Muy buenas, mi nombre es Juan José,
soy un investigador del Centro Nacional de Investigaciones
metalúrgicas, y me gustaría comentaros
por qué es necesaria la fabricación aditiva,
que es lo que tiene de novedad.
Con respecto a los procesos de conformado de materiales
que actualmente conocemos, bueno, la ingeniería de fabricación
y vosotros lo sabéis bien porque estáis estudiando ingeniería,
es un conjunto de procesos industriales realizados
sobre una materia prima inicial que puede ser un material metálico,
material, un polímero o un material cerámico,
o incluso materiales naturales, como pueden ser la madera,
o puede ser la piedra para darle una forma un tamaño final deseados
y que cumpla una función específica, eliminando el material sobrante
de forma controlada; o sea, que pasamos
de la materia prima al producto final mediante una serie de procesos,
que es lo que nosotros vamos a llamar el proceso de manufactura
y que comprende una serie de etapas que van desde el inicio,
la etapa inicial de diseño de ese de esa pieza
que nosotros vamos a hacer hasta un proceso de acabado,
de darle la apariencia que nosotros creamos
y todo esto proceso.
Todo este proceso de manufactura
es lo que va a dar un valor añadido a esa pieza
y le va a dar al final un coste determinado claro para hacer
este proceso de manufactura.
Nosotros vamos a necesitar hacer dos tipos de operaciones, por un lado,
unas operaciones estrictamente de procesamiento de material,
y por otro lado, una vez que ya tenemos ese material
hecho vamos a necesitar unirlo hacer una serie de operaciones
de ensamblado, por tanto, las operaciones de procesamiento.
Vamos a pasar ese material, esa materia prima
de la que nosotros hemos partido a un estado cercano
al producto final.
Vamos a cambiar las propiedades, vamos a cambiar la geometría,
vamos a cambiar la apariencia de la pieza que nosotros queremos fabricar
y finalmente vamos a acoger esos materiales
que nosotros hemos fabricado.
Los vamos a unir para crear al final
una nueva entidad, que es la pieza que nosotros queremos.
Tradicionalmente estos procesos de fabricación,
estos procesos.
Estas operaciones de procesamiento
se hacen mediante manufacturas de tipo formativa
o manufacturas de tipo, sus tractiva,
las manufacturas de tipos extractivas
son las que básicamente dominan el mercado,
y es que es, tienen muchas ventajas, muchas facilidades.
Por las cuales la industria se decanta por ellas,
entre otras cosas, es un problema,
es un proceso que es relativamente económico,
requiere una inversión inicial en equipamiento
y luego ese equipamiento pueden utilizarse
para múltiples tareas y múltiples aspectos,
son fáciles de automatizar porque son muy flexibles.
Se instala prácticamente en cualquier espacio,
no requiere una limitación determinadas condiciones de humedad,
de temperatura, de limpieza del ambiente.
La verdad es que las tecnologías de sus extractivas
consiguen una alta precisión en las dimensión,
en las dimensiones de las piezas que vamos a generar.
Pueden realizar una gran variedad de formas, un aspecto muy importantes
que como veis aquí no se cambia la micro estructura del material,
por lo que se conservan sus propiedades mecánicas,
se pueden conseguir texturas superficiales
definidas inicialmente según el diseño,
requiere relativamente poco tiempo de preparación
y hay una variedad de herramientas realmente limitada,
pero sin embargo tiene una serie de desventajas que son evidentes.
Por un lado,
pues se requiere mucha energía del proceso.
Los tiempos de producción en general son elevados,
el tamaño de las piezas está limitado al permitido por la máquina
-herramienta, son poco económicos en geometrías complejas
y cada vez el desarrollo tecnológico
exige que haya geometrías más complejas,
tiene poca flexibilidad del proceso y es difícil implementar
en nuevos diseños según la ingeniería,
los vas solicitando.
