente en el coche o en cualquier lugar. Trabajamos en el desarrollo de nuevos tratamientos post-impresión”.

Se han especializado en el proceso de impresión de Lortek. “Tenemos varias tecnologías para imprimir”, comenta San Sebastián. Por un lado, investigamos las tecnologías láser, utilizadas para la fusión de polvos de impresión. Pero también investigamos otras formas de imprimir, como la impresión en una cama de polvo en lugar de ir añadiendo materia. Es decir, una bandeja se llena de polvo o hilo metálico y, con un láser, sólo se fusiona la zona deseada. Después se vuelve a llenar la bandeja de polvo y se redirige el láser a una zona específica. Y por otro lado, también estamos trabajando en la impresión dentro de una cámara”.

Colaboración, punto fuerte

Los centros de BRTA apoyan a las empresas cuando deciden implantar estas tecnologías y están optimizando los parámetros de impresión. Para ambos investigadores, uno de los puntos fuertes del BRTA es que prácticamente todos los centros investigan tecnologías y procesos de fabricación aditiva. “Por otro lado, existe un gran conocimiento en máquina herramienta, programación y elementos auxiliares de los robots. En definitiva, el trabajo de añadir y fundir el material debe ser realizado por un robot de forma sincronizada. Es decir, también es fabricación inteligente. Nuestro conocimiento en Euskal Herria nos da mucha fuerza”, afirma San Sebastián.

La fabricación aditiva es la fabricación que dará nuevos asideros a la ingeniería. Ya hay en la zona los Printing Shop, que cuando cualquiera ha diseñado una pieza, la imprimen y la envían a casa. Ingeniería a la carta y para cualquier persona.