La fabricación aditiva está ganando terreno de forma destacable en la industria de la automoción debido a las posibilidades que ofrece de crear nuevos diseños mediante prototipos.
Además, con los avances tecnológicos que está facilitando este método de fabricación, actualmente se están comenzando a producir piezas de uso final a pesar de que las empresas no buscan alteraciones radicales en sus cadenas de suministro y producción.
La fabricación aditiva les está permitiendo crear iteraciones de diseño que aumentan la calidad del producto final gracias a la realización de prototipos rentables y extremadamente similares que permiten probar el funcionamiento completo de la pieza o crear herramientas específicas. De esta manera se logran productos más seguros, limpios y ligeros con plazos de entrega más cortos y menores costes.
Los fabricantes de automóviles pueden diferenciarse de la competencia básicamente de dos formas:
- Innovación de productos: la fabricación aditiva permite fabricar con muchas menos restricciones. Ello da acceso a fabricar productos con características personalizadas y con funcionalidades mejoradas (por ejemplo, un cableado eléctrico integrado mediante estructuras huecas), reducción del peso (estructuras de celosía) y geometrías complejas que los métodos tradicionales de fabricación no pueden reproducir.
- Transformación de la cadena de suministro: al agilizar el proceso de realización de prototipos y aumentar la calidad de los productos finales, la fabricación aditiva reduce el tiempo de producción lo que le otorga la mejora de respuesta en el mercado. Además, al utilizar solamente el material justo para la creación de las piezas, se contribuye a la reducción drástica de residuos y materias primas. Por todo ello, se reducen los costes de manipulación mientras la producción se adapta a la demanda y disminuyen los costes de inventario.
Las piezas de uso final, un segmento que crece
Como acabamos de ver, la fabricación aditiva se adopta inicialmente porque es una tecnología que permite iteraciones de diseño, crear prototipos de manera rentable y crear pizas de herramientas específicas, entre otras funcionalidades.
Sin embargo, la fabricación de piezas de uso final empieza a ser una de las funcionalidades más interesantes de la fabricación aditiva. De hecho, si hacemos caso a un informe publicado en 2019 por SmarTech Publishing (informe sobre perspectiva del mercado de la fabricación aditiva), sabremos que las previsiones anuncian $9 mil millones en ingresos con la producción de piezas de uso final en comparación con los $1,39 mil millones de 2019.
¿Qué nos dice este dato sobre la fabricación aditiva en este sector?
Cada vez más OEMs (en español, Fabricante de Equipo Original) apuestan por la impresión 3D para desarrollar piezas de uso final, más allá de los prototipos rápidos.
El motivo de este cambio reside en una búsqueda creciente de innovación, como respuesta a la competitividad del mercado automotriz. El aumento drástico del rendimiento de una pieza a través de la reducción de su peso es una de las formas de responder a esta necesidad de innovación (y la fabricación aditiva responde a esta necesidad). La reducción del peso de las piezas también conlleva la reducción del consumo de combustible.
En este sentido, gracias al software de diseño industrial la fabricación aditiva cuenta con herramientas de diseño generativo, optimización topológica y creación de celosías, aspectos que reducen drásticamente el peso final de las piezas (mejorando también su funcionalidad). Los desafíos que plantea la fabricación de piezas ligeras se resuelven fácilmente a través de la fabricación aditiva gracias a características como la consolidación de varias piezas en un solo diseño. Esto quiere decir que la complejidad de los procesos de ensamblaje desaparecería en el caso de necesitar fabricar un gran volumen de piezas, por ejemplo.
Además, la fabricación aditiva también permite altos niveles de personalización, lo cual es fundamental en un sector como el de los coches de lujo. Algunos fabricantes de automóviles de lujo ya emplean la FA para ofrecer diseños especializados y adaptados a los requisitos de cada cliente. ¿En este sentido, cómo se diferencia la FA aditiva de los métodos de fabricación tradicionales? Por ejemplo, en los plazos de entrega, que son altamente competitivos gracias a la fabricación aditiva. También resulta diferenciador el coste de producción de dichas piezas.
Aplicaciones de la fabricación aditiva en el sector de la automoción
La automoción es uno de los sectores de aplicación que más está sabiendo aprovechar las ventajas de la fabricación aditiva, por los motivos anteriormente mencionados. Por ello nos gustaría mencionaros algunas de las principales compañías automovilísticas que emplean la FA:
Audi y las soluciones de Stratasys: la multinacional alemana se propuso hace algunos años acelerar el diseño automotriz y por ello apostó por emplear las soluciones de Stratasys. Más adelante incorporaron una impresora de FA a su línea de producción, lo cual les permitió extender la producción de modelos, como cubiertas de ruedas, rejillas, manijas de puertas o incluso cabujones de luz trasera, que suelen ser de plástico transparente. Con la fabricación aditiva aceleraron el diseño y la creación de piezas finales, respondiendo así a la demanda de sus clientes.