Además, digamos que el talón de Aquiles
es que generan mucho material de desecho hasta un 70 por 100,
un 90 por 100 en algunos casos se pueden perder en el todo
el proceso de obtención de la pieza
y además vamos a generar pues una gran cantidad de fluidos
todos los fluidos de corte, que necesitas para la refrigeración,
que en muchas ocasiones, son bastante tóxicos,
hay quien van que de la masa siempre ponía el ejemplo
de que un constructor de aviones podría comenzar
con un bloque de titanio de 2.700 kilos
y me canalizarlos para obtener una pieza de 136 kilos,
lo que suponía dejar 2.564 kilos por el camino,
usando además varios miles de litros de fluido de corte que se utilizan
durante el proceso.
Esto es uno de los aspectos más importante que tienen estas.
Estas manufacturas de tipos extractivo,
por ejemplo, aquí tenemos un redondo de acero de 500 kilos,
al que mediante una serie de operaciones
de estos procesos de manufactura, que nosotros hace
estábamos comentando el comienzo se acaba en esta pieza final
de 30 kilos de peso.
Es decir, la reducción de la pérdida de material ha sido de 16 a 1,
como podéis ver aquí por tanto uno de los objetivos básicos
de la nueva industria de la industria, cuatro puntos cero
dentro de las tecnologías de conformado de materiales
va a ser convertir el 100 por 100 de la materia prima
en el producto final, hemos hablado que hay operaciones de procesamiento
y además hay operaciones de ensamblado,
es decir, que nosotros esas piezas las tenemos que unir,
y en esto pues tenemos unos procesos de unión permanente,
bien sea por soldadura, bien sea por unión,
por adhesivos o el ensamblaje mecánico,
como son los sujetador emboscados,
o unos ensamblaje de tipo permanente,
como pueden ser determinados tipos de rematados.
Por tanto, la idea que surge aquí
en cuanto a cómo podemos mejorar estos procesos de manufactura es unir
las operaciones de procesamiento con las operaciones de ensamblado,
y es esta la base sobre la que nace la fabricación aditiva.
Este es el núcleo central de la fabricación.
Aditiva es producir una pieza.
Desde esa materia prima a esa pieza final
de un de un solo tratamiento,
qué ventajas vamos a conseguir con la fabricación aditiva
con respecto a otras tecnologías de producción?
Bueno, principalmente es que vamos a hacer geometrías muy complejas
que de otra manera son muy difícilmente conseguibles
vamos a poder hacer piezas prácticamente listas para su uso.
Esto es un aspecto también importante,
sobre todo vamos a conseguir que sean piezas,
que tengan todas sus propiedades, funcionales y estructurales,
que tenemos un ejemplo paradigmático de lo que es la fabricación aditiva.
En el tema de la fabricación de implantes
y de prótesis se van a reducir los tiempos,
puesto que el diseño, que el ingeniero o la ingeniera hace
se va a poder pasar rápidamente a el proceso de producción,
no va a haber que hacer prototipos intermedios,
sino que se pasa de un diseño gráfico a una pieza real,
y se va a ahorrar mucho material.
Estas son, digamos que las cinco propiedades fundamentales
de la fabricación aditiva que sobre las que sustenta su éxito
aquí tenemos el ejemplo de antes en el que se veía ese bloque de acero
que mecanizando lo llegábamos a la pieza
y cómo mediante una tecnología de fabricación aditiva
la derecha de todo se ha reducido en prácticamente si era de 16 a 1.
Aquí hemos reducido prácticamente el material a límites menores
del uno por 100.
La fabricación aditiva siempre ha estado en la mente
del ser humano.
No es una cosa nueva.
Aquí tenemos un ejemplo de la la pirámide de ellos
del ser en Egipto,
que se hizo 2.500 años antes de nuestra era común,
que se hizo a base de bloques de caliza,
que se iban poniendo unos encima de otros con argamasa
hasta construir la pirámide.
Esto es uno de los primeros ejemplos de fabricación aditiva,
como lo eran también los primeros ejemplos de la cerámica,
en las que los ceramistas,
lo que iban haciendo era rollos de arcilla,
que iban pegando unos con otros, hasta dar,
pues las piezas de gira de cerámica que podemos observar
en los principales museos arqueológicos,
y esta misma tecnología es la que se ha utilizado
con posterioridad en hacer fabricación aditiva con cementos
por ejemplo de viviendas, que es algo que en la actualidad
ya se ha empezado a hacer grandes vaquillas
en las que se va imponiendo.
