La fabricación aditiva (FA) se está implementando cada vez más en muchos sectores, pero ¿cómo podemos usarla para ser más competitivos? La clave está en la ingeniería aditiva. Este concepto desarrollado por EDDM Solutions y Santiago Martín Iglesias responsable de la división de Formación en Fabricación Aditiva en EDDM Training, engloba a todas las técnicas de diseño, cálculo y optimización multi-física, materiales y proceso de fabricación, necesarias para validar un componente en base a requisitos preestablecidos. EDDM Solutions aplica el Additive Engineering Method AEM, que permite implementar todos estos conceptos en la fabricación aditiva de forma diferencial.

En la actualidad, la aproximación que se está haciendo en la mayoría de las industrias, es la de fabricar mediante impresión 3d piezas con la misma geometría que tenían anteriormente estando diseñadas para otras tecnologías. Las ventajas que conlleva esta estrategia son mucho menores de las que podría tener una redefinición de la pieza, en base a los requisitos, para después fabricarla con la técnica de fabricación aditiva que mejor se adapte. Esta tarea es de vital importancia y no es trivial. De hecho una correcta selección de la técnica de fabricación aditiva (dentro de las decenas existentes ref: ISO17296) es la mayor dificultad, ya que hay que conocer muy bien todas las tecnologías y las nuevas que van surgiendo, para aprovechar sus ventajas y tener en cuenta sus inconvenientes. Adicionalmente, las tecnologías van asociadas a los materiales que utilizan, pues cambia la materia prima en la mayoría de ellas. Otro factor clave es no tener una dependencia o prioridad sobre una tecnología aditiva en particular por un proveedor específico, ni tampoco olvidar todas las tecnologías tradicionales, que combinadas con la FA pueden aportar mucho valor a las soluciones finales.

Una vez seleccionada la tecnología, podemos incorporar estructuras aligeradas por ejemplo de tipo lattice a las piezas, siendo de gran utilidad, pero debe ir acompañado de un diseño preciso y más aún, de un estudio de cálculo estructural asociado. Si no, simplemente aportará un factor estético y una mejora no cuantificable, y por lo tanto no aportando valor real al cliente o producto. Para sacarle el máximo provecho, EDDM Solutions trabaja en un proyecto de I+D para caracterizar este tipo de estructuras lattice y aplicarlas con criterio a productos diferenciales, como es el caso del estabilizador en V del UAV Milano del INTA.

Casos de éxito de la ingeniería aditiva

Solo aplicando ingeniería aditiva, la impresión 3D puede aportar las ventajas competitivas en términos de eficiencia y coste que han proporcionado los siguientes casos de éxito:

• GE Additive ha conseguido reducir en sus motores conjuntos formados por 900 piezas a tan solo 12 piezas. En este caso, no solamente implica un gran impacto técnico, sino que conlleva un gran impacto en la cadena de suministro.
• Otra aplicación con grandísimo impacto en la cadena de suministro y con varias iniciativas en el sector de automoción, es la fabricación de repuestos mediante impresión 3D, pero el enfoque debe tener en cuenta muy bien todos los requisitos para que las piezas nuevas cumplan los requisitos iniciales. No es solo una cuestión de la forma de la pieza, sino que conlleva una profunda carga de ingeniería aditiva.
• La aplicación de técnicas ‘one-shot’, que permiten fabricar conjuntos directamente quitando procesos de ensamblaje intermedios, es otro factor a explotar al máximo. Un ejemplo de ello son los nuevos sellos aerodinámicos Addappta que la empresa Adática va a desarrollar con métodos ‘quick-release’ autoimpresos, que disminuirán considerablemente el peso de los aviones del futuro y el elevado coste del utillaje asociado.
• Conceptos disruptivos como el de la empresa alemana Bigrep que ha conseguido diseñar y fabricar un nuevo modelo de ruedas para bicicleta sin aire, y que solo con la propia estructura y usando materiales elastómeros consigue una conducción más suave y fluida sin riesgo de pinchazo, o el diseño de Anatomics de un esternón en titanio que se implantó en un paciente del Hospital de Salamanca, son los que nos demuestran que aplicando ingenio aditivo, se pueden conseguir aplicaciones y nuevas funcionalidades sin competencia.

Conseguir un gran impacto en la cadena de suministro de un producto, o conseguir productos con funcionalidades que puedan romper el statu quo solo puede conseguirse con ingenieros que apliquen todos estos conceptos de ingeniería aditiva.

EDDM Solutions realiza trabajos de consultoría para incorporar de forma óptima la fabricación aditiva en las empresas, aplicando el conocimiento en ingeniería aditiva para mejorar su competitividad. Este conocimiento también da contenido al Máster en Impresión 3D y Fabricación Avanzada, MIFA, así como a los cursos profesionales de impresión 3D, de EDDM Training.

• HEXA Surfboard. Startup francesa que diseña tablas de surf personalizadas. El diseño se obtiene mediante un algoritmo que permite obtener las dimensiones y curvas de la tabla personalizadas para cada surfista basándose en parámetros propios del usuario (estatura, peso, sensaciones, etc.). Dentro del diseño, se encuentra el patrón central de la tabla que simula un panal de abeja, esto mejora el balance para cada surfista, además de mejorar la resistencia. El tablero central es el fabricado mediante aditiva utilizando PET o PLA.

• CUPRA Racing. Es la división deportiva de SEAT y han fabricado alrededor de 10000 piezas para sus vehículos deportivos mediante aditiva. El método de fabricación les permite probar múltiples interaciones de diseños de prototipos en poco tiempo, pero no únicamente prototipos, sino también piezas finales, como por ejemplo el módulo de control central del volante, rejillas, entradas de aire y conductos de enfriamiento. Todos estos han sido probados en circuitos y los resultados obtenidos son muy alentadores según la marca.

• Intervención craneal a un perro. Un veterinario estadounidense salva la vida de un perro que tenía un tumor cerebral. El problema radicaba en que toda prótesis existente era demasiado pequeña para el perro, por ello el veterinario se apoyó en los conceptos de diseño y fabricación aditiva para generar un implante que reemplazase la zona del tumor a extraer. Wilson, es el nombre del perro, y actualmente se encuentra en buen estado.

• Primer vuelo de un avión con piezas impresas en 3D. En enero de 2020 el Boeing 777X realizó el primer vuelo de larga distancia de un avión que posee piezas impresas en 3D entre sus componentes, para ser específicos en sus novedosos motores GE9X, que poseen 300 piezas fabricadas mediante aditiva. Este diseño le permite al avión producir un 10 % menos de emisiones por la quema de combustible que el Boeing777.