BMW, 25 años de fabricación aditiva: la empresa alemana fue una de las primeras en integrar la fabricación aditiva (con 25 años de trayectoria con la tecnología) y en 2020 abrieron su propio centro de fabricación aditiva. De hecho, su modelo i8 Roadster integra piezas muy ligeras (mucho más ligeras de lo habitual), además del menor peso y la mayor resistencia de algunas de sus piezas.
Bugatti y sus piezas de frenos: Bugatti, subsidiaria del grupo Volkswagen, es fabricante de coches de lujo y competición. A principios de 2018 la empresa anunció que había comenzado a desarrollar algunas piezas con fabricación aditiva. Concretamente, recurrió a la FA de titanio para lograr que las pinzas de los frenos fueran más ligeras.
Ferrari y fabricación aditiva de metal: el fabricante italiano empleó la fabricación aditiva en metal para diseñar los pistones de uno de sus motores. Gracias a una máquina de EOS y polvo de titanio, la fabricación aditiva le permitió crear una pieza mucho más compleja, resistente y ligera, sirviéndose también de la optimización topológica. El fabricante de automóviles también diseñó pedales de freno y los imprimió a través de FA con una estructura hueca.
Ford desempeña proyectos con impresión 3D: destaca el colector de admisión de aire de aluminio, una de las piezas metálicas impresas en 3D más grandes para el automóvil.
General Motors crea un soporte para asientos: en colaboración con Autodesk, el fabricante General Motors ha desarrollado un soporte de asiento impreso en 3D con acero inoxidable para sus futuros coches eléctricos.
Lamborghini personaliza su Sian Roadster: Lamborghini ofrece a cada comprador del Sian Roadster una posibilidad de elección total sobre el interior; también permite elegir trabajos respecto a la pintura. Las salidas de aire de nuevo diseño se imprimieron en FA y permiten a los clientes personalizar, entre otras cosas, integrando sus iniciales en el diseño.
McLaren y su último modelo 720S: la empresa británica McLaren también ha integrado la fabricación aditiva en el proceso de fabricación de su modelo 720S.
Mercedes desarrolla repuestos de metal: después de que Mercedes fabricara con éxito repuestos para camiones hechos de plástico, ahora la compañía también produce repuestos para camiones hechos de metal.
Michelin fabrica neumáticos en 3D: el fabricante francés de neumáticos Michelin, presentó su primer prototipo de FA en 2019. Llamados Uptis (sistema de neumáticos a prueba de pinchazos), estos neumáticos han sido diseñados para no necesitar aire, para así reducir el riesgo de pinchazos y otros fallos en la carretera.
MINI apuesta por la personalización: los clientes de MINI tienen la oportunidad de personalizar su vehículo diseñando la banda lateral del lado del copiloto y las inserciones laterales ellos mismos.
Porsche optimiza los pistones de sus deportivos: Porsche ha estado utilizando tecnología de fabricación aditiva desde principios dse los años 90. Recientemente, el gigante de la automoción creó pistones de motor con FA por primera vez. Los componentes fabricados con esta tecnología fueron diseñados para el motor de alto rendimiento del Porsche 911 GT2.
SEAT abre un centro de fabricación aditiva: el centro de fabricación aditiva de SEAT alberga varias soluciones de fabricación aditiva. Entre ellas, una HP Multi Jet Fusion, una máquina SLS, 6 impresoras 3D FDM y una solución PolyJet.
¿Qué futuro se prevé en el sector?
Para lograr el crecimiento y adaptarse a las necesidades, los fabricantes de automóviles van a tener que explorar nuevos modelos comerciales. Deben abrir su mente y aunque las técnicas de fabricación tradicionales están profundamente arraigadas en el sector y seguirán manteniendo una posición dominante en la industria automotriz, la fabricación aditiva está ganando terreno a pasos agigantados. Si bien esta técnica de fabricación no se quedará como la única técnica de fabricación en el futuro, tendrá, no obstante, un papel prácticamente prioritario en la configuración del panorama mundial de la automoción.
Priorizar mantener ciclos de desarrollos cortos y lograr costos más bajos son los objetivos que la FA te va a brindar. Incluso con la llegada del sector automovilístico eléctrico, el cual tiene un gran interés sobre estas técnicas de fabricación puesto que lo consideran una solución para acelerar la producción de piezas mucho más ligeras, valor fundamental para prolongar el rendimiento y duración de las baterías.
