La impresión 3D permite generar un objeto sin matriz, a partir de un modelo diseñado en una computadora. Y se puede probar un diseño antes de producirlo en serie.
Hace unos años, la impresión 3D (I3D) era ciencia ficción. Pero hoy está en muchísimos ámbitos de la industria, y promete expandirse hasta, incluso, la vida cotidiana. Es una de las tecnologías comprendidas en la llamada cuarta revolución industrial -o Industria 4.0- ya que revoluciona la forma en la que se diseña y se construye. `La impresión 3D consiste en fabricar algo sin molde ni pieza inicial`, dice Sebastián Mur, director del departamento de Ingeniería Industrial del Instituto Tecnológico de Buenos Aires (ITBA). `Es un proceso de manufactura aditiva ya que crea un objeto depositando finas capas de un material, una arriba de la otra, hasta lograr la pieza en altura. Hay muchísimos materiales, pero la I3D más común y económica es con plástico. En el Laboratorio de Manufactura digital del ITBA hay máquinas profesionales que permiten fabricar piezas con resistencia y propiedades tales que pueden usarse como parte de un producto, por ejemplo, un auto`.
La gama de materiales de impresión avanza sin pausa y extiende los límites. Hace años estaban limitados a los plásticos, pero hoy se usan metales, madera y ácido poliláctico (PLA), que es un derivado del maíz, biodegradable y amigable con el medio ambiente. No obstante, lo más disruptivo es el uso de células humanas como material, que permite `imprimir` tejido humano.
Considerando este ejemplo como base, ¿qué no es posible? `Todo lo que puedas imaginar se puede imprimir en 3D`, afirma Laurent Rodríguez, fundador y socio de Trideo, una pyme que desde 2014 fabrica impresoras 3D en la Argentina, además de brindar servicios de impresión tridimensional y consultoría. El emprendedor explica que `la I3D produce objetos a partir de un modelo que se diseña en una computadora. Al ser una tecnología de fabricación aditiva, hay muy poco desperdicio. Teóricamente se podría obtener 1 kg de pieza impresa con 1 kg de insumo`.
APLICACIONES
Uno de los primeros usos de la I3D fue la creación de prototipos. `Sigue siendo uno de los principales usos ya que, por temas de costos, es importante poder probar un diseño antes de enviarlo a matricería o a fabricación. Actualmente se pueden hacer prototipos funcionales que, además de la forma, permiten probar los acabados y la resistencia.
La impresión 3D no se limita a usos industriales o artísticos. También se utiliza en diversas ramas de la ciencia. La medicina es una de las disciplinas que más puede beneficiarse de esta tecnología. Por ejemplo, científicos de la Carnegie Mellon University lograron imprimir partes funcionales de un corazón (actúan como las partes reales). Entre ellas la `matrix extracelular`, un conjunto de proteínas -mayoritariamente colágeno- que es el nexo entre las células que integran los órganos. Del otro lado del océano, un equipo de científicos españoles logró imprimir tejido humano (integrado por hueso y cartílago) y lo implantaron en un paciente con total éxito. La principal característica de esta rama de la I3D, llamada bioimpresión, es que replica una parte humana a partir de células del propio paciente. Esto minimiza la posibilidad de rechazo cuando esa parte es implantada en el paciente. El cuidado del medio ambiente también es impactado por la impresión 3D. Entre 2016 y 2017 más de 30% de la Gran Barrera de Coral australiana se dañó debido al aumento de la temperatura del agua. Si bien son muchas las iniciativas que apuntan a recuperarla, un equipo de científicos de universidades israelíes propone imprimir en 3D estructuras complejas similares a los corales y ubicarlas en zonas donde no hay regeneramiento natural, para que puedan usarse como viveros de peces, que es un factor que interviene en el renacimiento de los corales. La idea ya fue probada en la costa israelí. plazar matricería, para herramientas de un proceso productivo y para crear dispositivos únicos para necesidades específicas. Por ejemplo, para hacer una matriz de una pieza se puede tardar una semana en tallar un bloque de madera, y algunos días más en el ida y vuelta para ajustar errores. Pero con I3D se puede tardar entre 8 y 15 horas en imprimir a un costo de entre $ 3.000 y 4.000, y sin errores`, explica Mur.
Por su parte, Irene Presti, presidente de la Cámara Argentina de Impresión 3D y Fabricaciones Digitales, coincide y agrega: `También se está usando para crear productos finales de baja tirada y piezas que requieren un diseño personalizado, por ejemplo, gabinetes en la industria electrónica. Algunas empresas usan I3D para crear moldes y matrices, y para fabricar repuestos que tienen un diseño complejo o que necesitan en poca cantidad`.