Se va depositando capa capa.
El cemento hasta producir una casa la top,
la digamos que los inicios de la fabricación aditivas
están en finales del siglo xix, sobre todo en lo que eran,
pues las los mapas que se hacían, los que se iban cortando láminas,
y se iban poniendo unas encima de otros,
y tenemos la famosa patente de planter, de 1.892,
la que era para diseñar, pues, mapa en tres dimensiones.
Posteriormente, a la misma época, en ese siglo finales del siglo xix,
estar famoso trabajos de fan su alquilen en París.
Este es el almirante Ferragut,
un objeto que se ponía sobre un sistema rotor
y en el que se sacaban 24 fotos alrededor del luego.
Cada una de esas fotos se ponía sobre un bloque que se escupía
y salía la pieza, que era el objeto de la escultura,
pero sin embargo ha sido relativamente hace muy poco.
La manufactura auditiva ha pasado del cero al infinito
en los últimos 50 años de desarrollo tecnológico.
Quizá el pistoletazo de salida lo tenemos que poner en 1983,
cuando esta persona que tenemos aquí en la fotografía Charles Hall
fue el primero en desarrollar una tecnología
para crear sólidos a partir de un archivo
de cada inventando, lo que es el proceso,
que posteriormente se denominó exterior,
litografía y tenemos la patente que es de 1986,
que le fue concedida, y él empezó a sus trabajos en 1983,
el partiendo de objetos de cat, un objeto que lo transformaba en uno
nuevo archivo de.
Pero simplificó este archivo no necesitaba tanta información;
necesitaba solo la información básica,
no se recogían otros otros aspectos,
como puede ser el color de la pieza, etc, etc. Y así se conseguía,
pues que todo el proceso que hemos hablado inicial de la materia Amelia
hasta el producto final basado.
Primero en el modelo de cap se pasaba a un archivo stl, que es exterior,
litografía y finalmente, al sistema de producción de manufactura adictiva
la parte final y el producto ya acabado
y listo para su uso en 1986.
Empezamos con esta tecnología de fabricación aditiva
y en 2018 ya se habían vendido cerca de 2.000.000 de unidades
de impresoras 3.
D entonces, cómo ves el avance tecnológico?
El avance de esta implantación de la fabricación aditiva
está siendo realmente espectacular y sobre todo en los últimos 20 años,
en la que las la incorporación de la fabricación,
no sólo con polímeros,
que requieren digamos que una menor aporte energético,
pero fundamentalmente la fabricación con materiales metálicos,
a partir del año 2000,
cuando se empieza a trabajar en el los procesos de fusión selectiva
con las tanto es el interés que la fabricación aditiva
ha despertado que en 2009 la América Sosa epif forte
destinan material se la famosa stm ya creó una terminología estándar
para las tecnologías de fabricación aditiva
y propone la primera definición
sobre lo que es la manufactura aditiva, que es el proceso de unión
de materiales para hacer un objeto tres normalmente capa por capa
y que se opone a la metodologías tradicionales de la manufactura
su extractiva.
Esta es la definición que la stm da para la manufacturing.
Qué ventajas tiene la fabricación aditiva?
Bueno, pues tienen unas ventajas importantes,
se reducen las materias primas, y el material de desecho,
la básica que hemos hablado tenemos una producción de pieza,
casi listas para su empleo sería faltar a la verdad.
Si decimos que la pieza está ya finalmente para su uso
porque hay que hacer también alguna pequeña operación
se pueden sobre todo fabricar geometrías muy complejas,
casi imposibles parece obtener en la actualidad
mediante otros sistemas.
