¿Qué es la fabricación aditiva? El elemento clave de la fabricación aditiva siempre ha sido la impresora 3D; la industria se ha construido sobre una base de diferentes tecnologías de impresión, cada una con sus propios puntos fuertes y débiles, capacidades y limitaciones, y aplicaciones más compatibles.

En el último informe de IDTechEx ‘3D Printing and Additive Manufacturing 2023-2033: Technology and Market Outlook’, se han analizado más de treinta tecnologías de impresión 3D diferentes en función de parámetros técnicos como la velocidad de construcción, la resolución, el precio, etc. para determinar su rendimiento individual en comparación con otras tecnologías de impresión.

Es importante destacar que las características únicas de cada tipo de tecnología contribuyen a la expansión de la industria de la impresión 3D al hacer accesibles nuevas aplicaciones para la fabricación aditiva.

Sin embargo, al centrarse tanto en las impresoras 3D, es fácil perder de vista las muchas otras áreas importantes que hacen posible la impresión 3D, especialmente la fabricación aditiva industrial. Para que la impresión 3D se utilice en industrias y aplicaciones de alto valor, se necesita todo un ecosistema que abarque materiales, software, posprocesamiento, garantía de calidad, servicios, formación especializada y mucho más. Es la maduración de todos los aspectos de la AM lo que está impulsando su creciente adopción por parte de los usuarios finales.

En este artículo, IDTechEx presenta algunos elementos clave del ecosistema de la AM y analiza los avances en estas áreas para ver cómo están cambiando otras partes de la industria de la impresión 3D.

Materiales de la fabricación aditiva

En el pasado, las piezas impresas en 3D han tenido dificultades para competir con las piezas producidas de forma convencional (es decir, piezas mecanizadas, piezas moldeadas por inyección, etc.), en parte debido a un rendimiento mecánico y unos materiales más pobres. Por esta razón, las empresas de impresión 3D (incluidos los proveedores de materiales como BASF y Arkema) están haciendo esfuerzos considerables para superar estas deficiencias.

Uno de los enfoques más populares para mejorar el rendimiento es el uso de refuerzos como las fibras de carbono y de vidrio; una clase más avanzada de refuerzos son los rellenos de nanocarbono, como el grafeno y los nanotubos de carbono, que están empezando a incorporarse a los materiales de impresión 3D comerciales.

Otro enfoque es hacer que los materiales de alto rendimiento pero difíciles de mecanizar, como los termoplásticos y las espumas de alta temperatura, sean más fáciles de imprimir. Es importante tener en cuenta que las diferentes tecnologías de impresión requieren diferentes mejoras en los materiales para optimizar el rendimiento general. Para obtener más información sobre la evolución del mercado de materiales de impresión 3D, consulte el informe de IDTechEx “Impresión 3D y fabricación aditiva 2023-2033: tecnología y perspectivas de mercado”.

Retoque

El acabado se refiere a la etapa o etapas que siguen a la impresión 3D para completar la producción de una pieza individual. Suele ser el último o penúltimo paso del proceso de fabricación aditiva (el último paso puede ser el control de calidad).

El posprocesamiento en la fabricación aditiva comprende una serie de técnicas, algunas de las cuales son específicas de la fabricación aditiva (por ejemplo, la eliminación del sustrato, la desoldadura), mientras que otras se utilizan en otros procesos de fabricación (por ejemplo, el tratamiento de superficies, el recocido de metales). Algunas técnicas de postratamiento son necesarias después de la impresión, mientras que otras son opcionales, pero a menudo se realizan para mejorar ciertos aspectos de la pieza impresa (por ejemplo, el rendimiento mecánico, la apariencia, etc.).

Dado que la impresión 3D se utiliza cada vez más para la producción de piezas en cantidades medianas y grandes, el posprocesamiento es cada vez más importante para garantizar que las piezas impresas sean adecuadas para la aplicación final. Para satisfacer esta necesidad, varias empresas especializadas en el postprocesamiento de AM, como DyeMansion, AMT y PostProcess Technologies, están produciendo máquinas de postprocesamiento capaces de manejar volúmenes más grandes.