En este sentido, Rodríguez señala: `Así se evita tener una máquina parada en espera del repuesto original, que generalmente es importado. El tiempo de fabricación y prueba de la pieza es mucho menor y el precio es muchísimo más bajo`. Es una forma de optimizar procesos y ahorrar costos: se puede tener almacenado el diseño de los repuestos, imprimirlos cuando se necesitan y tenerlos operativos en sólo unas horas.
La fabricación de moldes es también una aplicación que está en crecimiento. `Se imprimen moldes a medida para joyas, dispositivos médicos como prótesis, repuestos industriales, medicamentos, objetos decorativos y muchas cosas más`, describe Guido Palazzo, socio de 3DU.digital, empresa que ofrece capacitación en impresión 3D y una incubadora de proyectos.
Si bien la fabricación en serie de tiradas largas aún no es una aplicación habitual, están surgiendo algunos equipos que lo permiten. Es el caso del modelo Stratasys, desarrollado por Ricoh, de acuerdo con lo que afirma Ricardo Gómez, especialista en impresión 3D de la empresa.
En general, todos los técnicos coinciden en que las empresas industriales son las que más utilizan impresión 3D, especialmente las de segmentos metalúrgicos, arquitectura, decoración, electro medicina, tecnología, muebles, calzado, medicina, odontología, diseño industrial y automotriz, entre otras. Palazzo cuenta que `empresas de fundición que proveen a la industria automotriz reemplazan moldes de madera y aluminio, y fabricantes de equipamiento médico como autoclaves usan I3D para piezas específicas`.
La empresa PrinteAR ofrece servicios de diseño, modelado e impresión 3D con filamentos de plásticos (PLA, PETG, ABS, Flex y otros). Uno de sus socios, Ezequiel Catoira, informa que tienen clientes de diversos rubros y tamaños: `Desde multinacionales como Adidas, Puma y Rebook, que nos solicitaron el diseño e impresión de esténciles personalizados para café con el logo de sus marcas, hasta pymes que contratan el diseño de piezas o engranajes de máquinas viejas, o de difícil importación o alto costo. También, hay profesionales y particulares que piden la impresión de maquetas o diseños para la facultad o cualquier diseño que hayan visto en sitios web corno Thingiverse, el mayor repositorio on Une de diseños gratuitos para descargar e imprimir`.
Por su parte, Hornero 3DX vende impresoras 3D de las marcas extranjeras Formlabs, Zortrax y BCN3D, y de la argentina Vitofeli, además de ofrecer servicios de impresión, capacitación y asesoramiento. Federico Bertoli, su gerente general, dice que sus clientes van `desde profesionales independientes del diseño y la ingeniería hasta grandes corporaciones y multinacionales`. MATERIALES En el mundo de la impresión en general, los llamados `insumos` tienen a veces más importancia que los equipos, dada su sofisticación, su variedad y su precio. ¿Qué pasa en la I3D? `Hay diferentes calidades, según el tipo de tecnología y la necesidad a cubrir. Pero los insumos se consiguen y no hay mayores problemas para su uso`, dice Mur.
Catoira explica: `El material principal son los filamentos. Hay importados y nacionales; de buena y no tan buena calidad. Los más usados son el PLA y el PETG. Cada rollo pesa aproximadamente 1 kg y tiene alrededor de 400 metros. Por ejemplo, en Mercado Libre se pueden conseguir de casi todos los tipos y colores`.
Entre los fabricantes locales está PrintaLot que, según Presti, `fabrica nueve plásticos diferentes y exporta a varios países. Ocho de cada 10 rollos vendidos son de PLA. Los precios oscilan entre $ 700 y 1.500 por kilogramo. También hay resinas, polímeros en polvo principalmente, con precios más altos`.
Por su parte, Palazzo destaca que si bien hay producción nacional, no abarca todas las tecnologías: `Su precio promedio ronda US$ 18 por kilogramo pero en un objeto impreso en 3D el costo de material representa menos de 10% del valor total`.
La cantidad de material y el tiempo de impresión estarán dados por la cantidad de relleno con la que se diseñe la pieza, entre otras características. `Cuando el diseño 3D se exporta a la aplicación de impresión, ésta informa el tiempo y la cantidad de material requerido. Por ejemplo, una pieza de 5 cm3 de volumen puede insumir 25 gramos de material`, explica Gómez.
