Capítulo 1: Introducción

En estos últimos años ha aparecido un nuevo tipo de tecnología conocida como “Fabricación Aditiva” o Additive Manufacturing” (AM), como se conoce internacionalmente, que permite la fabricación de productos con geometrías más complejas que las obtenidas mediante tecnologías de fabricación tradicionales.

La principal característica de esta tecnología consiste básicamente, partiendo de un fichero digital con la geometría de la pieza en CAD 3D, en la sucesiva superposición de capas micrométricas del material, normalmente en forma de polvo, hasta conseguir el objeto deseado. La consolidación del material en cada una de las capas se consigue de manera distinta según la tecnología. Esta modalidad de fabricación supone una” nueva revolución industrial”, íntimamente vinculada con el desarrollo de las Tecnologías de Información y Comunicación (TIC). (Zahera, 2012).

La posibilidad de prescindir de herramientas y utillajes de fabricación, de reproducir cualquier geometría que el ser humano pueda imaginar (y dibujar), la inmediatez en la respuesta a la demanda cambiante del consumidor, son algunas de las ventajas que hacen de la fabricación aditiva una auténtica pieza angular del futuro industrial en los países más desarrollados (Gebhardt, 2012).

Las tecnologías de fabricación aditiva suponen un giro copernicano respecto a los procesos de construcción de piezas empleados hasta ese momento, ya que se pasa a fabricar por deposición controlada de material, capa a capa, aportando exclusivamente allí donde es necesario, hasta conseguir la geometría final que se persigue, en lugar de arrancar material (mecanizado, troquelado) o conformar con ayuda de utillajes y moldes (fundición, inyección, plegado). Esto supone unas posibilidades sin precedentes para los diseñadores y para el desarrollo de productos y de piezas de todo tipo con aplicaciones relevantes en todos los sectores: aeronáutico, automoción, joyería, manufacturas en general, medicina, moldes, etc. (Zahera, 2012).

Las tecnologías de Fabricación Aditiva están saliendo del ámbito en el que estaban destinados, que no eran otros más que la producción de prototipos, para convertirse en un instrumento de producción. Sin embargo, ¿Puede ser posible su utilización para la producción en masa? ¿Cuáles son los límites relacionados con la difusión y con el uso de estas tecnologías? ¿Y cuáles son las oportunidades que se abrirán?

A lo largo de este libro se pretende explorar el alcance que tiene la Fabricación Aditiva, explicando los aspectos más destacables y los conceptos fundamentales que subyacen a esta nueva tecnología; se describen sucesivamente sus ventajas frente a procesos convencionales de fabricación más conocidos y utilizados actualmente, así como también los retos que aún debe superar para conseguir su aplicación con éxito en múltiples sectores.

Capítulo 2: Historia

Se está asistiendo, principalmente en las tres últimas décadas, a una transición hacia lo digital en distintos ámbitos de la vida, tanto profesionales como personales.

Se da una multitud de ejemplos que describen este cambio radical:

en las comunicaciones, del envío de correo postal a la aparición primero del fax y luego del correo electrónico;
las oficinas técnicas han pasado de los planos de papel dibujados a mano a ficheros paramétricos, primero en dos dimensiones (Sistemas de Dibujo Asistido CAD 2D) y luego en tres dimensiones (Sistemas de Dibujo Asistido CAD 3D);
en el mundo de la salud, de la radiografía RX a la resonancia magnética, TAC (Tomografía Axial Computarizada), o Ecografía Doppler 3D.
en el ocio, de la televisión en dos canales en blanco y negro a la infinita oferta de TDT, o el cambio de la baraja de cartas por el videojuego de realidad aumentada;

Por lo tanto, y como es lógico, las fábricas no son ajenas a este fenómeno. Ya se han mencionado los Sistemas de Dibujo Asistido por Computador (CAD), que afectan a la concepción del producto en las oficinas técnicas, pero también son ampliamente conocidos los softwares de Fabricación Asistida por Computador (CAM) o para la asistencia a la ingeniería (CAE), el empleo de autómatas y robots en planta, la inspección por visión artificial, el control del avance de la producción en tiempo real (MES), o incluso la modelización y recreación virtual de procesos y fábricas enteras con software de simulación (CAPE).