Hay un aspecto muy importante
y es que la fabricación aditiva nos va a permitir personalizar,
piezas esto va a ser clave en la fabricación aditiva
sobre todo para piezas de uso biomédico,
cada uno de nosotros somos distintos
y, por tanto, si nosotros necesitamos una prótesis nuestros huesos
no tienen por qué medir igual que los de otra persona
y por tanto la fabricación aditiva
va a permitir trabajar sobre aspectos personales,
hay una amplia variedad de materiales,
en la actualidad que pueden emplearse,
se pueden fabricar piezas de tamaño medio
acortamos los tiempos de fabricación.
Desde que el ingeniero diseña hasta que se produce la pieza,
se puede eliminar la etapa de ensamblaje.
Esto es un aspecto crucial.
Se puede reducir el peso porque se optimizan los diseños
y hay un aspecto muy importante
y que veremos es, se evita la necesidad de almacenaje;
ya no es necesario tener un gran stock de piezas,
puesto que esas piezas se van a poder producir prácticamente
en el momento en que se necesita,
pero la fabricación aditiva también tiene evidentemente desventajas.
No todo es o lo que reluce, por un lado,
tenemos que el equipamiento es muy elevado.
El coste del equipamiento en relación con otros procesos de manufactura
es un proceso relativamente lento porque va capa por capa.
Necesitamos mejorar las velocidades de impresión.
Hay una cierta limitación en el tamaño de las piezas.
Actualmente hay pocos materiales disponibles en el mercado,
aunque aumentando día a día y a un coste elevado
sobre todo los materiales metálicos.
Tenéis que tener en cuenta
que se producen mediante la atomización de polvos,
porque necesitan una gran metería específica,
y esto supone un encarecimiento del proceso.
Hay necesidad de un puesto profesado,
aunque no es un profesor excesivamente costoso
y por supuesto estamos hablando de tecnologías que van capa por capa,
y esto puede suponer que en determinados momentos
haya fallos.
Entre la unión de las capas
y eso se traduzca en algunas limitaciones a la hora
de funcionar y, por supuesto el diseño es complejo,
pero bueno, para eso estáis vosotras y vosotros los ingenieros
para solucionar estos problemas.
Si nos fijamos en el ciclo de sobre expectación, de Gardner,
que es un ciclo muy famosa en el que habla
sobre las expectativas y el tiempo,
vemos que cuando hay una idea una tecnología disruptiva,
se lanza, pues hay un pico de expectativas gigantes
y luego aparece una etapa de desilusión tecnológica.
Esto es lo que ha pasado, por ejemplo,
con la fabricación.
La vida impresión.
Si todos recordáis que hubo un momento en que se pensaba
que se iban a poder hacer corazones, riñones pulmones,
hechos mediante fabricación aditiva
y que esto habría una amplio abanico de posibilidades,
en la medicina se abría un panorama muy generado en expectativas,
pero poco en realidades,
y entonces esto también lleva una cierta desilusión,
lo cual no quiere decir que no se puedan hacer,
y lo cual no quiere decir que no se vayan a hacer
en el futuro.
Pero en este momento no estamos ahí; estamos en esta etapa
de consolidación de la tecnología, de consolidación de la producción,
de poder llegar a hacer esos materiales,
pero todavía en una pendiente de crecimiento más más leve,
pero se están reescribiendo.
Los procesos de conformado, por ejemplo, aquí tenéis g
Kahn ha presentado hace muy poco tiempo,
pues cómo se pueden hacer rediseños de bloques hidráulicos,
que a la actualidad son muy complicados de hacer
porque requieren un proceso de maquinado muy laborioso,
llegando, pues a sistemas tan complicados
como este que veis aquí hecho mediante fabricación aditiva
con una red de canales internos que de otra manera
es prácticamente imposible hacer.
Se mejora el diseño o como por ejemplo, pues cosas tan
tan simples como una reducción de en un soporte metálico,
para aeronáutico, de un 65 por 100, pasar de un kilo a 400 gramos,
que se hace mediante un rediseño de equipamiento.
Por tanto, lo que podemos concluir
es que el futuro de la fabricación aditiva
está por escribir,
y nosotros y vosotros y vosotras vais a ser una parte activa
en reescribir ese futuro.
Muchas gracias.