Estas máquinas están diseñadas para procesar un gran número de piezas y automatizar todo lo posible para reducir el tiempo total de producción de las piezas impresas en 3D. El rápido crecimiento de estas empresas en los últimos cinco años y sus crecientes asociaciones con los fabricantes de impresoras establecidos hacen que el posprocesamiento sea un área interesante para observar en el contexto de la AM en los próximos diez años.

Software

Como técnica de fabricación digital, la impresión 3D incluye software para cada paso del proceso de producción. Para aumentar el alcance de la AM a los usuarios finales, el desarrollo de software de impresión 3D se centra en facilitar la adopción de la AM por parte de los usuarios finales. Empresas como Xerox, por ejemplo, están desarrollando herramientas de software que aconsejan a los usuarios finales qué piezas son las más adecuadas para la transición a la impresión 3D.

Estas herramientas de software pretenden simplificar el proceso de adopción eliminando la necesidad de asesoramiento técnico para determinar las mejores ubicaciones de la AM en una empresa. Durante la fase de diseño, empresas emergentes de software como nTopology y ParaMatters producen herramientas que facilitan la creación de geometrías complejas para la impresión 3D, mientras que otras, como Ansys, desarrollan software de simulación para probar el rendimiento de las piezas impresas en 3D antes incluso de que se produzcan.

Tras la impresión, el software de inspección y control de calidad compara los escaneos 3D de la pieza producida con el modelo 3D original para detectar desviaciones y defectos, un paso crucial para las piezas utilizadas en sectores muy regulados, como el aeroespacial o el sanitario.

A lo largo de todo el proceso de producción, se necesita un software de flujo de trabajo, como los que ofrecen 3YOURMIND, AMFG y AM-Flow, para controlar el estado de cada proyecto de impresión desde el pedido hasta la entrega final; esto es especialmente importante cuando se procesan grandes volúmenes de impresiones, como intentan hacer muchas empresas de impresión 3D.

En otras palabras: en cada etapa del proceso de producción de la impresión 3D, se necesita un software optimizado y fácil de aprender para aumentar la adopción de la AM. Esta necesidad es reconocida por todo el sector, incluidos los inversores: en 2021 se invirtieron unos 125 millones de dólares en empresas de software de impresión 3D.

Además, dos de las diez principales rondas de financiación en el sector de la AM en 2021 fueron realizadas por empresas de software: nTopology (Serie D de 65 millones de dólares) y Oqton (Serie A de 40 millones de dólares, antes de su adquisición por parte de 3D Systems). IDTechEx espera que esta tendencia de inversión continúe en 2022, ya que el 21% de los fondos privados invertidos en empresas de AM en el primer semestre de 2022 fueron en empresas de software 3D (más que en 2021).

Servicios

Décadas de aplicación de la misma estrategia comercial por parte de la industria han puesto de manifiesto las dificultades inherentes a la venta de impresoras a los usuarios finales. La principal barrera de entrada es el presupuesto que los clientes tienen que gastar en costosas impresoras y consumibles, que ascienden a cientos de miles de dólares o cientos de dólares por kilo.

En los casos en los que la compra de una impresora 3D no es rentable o es difícil de vender a los clientes, los proveedores de servicios desempeñan un papel importante a la hora de facilitar el acceso a la impresión 3D sin que los usuarios finales tengan que poseer los conocimientos técnicos o los costosos equipos y materiales necesarios para utilizar las impresoras AM.

En este sentido, cabe destacar el creciente número de proveedores de servicios que ofrecen su propia tecnología de impresión. En lugar de vender impresoras con su propia tecnología, como los fabricantes tradicionales de impresoras 3D, han adoptado una estrategia empresarial diferente, manteniendo su propia tecnología de impresión en la empresa para producir piezas para los clientes.

De este modo, las empresas que utilizan su propia tecnología, como 3DEO, Holo y Bond3D, son como fabricantes de equipos originales integrados verticalmente. Con este modelo de negocio, estas empresas sortean muchas de las barreras tradicionales a la introducción de nuevas tecnologías de impresión. El crecimiento generado por estos proveedores de servicios está ayudando a desarrollar una parte muy importante del ecosistema de la impresión 3D, reduciendo las barreras de entrada para los usuarios finales que exploran la AM.