Como ejemplo, Catoira destaca que una de las pruebas que realizaron fue la impresión de un T-Rex que mide 601 x 93 x 247 mm: `Llevó más de un día de impresión continua y hoy el costo rondaría los $ 3.000`.
EQUIPOS
La variedad es grande y está en función del uso que se le dará al equipo. `Actualmente, hay una gran incidencia de máquinas importadas. Los precios van desde $ 25.000 hasta más de US$ 500.000 pero el rango promedio de los más usados está entre $ 25.000 y 100.000`, destaca Prestí. Y Palazzo hace un poco de historia: `En 1995 una impresora 3D podía costar US$ 80.000. En 2005 rondaba los US$ 5.000. En 2015 se conseguía por US$ 500 y hoy puede estar en US$ 250`.
Del lado de la fabricación nacional, Trideo ofrece tres gamas de impresoras: Printbox para particulares (con un volumen máximo de impresión de 20 x 20 x 20 cm y un precio base de $ 75.000 + IVA), Printbox Pro para profesionales (desde $ 130.000 + IVA para un volumen de impresión de 30 x 30 x 35 cm, y $ 156.000 + IVA para un volumen de hasta 30 x 30 x 50 cm) y Big T para industrias. Estas dos últimas líneas soportan trabajo 7 x 24 y ofrecen autonivelación. La Big T es la más avanzada y admite un volumen de impresión superior a un metro cúbico, según dice Rodríguez, que agrega que está dirigida a usuarios industriales que pretenden modernizar sus procesos de fabricación. Su precio parte de $ 180.000 + IVA.
`Los equipos pueden ser instalados por los usuarios, que cuentan con nuestro asesoramiento. También brindamos el servicio de instalación, si lo piden, además del soporte posventa. Y proveemos los insumos aunque los equipos son compatibles con cualquier marca de filamento`, cuenta el ejecutivo.
Del otro lado del mostrador están los equipos importados. `Los rangos de precio son enormes, así como el desempeño y la confiabilidad brindada. Una impresora 3D para un emprendedor arranca en US$ 600; para una pyme o profesional independiente, hay equipos de escritorio con excelente desempeño que oscilan entre US$ 4.000 y 8.000. Y los equipos industriales, para alta productividad y gran volumen, superan los US$ 50.000 y poseen un costo operativo tan alto que -excepto para rubros aeroespacial, aeronáutica y salud- no son la mejor opción. Hoy, una buena estrategia para una pyme es sumar equipos profesionales de escritorio que operen como ´granja´, es decir, en simultáneo. Así, con una inversión mucho menor a la de un equipo de alta gama, obtiene iguales o mejores prestaciones y mayor productividad. Además, puede crecer en equipos y capacidad productiva según la demanda`, dice Bertoli.
Desde Ricoh, Gómez señala que brindan `un servicio llave en mano donde proveemos equipo, insumos, capacitación y soporte. La instalación también la realiza nuestro personal técnico, y se puede complementar con capacitación avanzada`.
¿IMPRESORA O SERVICIO?
Si la cantidad de piezas a imprimir es baja, tal vez no se justifica la compra de una máquina. En estos casos, se puede apelar a un servicio de impresión. `Es una forma de iniciarse en este mundo. Estos servicios se suelen cobrar por hora de máquina, rondando entre $ 200 y 1.500, según I3D: los números
Desde la Cámara Argentina de Impresión 3D y Fabricaciones Digitales informan que el mercado argentino de I3D está integrado por fabricantes e importadores de impresoras, fabricantes e importadores de insumos, proveedores de servicios de impresión 3D y sector educativo. Según afirman, hay 50 empresas que se dedican exclusivamente a la impresión 3D: `La demanda de servicios de impresión crece a un ritmo sostenido desde hace al menos siete años, le sigue la demanda de insumos y finalmente la de impresoras`. La entidad contabiliza cinco fabricantes locales de impresoras 3D y aproximadamente 300 empresas que brindan algún tipo de servicio orientado a impresión 3D: específicos y/o adicionales, tales como corte láser, modelado 3D, asesoramiento en desarrollo, etcétera. El mercado mundial está más desarrollado. La francesa Sculpteo, que ofrece servicios de impresión 3D en la nube, realiza desde 2015 un estudio anual llamado `El estado de la impresión 3D`. Para la quinta edición, realizada este año, entrevistó a 1.300 personas de Europa (64%), Estados Unidos (16%) y Asia (20%) pertenecientes a ocho sectores industriales. Los resultados muestran que las empresas duplicaron su presupuesto para impresión 3D con relación a 2018. Además, el 51% de los entrevistados aseguró que usó I3D para producción, un indicador que era sólo 17% en 2015. No obstante, la prueba de concepto y la creación de prototipos todavía representan la mayoría de los usos. Según el informe, en 2018 el 53% de las empresas eran propietarias de una impresora 3D, el doble que en 2017. la calidad y la tecnología usada. Además, se pueden contratar trabajos de posproducción de las piezas`, explica Prestí.