Los avances de la cibernética permiten procesar a gran velocidad ingentes cantidades de datos y manejar sistemas mecánicos, superando los límites conocidos de fiabilidad y precisión. Los avances del software y de las técnicas computacionales son los que permiten avances sustanciales en las tecnologías de fabricación aditiva.

Sin embargo, los procesos de fabricación de piezas, aunque asistidos por controles más avanzados, siguen siendo básicamente los mismos: arranque de viruta, conformado en frío o en caliente, inyección o fundición.

Todos ellos se enfrentan a limitaciones, ya no solo de control, sino físicas, como la imposibilidad de realizar taladros curvos, las colisiones de herramientas con la pieza de geometría compleja, las restricciones de ángulos de desmoldeo, etc…. Estas mencionadas limitaciones bloquean la creatividad y constituyen una barrera, en ocasiones difícilmente franqueable, al desarrollo de nuevos productos de alto valor añadido o con nuevas funcionalidades.

Índice

Definiciones de los acrónimos

Capítulo 1: Introducción

Capítulo 2: Historia

2.1. Fabricación de objetos por adición de capas de material
2.2. Cronología
2.3. La impresión 3D y las patentes

Capítulo 3: Fabricación Aditiva

3.1. Las distintas fases de impresión
- 3.1.1. Exportación a formato STL
- 3.1.2. Orientación de los modelos y adición de soportes
- 3.1.3. División virtual del fichero en capas: el capeado
- 3.1.4. Fabricación aditiva por capas
- 3.1.5. Post-procesos de la FA: la limpieza y la eliminación de los soportes
3.2. Los materiales utilizados
- 3.2.1. Materiales Plásticos
- 3.2.2. Metales
- 3.2.3. Arenas, Cerámicas y Hormigón
3.3. Los distintos procesos
- 3.3.1. Estereolitografía (SLA)
- 3.3.2. Sinterización láser selectiva (SLS)
- 3.3.3. Sinterizado Directo de Metal por Láser (DMLS)
- 3.3.4. Fusión por haz de electrones (EBM)
- 3.3.5. Modelado por deposición de hilo fundido (FDM)
- 3.3.6. Fabricación por corte y laminado (LOM)
- 3.3.7. Impresión 3D (3DP)

Capítulo 4: Ventajas y desventajas

4.1. Ventajas
- 4.1.1. Ventajas asociadas a los productos a fabricar
- 4.1.2. Ventajas asociadas a los procesos de ejecución
4.2. Limitaciones
4.3. Retos futuros a desarrollar

Capítulo 5: Sectores de aplicaciones

5.1. Sector médico-sanitario
- 5.1.1. Casos reales
5.2. Sector aeronáutico
5.3. Sector automoción
5.4. Sector de la joyería
- 5.4.1. Printed Dreams
5.5. Comida
- 5.5.1. ChefJet y ChefJet Pro

Capítulo 6: Impresoras 3D: ventajas y desafíos para el medio ambiente

6.1. Ventajas ambientales de las impresoras 3D
- 6.1.1. Caso de estudio
6.2. Desafíos ambientales de las impresoras 3D

Capítulo 7: ¿Cual serán las tendencias en impresión 3D en 2018?

7.1. Principales aplicaciones
- 7.1.1. Lideres mundiales
- 7.1.2. ADDIMAT
7.2. Previsiones para 2016
- 7.2.1. MANSYS

Capítulo 8: Modelado de información para fabricación aditiva bajo la técnica PBF (Powder Bed Fusion)

Capítulo 9: Conclusiones: Impresión 3D, una herramienta para reforzar la economía europea

Capítulo 10: Bibliografía

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