S U P L E M E N T O
E S P E C I A L Número
SUSTENTABILIDAD 3D
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MANUFACTURA ADITIVA Además de una mayor eficiencia en los procesos de producción, busca contribuir a que la industria construya iniciativas hacia un camino más sustentable.
POR: R AFAEL MEJÍA FOTOS: SHUTTERSTOCK
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a temperatura del planeta, en julio de 2023, alcanzó los niveles más altos jamás antes vistos en la era moderna, lo que supone un alto riesgo para los ecosistemas y el medioambiente. Esto urge a que las personas, gobiernos y el sector empresarial trabajen en conjunto para generar soluciones que abonen a los objetivos mundiales de reducir las emisiones de carbono. En Estados Unidos, el sector manufacturero representa casi una cuarta parte de las emisiones directas de carbono, con un 23%, según la Agencia de Protección Ambiental (EPA, por sus siglas en inglés). En Europa, la situación es igual de grave: la industria emite un total anual de 880 millones de toneladas de dióxido de carbono equivalente, lo que la convierte en uno de los mayores emisores de gases de efecto invernadero en el mundo. Un paso a la vez. Si bien aún queda mucho camino por recorrer, los ingenieros y especialistas del sector manufacturero han trabajado en un proceso que usa nuevos materiales que disminuyen el impacto en el medioambiente, y al mismo tiempo realizan prototipos a costos competitivos. Este
desarrollo se denomina manufactura aditiva o impresión en tercera dimensión (3D). Aunque la manufactura aditiva empezó a dar sus primeros pasos hace poco más de 40 años, actualmente ha retomado relevancia para ser una rama de procesos de fabricación industrial en diferentes sectores en México. Sus múltiples aplicaciones y funcionamiento se le relacionan también como parte de las innovaciones de la tecnología de impresión 3D más sofisticada, y se ha popularizado en algunas empresas como herramienta de prototipado rápido.
Los primeros indicios
El profesor John Hart, instructor principal del curso de fabricación aditiva del Massachusetts Institute of Technology (MIT), compara esta tecnología con la fabricación de ladrillos de LEGO, en la que se crean formas complejas de ladrillos con ayuda de la impresión 3D para generar las piezas necesarias que dan forma a infinidad de figuras. Por otro lado, el Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial (CIDESI), del Sistema CONAHCYT, se ha referido a la manufactura aditiva como el proceso que usan las tecnologías avanzadas para que el proceso pueda ser automatizado y controlado de manera numérica, a partir de un diseño digital 3D que sumado a un control muy preciso sobre la forma física de los materiales, estos puedan ser perfectamente adheridos entre sí cada que se deposita una nueva capa en la impresión. Actualmente, esta herramienta se utiliza cada vez más para reparar componentes de motores o proporcionar repuestos para activos físicos que duran mucho tiempo en el campo, como equipos de construcción y manufactura.
Arturo Molina, director del Instituto de Materiales Avanzados para la Manufactura Sostenible del Tecnológico de Monterrey, coincide en que a través de estos nuevos procesos se busca avanzar hacia un modelo en donde el uso de la energía sea óptimo, se utilice una menor cantidad de materiales, y por consecuencia, una reducción importante de desperdicios, contribuyendo así al medioambiente. “Mientras la industria manufacturera avanza hacia este enfoque, es importante seguir creando espacios para atraer la atención de los principales líderes productivos del país, tal como lo han hecho el sector aeroespacial, automotriz y de electrodomésticos, que han encontrado un valor agregado en estas disciplinas dentro de sus cadenas”, sostiene Molina. Y es que, según datos de Our World in Data, los principales sectores que contaminan a nivel mundial son el sector Las contaminantes Las principales industrias que emiten mayor emisión de CO2 a la amosfera son la electricidad, transporte, manufactura y construccion.
2.9%
1.9% 1.2%
3.4% 6.2% 6.5%
31.3%
6.6%
Industria
Transporte
Edificios
Manufactura y construcción
Desperdicios
Agricultura
Cambio de uso de la tierra y silvicultura
Emisiones fugitivas
Aviación y transporte marítimo Quema de otros combustibles
12.1%
15.0% 12.8%
% del total de emisiones de co2 a nivel mundial por sector en 2021
FUENTE: Our World in Data.
Producción de electricidad y calor
USO. Existen empresas que ya utilizan hasta 42% de plástico reclicado en la producción de aspiradoras.