El ingeniero Mur recomienda `utilizar un servicio de impresión hasta que se tenga suficiente demanda para afrontar la compra de una máquina. No obstante, si la idea es adquirir tecnología de escritorio, hasta se puede comprar una máquina sin pasar por el servicio de impresión. Pero, cuando se trata de tecnología profesional es mejor probar antes mediante un servicio de impresión para validar si ésa es la tecnología correcta a implementar en la empresa`.
Según Bertoli, `una impresora 3D es un catalizador de ideas, un motor de innovación y un impulsor de aprendizajes. Es una tecnología aún poco conocida, que resuelve problemas de manera rápida y eficiente, y que democratiza la fabricación de piezas especiales. Por eso sugiero que toda pyme tenga al menos una impresora 3D, pero es bueno iniciarse contratando un servicio de impresión que, con muy poco dinero, permite tener una primera pieza, validar la tecnología y entender los procesos previos: diseño 3D y preparación de archivos`. A la vez, el ejecutivo destaca que `contratar siempre un servicio es una opción válida, ya que no requiere inversión y la entrega del producto es a veces más rápida que si tuvieran una máquina. También tenemos clientes que tienen máquinas pero contratan el servicio ante un pico de producción`.
En Hornero 3DX tienen un cotizador gratuito on line de piezas que informa el precio inmediatamente luego de cargar el archivo con el diseño a imprimir. `Una pieza estándar de alta resolución arranca en $ 500`, dice Bertoli.
Una barrera para tener una impresora 3D propia es la existencia de recursos humanos capacitados. `Toda pyme necesitará un profesional capacitado en diseño y en el uso de la impresora que, en la Argentina, es difícil de conseguir. La capacitación no es un tema menor y aunque está avanzando, aún falta bastante, principalmente a nivel profesional`, advierte Prestí.
DESCONOCIMIENTO
Toda tecnología requiere un tiempo hasta que es absorbida por las empresas, especialmente por las pymes. `Si bien en países como Holanda ya fabrican puentes, casas y estructuras de gran porte con una impresora 3D gigante, que en vez de extruir plástico fundido utiliza concreto o metal, es cierto que en la Argentina es una tecnología que muchos no conocen`, afirma Catoira.
Por su parte, Rodríguez destaca que de la mano de la impresión 3D `viene una nueva revolución industrial y muchas pymes lo comprenden y reconocen sus beneficios. Nosotros tenemos clientes pymes que compran impresoras o contratan servicios de impresión, pero aún hay camino para recorrer`. Para Prestí, `el principal problema de las pymes es salir de la coyuntura para implementar la I3D, lo cual les repercutirá positivamente no sólo en el largo plazo, sino con resultados casi inmediatos. El costo operativo y el de los equipos hoy no es restrictivo, la clave es tener personal con conocimientos en modelado 3D para que las soluciones sean acordes a las necesidades`.
Los principales impulsores de la I3D son las nuevas generaciones de empresarios familiares, según Palazzo. Para Bertoli, `no hay prejuicios ni barreras culturales pero es cierto que aún no está totalmente difundida y se sabe poco`. Y señala que ese desconocimiento `da lugar a oportunistas que venden un equipo de gama baja como si fuera una varita mágica que resuelve cualquier problema. Pero, como cualquier máquina herramienta, no es mágica y si no se hace un análisis profesional, puede que el proyecto no sea exitoso`. Bertoli agrega que algunos de sus clientes `han comprado equipos de muy bajo costo que luego no cubrían las expectativas, o bien equipos de alta gama muy difíciles de mantener. Esta mala experiencia es muy difícil de revertir. Por eso recomendamos analizar muy bien la compra de un equipo, no sólo leyendo las características técnicas (muchas veces incomprobables para inexpertos) sino también evaluando el equipo técnico de posventa y la experiencia del proveedor`.
También Mur recomienda informarse: `En todas las pymes hay lugar para la I3D pero hay que probar las diferentes tecnologías y buscar asesoramiento sobre cómo y en qué parte del proceso productivo puede servir`.
La impresión 3D ya es presente. Y está cambiando el paradigma de la manufactura.