Es posible que mucha gente se refiera a la fabricación aditiva simplemente como «impresión 3D» o utilice el término «prototipado rápido» al intentar definirla. Sin embargo, ambos son procesos que forman parte de la fabricación aditiva.

De hecho, la fabricación aditiva (AM) abarca muchas tecnologías además de la impresión 3D y el prototipado rápido (RP), como la fabricación digital directa (DDM), la fabricación por capas y la fabricación aditiva.

El término «fabricación aditiva» (AM) se utiliza para describir las numerosas tecnologías que se emplean para crear objetos tridimensionales mediante la adición de capas sucesivas de material. La fabricación aditiva construye geometrías mediante la «adición», mientras que la fabricación sustractiva es el nombre que recibe el proceso en el que las piezas se crean mediante la eliminación de material.

Ya sea plástico, cerámica, metal, hormigón o cualquier otro material —dado que la tecnología avanza a pasos agigantados—, es muy posible que, para cuando leas este artículo, ya se estén utilizando tejidos humanos y otros objetos cotidianos en la fabricación aditiva.

Las posibilidades de la fabricación aditiva son infinitas. En los inicios de esta tecnología, el objetivo principal era producir prototipos lo más rápido posible. Sin embargo, aunque la creación rápida de prototipos sigue siendo un factor importante en el uso de la fabricación aditiva, últimamente se está utilizando para fabricar productos destinados al uso final en numerosos sectores.

Una vez más, las posibilidades son infinitas: en Photocentric impresoras se utilizan para fabricar piezas para aviones, automóviles, clínicas dentales, implantes médicos, decorados de cine, productos de moda, maquinaria agrícola, joyería, ropa deportiva, gafas y muchos otros sectores.

Desde principios de siglo, la mayoría de los sectores han experimentado una revolución digital. Ahora, la fabricación aditiva puede aportar flexibilidad y eficiencia digitales a las operaciones de fabricación de la mayoría de las empresas.

Entonces, ¿qué es la fabricación aditiva? En pocas palabras, la fabricación aditiva es el futuro.

¿Cómo funciona la fabricación aditiva?

Como ya se ha comentado, la fabricación aditiva hace referencia a tecnologías que crean objetos tridimensionales capa a capa. Cada capa sucesiva se une a la capa de material anterior.

Sin embargo, el proceso comienza con la creación del objeto deseado. Los objetos se definen digitalmente mediante un software de impresión 3D. Los archivos de diseño asistido por ordenador (CAD) se convierten en archivos .stl que muestran el objeto dividido en capas.

Una vez creado el boceto en CAD, el equipo de fabricación aditiva lee los datos del archivo CAD y va depositando o añadiendo capas sucesivas de líquido, polvo, material laminado u otros materiales, una tras otra, para fabricar un objeto en 3D. Las diferentes impresoras 3D funcionan de distintas maneras. El material se deposita, se funde o se cura para fusionar la pieza final.

Ejemplos de fabricación aditiva (AM)

SLA

La estereolitografía (SLA), inventada en la década de 1980, fue la primera tecnología de impresión 3D del mundo. Este método requiere el uso de tecnología láser para polimerizar, capa a capa, la resina fotopolimérica (un polímero que cambia de propiedades al exponerse a la luz). La construcción tiene lugar en una cubeta o depósito de resina, donde se dirige un rayo láser que cura la resina. Durante el ciclo de construcción, la plataforma se reposiciona continuamente, bajando cada vez un espesor de capa. El proceso se repite hasta que se completa la construcción o el modelo.

LCD

La fabricación aditiva por LCD funciona de manera muy similar a la SLA. Sin embargo, en lugar de requerir un láser, se utiliza una pantalla LCD como fuente de luz para garantizar un proceso más rápido. Con este formato, se codifican capas enteras simultáneamente, en lugar de hacerlo por pequeñas áreas. La impresión LCD se beneficia de uno de los mayores avances tecnológicos de los últimos 50 años: el uso de pantallas de visualización. Puede producir volúmenes mucho mayores que los métodos alternativos, creando nuevos productos a un ritmo antes inimaginable. La simplicidad del proceso es su punto fuerte: si se utiliza la luz diurna en lugar de la luz ultravioleta, la exposición es uniforme y la máquina se mantiene estable durante muchos años de uso.

FDM

Al igual que el SLA, el proceso de modelado por deposición fundida (FDM) consiste en la aplicación de materiales termoplásticos inyectados a través de boquillas sobre una plataforma. Estos materiales son polímeros que se transforman en líquido al aplicarles calor y se solidifican al enfriarse, antes de aplicar la siguiente capa. El proceso se repite hasta completar la construcción o el modelo.

