En nuestra serie STEIN „Aprovechar las oportunidades“, compartimos nuestros conocimientos sobre enfoques que las empresas pueden utilizar para lograr el éxito a largo plazo. La fabricación aditiva, también conocida como „impresión 3D“, es una de las tecnologías 4.0 clave: ¿En qué punto se encuentra esta tecnología? ¿Cómo puede utilizarse en las empresas de transformación de la piedra y cuáles son sus límites?
Con una calidad de impresión cada vez mejor y unos precios cada vez más bajos, la fabricación aditiva (también conocida como fabricación generativa, prototipado rápido o impresión 3D) se está imponiendo cada vez más en los oficios creativos. Algunas empresas de elaboración de piedra natural ya utilizan impresoras 3D para producir modelos, plantillas, muestras o prototipos, piezas individuales o pequeños lotes. ¿Qué pueden hacer ahora las impresoras 3D, qué procesos, posibilidades y limitaciones existen y cuándo son una alternativa los proveedores de servicios de impresión 3D?
A diferencia de la fabricación convencional, los procesos de fabricación aditiva no implican el conformado, corte o mecanizado de una pieza, sino la construcción aditiva de objetos capa a capa a partir de un material de partida líquido, en polvo o sólido de plástico, resina sintética, cerámica, metal o muchos otros materiales mediante procesos químicos y/o físicos. En un solo paso de trabajo pueden fabricarse objetos de diferentes materiales o colores, así como modelos funcionales móviles. Los objetos también pueden ser transparentes o elásticos. La calidad de la producción depende de la precisión y la calidad de la superficie y esto, a su vez, depende de la resolución de impresión tridimensional en la dirección X, Y y, sobre todo, en la dirección Z (grosor de la capa) del dispositivo de salida.
Los datos del modelo suelen generarse con programas CAD y de modelado, y a veces también con escáneres 3D. Se puede imprimir casi cualquier cosa: Estructuras de plástico y metal, así como construcciones de filigrana o componentes sólidos de piedra o materiales de hormigón, con o sin refuerzo de hierro, fibra de vidrio o textil, con o sin adición de materiales reciclados. Componentes mecánicos o eléctricos, implantes médicos, zapatos, prendas de vestir, joyas o instrumentos musicales que se pueden tocar se imprimen ahora del mismo modo que alimentos o casas habitables.
Los objetos impresos en 3D pueden personalizarse, modificarse e imprimirse inmediatamente. Pueden reproducirse varias veces y son más económicos que los productos fabricados convencionalmente en pequeños lotes hasta una determinada cantidad. Esto es especialmente cierto en el caso de objetos complejos, ya que la rentabilidad de la fabricación aditiva aumenta con la complejidad de la geometría del objeto. La impresión 3D también es más sostenible, ya que sólo se utiliza el material necesario para la impresión, aunque esto no siempre es respetuoso con el medio ambiente.
La fabricación aditiva ofrece una libertad de diseño y construcción casi ilimitada: Por ejemplo, se pueden realizar objetos con socavados, cavidades, etc. que no se pueden fabricar con métodos convencionales, o sólo con gran esfuerzo. Los componentes pueden dotarse parcialmente de determinadas propiedades mecánicas o térmicas para que las fuerzas y tensiones se disipen de forma óptima. La fabricación aditiva está limitada por tiempos de producción que no pueden seguir el ritmo de la producción en masa. Además, los costes de impresión son elevados. Aunque actualmente los precios están bajando, sobre todo en las impresoras domésticas y de sobremesa, los costes de las impresoras y materiales de impresión de gama alta (entre 60 y 400 euros por kilogramo) apenas variarán a medio plazo.
Si se plantean exigencias especiales en cuanto a la calidad de la superficie, suele ser necesario un acabado manual o a máquina (fresado, lijado, pintura, etc.), ya que la estructura de la superficie es siempre más o menos rugosa. Los componentes de filigrana deben tener un grosor de pared mínimo (aprox. un milímetro) por razones de estabilidad. Con determinados procesos de impresión, las piezas que sobresalen requieren una estructura de soporte que debe retirarse posteriormente.
Más información en STEIN 2/2020.