de producción de electricidad y calor, transporte, construcción, manufactura y agricultura. Yoelle Rojas, directora general del Clúster de Electrodomésticos de Nuevo León (CLELAC) explica que la impresión 3D es fundamental para su sector, ya que se utiliza mucho plástico en sus procesos; y menciona que las empresas ya están invirtiendo en tecnologías de uso reciclado, por ejemplo, en aspiradoras, que ahora usan entre un 40 y 42% de plástico reciclado en el proceso de producción. “La manufactura aditiva ha tenido un gran impacto en el sector de electrodomésticos, como el ahorro de costos, la reducción de utilización de materiales y reducción de chatarra, ya que en la industria se nos va mucho dinero en
este ramo, además de que en la parte del diseño se optimiza y permite una pieza justo como se necesita”, detalla. Los analistas de McKinsey Global Institute señalan en un reporte que el potencial del mercado de la manufactura aditiva ya alcanza los 100,000 millones de dólares y podrá llegar a los 250,000 mdd para 2025, si es que la adopción en todas las industrias continúa al ritmo actual. Este análisis resalta que la mayor parte de ese potencial provendrá de las industrias aeroespacial y de defensa, automotriz, médica y de bienes de consumo. Por su parte, Ana Victoria Treviño, jefa de Ingeniería de Manufactura Avanzada en Nemak, dice que la empresa ya cuenta con varios equipos de manufactura aditiva con diferentes tipos de impresiones. “Normalmente uno escucha manufactura aditiva y te vas directamente a plásticos, pero aquí tenemos equipos que te imprimen diferentes tipos de plásticos de alta resistencia, de arena y de metales”, abunda. Treviño añade que al inicio todos en la empresa quedaron asombrados con el equipo de impresión de plástico. “En Nemak, como fundición, vemos el plástico no tan duradero o robusto, pero ya lo empezamos a implementar para nuestros desarrollos y vimos que se hace muy rápido un diseño complejo o una modificación de diseño en comparación de si se manda hacer con un proveedor externo, se tardaría un mes en entregar el elemento, cuando con esta herramienta se puede hacer en cuestión de uno a dos semanas, ahí empezamos a ver el impacto en los lanzamientos”, resalta. “Me tocó a mí trabajar en los primeros diseños en Nemak para un proyecto de lanzamientos que tuvimos, y cuando lo llevamos a la planta, toda la gente se nos quedó viendo y comentaba que no iba a durar”, recuerda Treviño.
Los representantes de diferentes sectores de la manufactura del país han coincidido en que todavía existen retos para que esta tecnología pueda implementarse con cadenas de producción en masa, pero no descartan que conforme más empresas e investigadores se sumen al desarrollo de esta tecnología, podrán observarse más aplicaciones de mayor escala.
Adaptación de los proveedores
Bajo este escenario, los proveedores de maquinaría también se adaptan a este cambio tecnológico en la industria. Los grandes fabricantes de equipos originales están invirtiendo en investigación y desarrollo (I+D) y construyen centros internos de competencia. Hay empresas como Siemens que ya se encuentran trabajando en esas soluciones desde hace años, así como otras grandes corporaciones como HP (del negocio de impresión tradicional) que apenas están ingresando al mercado.
AUGE. Se estima que el potencial de mercado de esta tecnología alcance los 250,000 mdd en el año 2025.
“Mientras la industria manufacturera avanza hacia este enfoque, hay que seguir atrayendo la atención de los líderes productivos del país”. Arturo Molina, director del Instituto de Materiales Avanzados para la Manufactura Sostenible del Tecnológico de Monterrey.
Alejandro Preinfalk, CEO y presidente de Siemens México, Centroamérica y el Caribe, indica que la manufactura aditiva permite hacer prototipos más rápido y ya no se necesita importarlos desde otro lugar, lo cual acelera mucho los tiempos. Ahora, dice, se trabaja con prototipos en el mundo digital para probarlos y después traerlos de manera física a través de la impresión 3D. “Esa combinación del mundo real con el mundo digital es lo que estamos haciendo en Siemens, simular productos, procesos y hacer pruebas en el mundo digital (metaverso) primero, y luego fabricarlos en el mundo real para poder hacer diseños más rápidos y más precisos”, comenta Preinfalk en entrevista con Expansión. “Usamos inclusive inteligencia artificial generativa para hacer esos diseños desde hace muchos años, desde antes que existiera Chat GPT. Ese mismo proceso se acelera aún más con la manufactura aditiva, esta combinación hace un ecosistema virtuoso que genera una productividad mucho más alta en las empresas y más amigables con el medio ambiente”.
El directivo de Siemens resalta que también trabajan en nuevos softwares para las impresoras de la manufactura aditiva y poder adaptarse a los diferentes productos de las industrias, con interfaces y máquinas automatizadas de la empresa. Otros de los beneficios de esta tecnología es que la ingeniería y el diseño de los productos que necesitan las diferentes industrias se pueden hacer en el mismo lugar donde se producen, así se dejan de importar las partes críticas y se reducen riesgos al simplificar la cadena de suministro, dada la experiencia que se tuvo con la crisis de los semiconductores en la pandemia del covid-19. “Lanzamos hace poco una iniciativa muy ambiciosa para acelerar la transformación digital de la industria, se llama Siemens Acelerator, se basa en soluciones tecnológicas como la manufactura aditiva, inteligencia artificial, metaverso,
Pontencial de crecimiento Se estima que el valor de mercado de la manufactura crecerá más del doble para el otro año, según los especialistas. 25,000
20,000
15,000
10,000
5,000
0 2024
2025
valor de mercado de la manufactura aditiva en millones de dólares.
FUENTE: McKinsey Global Institute..
BENEFICIO. Los componentes que requieren las industrias se pueden hacer en el mismo lugar donde se realiza la producción final.
gemelos digitales, blockchain, comunicación 5G y ciberseguridad. Al final se busca combinar este mundo digital que tiene muchas ventajas con el mundo real para que se fabriquen las cosas”, asegura Preinfalk. En tanto, la empresa tiene planeado seguir trabajando para que esta tecnología tenga una mayor aplicación y customización de la tecnología en otros sectores como el la fabricación de cascos protectores, tenis, lentes y prótesis, en cuyos casos se realiza un escaneo de las características personales y la experiencia del cliente podrá ser diferente; de este modo se podrán reducir también sus costos de manera significativa.