MJM

El modelado Multi-Jet (MJM) es un proceso de fabricación aditiva similar al funcionamiento de una impresora de inyección de tinta convencional, en el sentido de que un cabezal se desplaza a lo largo de los ejes x, y y z según sea necesario, aplicando capas de material termopolímero, una tras otra.

Aunque se trata de un proceso muy preciso, los modelos MJM no suelen ser adecuados para prototipos funcionales, ya que los materiales utilizados son ligeramente más frágiles y no son resistentes a los rayos UV. Además, presentan limitaciones en cuanto a la libertad geométrica y los costes de los materiales son elevados en comparación con otros procesos de impresión 3D.

3DP

La impresión por inyección de aglutinante 3DP es un proceso de fabricación aditiva que consiste en construir un modelo en un recipiente en el que se deposita de forma selectiva un agente aglutinante líquido para unir partículas de polvo de almidón o yeso. A continuación, las capas de material se unen para formar un objeto. El cabezal de impresión deposita estratégicamente el aglutinante sobre el polvo. La caja de trabajo desciende, se esparce otra capa de polvo y se añade aglutinante. Poco a poco, la pieza va tomando forma mediante la superposición de capas de polvo y aglutinante.

SLS

Al igual que la tecnología SLA, el sinterizado selectivo por láser (SLS) utiliza un láser de alta potencia para fusionar pequeñas partículas de plástico, metal, cerámica o vidrio. Durante el ciclo de fabricación, la plataforma desciende capa a capa. El proceso se repite hasta que se completa la pieza o el modelo. Sin embargo, a diferencia de la tecnología SLA, no se necesita material de soporte, ya que la pieza se sostiene sobre el material sin sinterizar.

Otros

Aunque existen otras tecnologías de impresión 3D, no merece la pena mencionarlas en el contexto de la fabricación aditiva.

Ventajas de la fabricación aditiva

Ahorro de tiempo

Aunque no todo gira en torno a la creación de prototipos, la fabricación aditiva es ideal para obtener prototipos con rapidez. Como ya se ha comentado, este proceso permite fabricar piezas directamente a partir de un archivo CAD en 3D, lo que elimina el coste y la lentitud que supone la creación de plantillas o matrices.

Flexibilidad de diseño

Dado que el proceso de fabricación es tan rápido, se pueden introducir cambios en los diseños de forma continua, lo que permite mejorar la pieza en su totalidad sin retrasos importantes ni un aumento de los costes derivados de la actualización de las herramientas.

Geometrías complejas

La fabricación aditiva permite a los ingenieros experimentar con nuevas ideas, diseñando piezas libres de las limitaciones que imponía el mecanizado tradicional e incorporando complejidades que no serían posibles con otros métodos. Ahora es posible integrar detalles intrincados directamente en la fase de diseño. Las piezas que antes requerían el ensamblaje y la soldadura de múltiples elementos pueden fabricarse ahora como una sola pieza, lo que se traduce en una mayor resistencia y durabilidad.

Reducción de peso

Los diseñadores pueden reducir la necesidad de piezas pesadas adicionales, al tiempo que mantienen la resistencia y la integridad de la pieza, incorporando estructuras en la fase de diseño, lo que elimina la necesidad de materiales y componentes sobrantes.

Medioambiental

La fabricación aditiva se considera un proceso mucho más respetuoso con el medio ambiente que otros, ya que genera menos residuos que la fabricación sustractiva.

En Photocentric la impresión 3D Photocentric LCD, que ya es la forma de impresión 3D con menor huella de carbono. Ahora estamos desarrollando la próxima gama de pantallas utilizando pantallas monocromáticas que dejan pasar el triple de luz que las pantallas en color. Mediante el uso de la centrifugación en lugar del lavado y la iluminación selectiva de áreas en un proceso autónomo, podemos ofrecer métodos de fabricación con una huella de carbono aún menor.

Ahorro

A fin de cuentas, el resto de ventajas pierden toda su importancia si el proceso resulta más costoso para el fabricante. Sin embargo, la fabricación aditiva reduce los costes para las industrias de muchas maneras. Y esto se nota especialmente en el astronómico coste de la producción de herramientas, matrices y accesorios.

Dado el aumento adicional de los costes logísticos, la posibilidad de imprimir sus propias piezas in situ ha permitido a los clientes ahorrar miles de euros en gastos de envío de piezas procedentes de destinos lejanos.