Los límites de la impresión 3D

Al contrario de lo que dicen algunos, la impresión 3D es no va a revolucionar el sector manufacturero, haciendo que las fábricas tradicionales queden obsoletas. El simple hecho es que la economía de la impresión 3D ahora y en el futuro previsible hace que sea una forma inviable de producir la gran mayoría de las piezas que se fabrican en la actualidad. Así que, en lugar de considerarlo como un sustituto de la fabricación actual, deberíamos buscar nuevas áreas en las que pueda aprovechar sus capacidades únicas para complementar procesos de fabricación tradicionales.

La fabricación aditiva, o «impresión 3D», como se la conoce comúnmente, ha capturado, comprensiblemente, la imaginación popular: Nuevos materiales que se pueden «imprimir» se anuncian prácticamente todos los días, y la generación más reciente de impresoras puede incluso imprimir varios materiales al mismo tiempo, lo que abre nuevas oportunidades. Ya se han demostrado aplicaciones interesantes en todos los sectores, desde las aplicaciones aeroespaciales y médicas hasta la biotecnología y la producción de alimentos.

Algunos predicen que llegará el día en que podremos fabricar cualquier pieza con solo pulsar un botón en una impresora local, lo que podría incluso hacer que las líneas de suministro mundiales que dominan el mundo de la fabricación actual sean cosa del pasado. Lamentablemente, esta visión no está a la altura de la realidad económica. Hallazgos iniciales de un proyecto de investigación que está llevando a cabo el Grupo de Investigación sobre Fabricación Aditiva e Impresión 3D en la Universidad de Nottingham y Escuela de Negocios Saïd en la Universidad de Oxford muestran que hay efectos importantes de escala y aprendizaje inherentes al proceso de impresión 3D. (El proyecto, en el que soy investigador principal, se centra en la sinterización industrial selectiva por láser (o más exactamente, derritiéndose) procesos y no procesos de modelado por deposición fundida o estereolitografía que son más adecuados para la creación rápida de prototipos y aplicaciones domésticas.)

Además, los costes de preimpresión y posimpresión representan una proporción importante del coste total por pieza impresa. Así que incluso cuando el coste de los materiales de impresión baje, la penalización por costes laborales se mantendrá.

La impresión 3D simplemente funciona mejor en áreas en las que la personalización es clave, desde la impresión de audífonos e implantes dentales hasta la impresión de una miniatura de la feliz pareja para su tarta de bodas. Mediante una combinación de escaneo e impresión 3D, los implantes se pueden personalizar según circunstancias anatómicas específicas de una manera que simplemente no era posible antes. Sin embargo, también sabemos que el 99% de todas las piezas fabricadas son estándar y no requieren personalización. En estos casos, la impresión 3D tiene que competir con los procesos de fabricación basados en la escala y con unas operaciones logísticas bastante eficientes. Un buen ejemplo es la llave que la NASA imprimió en la Estación Espacial Internacional el año pasado. El coste de enviarlo a la estación espacial habría sido de al menos 400 dólares (suponiendo un peso sin embalaje de 18 gramos por llave y utilizando los datos de costes más recientes facilitados por la NASA para el transporte de productos a la órbita terrestre inferior); en comparación, enviarlo de China a los Estados Unidos solo costaría 0,002 dólares por unidad. Por lo tanto, si bien tiene mucho sentido imprimir la llave en la estación espacial, imprimirla para el consumo local en los Estados Unidos no lo haría.

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El simple hecho es que cuando la personalización no es importante, la impresión 3D no es competitiva. Por un lado, los costes de impresión por pieza son muy sensibles a la utilización de la «sala de construcción», el área tridimensional del interior de la impresora 3D en la que el láser fusiona el polvo de metal o plástico. Por lo tanto, los fabricantes contratados que realizan impresiones 3D, como Shapeways por lo general, esperar a llenar un lote que utilice toda la sala de construcción. Imprimir solo una parte aumenta considerablemente el coste unitario, por lo que las economías de escala sí importan. Curiosamente, el argumento económico a favor de la pieza estándar más citada en la producción 3D por volumen en la actualidad, la Boquilla de combustible GE para el motor CFM LEAP, es más ligero y ahorra más combustible, no tiene un coste de fabricación más bajo en sí.

Un segundo punto que a menudo se pasa por alto es el coste laboral que se mantiene. Contrariamente a la percepción común, la impresión 3D no se realiza «con solo tocar un botón», sino que implica un procesamiento previo y posterior considerable, lo que implica costes de mano de obra no triviales. El punto de partida de cualquier proceso de impresión 3D es un archivo 3D que se pueda «imprimir». No basta con tener un dibujo CAD electrónico; actualmente, no hay forma de convertir automáticamente el dibujo CAD en un archivo 3D.

Crear archivos imprimibles implica dos pasos: crear un modelo de volumen tridimensional que se pueda imprimir y «cortar» ese modelo de volumen de la mejor manera posible para evitar el desperdicio de material y evitar errores de impresión. Ambos pasos requieren un conocimiento tácito. Tras la impresión, las piezas producidas tienen que recuperarse, limpiarse, lavarse (o lijarse y pulirse, en el caso de las impresiones metálicas) e inspeccionarse. Esto, a su vez, significa que el uso de la impresión 3D para los servicios posventa —una aplicación en la que tiene mucho sentido— requiere realizar una importante inversión inicial para generar los archivos imprimibles de las piezas de repuesto que probablemente se necesitarían. Esta inversión tendría que superar el coste de mantener un suministro permanente de piezas de repuesto en el inventario, lo que es una decisión difícil para los tornillos, soportes y conectores pequeños que representan la mayor parte de la demanda del mercado de posventa.

Así que, aunque, como muchos otros, me he enamorado de la idea de la «cadena de suministro más ajustada» de tener impresoras 3D en cada mesa de la esquina para imprimir piezas individuales justo a tiempo cuando se necesitan, me temo que esta visión no se compara con la realidad. La tecnología de impresión 3D tiene, sin duda, un gran potencial. Sin embargo, es poco probable que sustituya a la fabricación tradicional. En cambio, deberíamos verlo como un complemento, una nueva herramienta lista para usar y aprovechar sus capacidades únicas, tanto para mejorar los productos existentes como para fabricar otros completamente nuevos que antes no podíamos fabricar.