Nuevas oportunidades de la impresión 3D en la economía post Covid

NUEVAS OPORTUNIDADES DE LA IMPRESIÓN 3D EN LA ECONOMÍA POSTCOVID Trabajo de fin de grado – Grado en ingeniería en tecnologías industriales Autor: Joan Pau Jané Salomón Director: Prof. Joan Jané Marcet Entrega: Enero 2020 Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 2 Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 3 Abstracto Este estudio explica las nuevas oportunidades de producción mediante la impresión 3D y su aceleración a raíz del estallido de la crisis sanitaria provocada por el COVID. Para la explicación de la fabricación aditiva empiezo introduciendo el concepto de la Industria 4.0. y todas las tecnologías que la engloban. Profundizaré en los distintos tipos de tecnologías de impresión 3D, en los materiales que se usan para fabricar y en las aplicaciones más actuales. En este trabajo he querido en todo momento ejemplificar todos los procesos de transformación digital de la industria con casos reales de empresas. Asimismo, mostraré evidencias de la adopción que está teniendo la tecnología de la fabricación aditiva en estos tiempos de COVID y algunos ejemplos recientes muy interesantes, que reflejan la gran inversión y soporte que tiene esta tecnología actualmente. Tras el estudio puedo concluir que la adopción y crecimiento que va a tener la impresión 3D en los próximos años se acelerará radicalmente debido a la evidencia de las ventajas que aporta esta tecnología a la industria y que describo en detalle durante el estudio. Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 4 ÍNDICE 1. Glosario ................................................................................................................................. 6 2. Prefacio ................................................................................................................................. 7 2.1. Origen del proyecto ....................................................................................................... 7 2.2. Motivación ..................................................................................................................... 7 3. Introducción .......................................................................................................................... 9 3.1. Objetivo del proyecto .................................................................................................... 9 3.2. Alcance del proyecto ..................................................................................................... 9 4. Nuevas tendencias socioeconómicas post-COVID............................................................. 10 4.1. Contexto ...................................................................................................................... 10 4.1.1. Sociedad .............................................................................................................. 10 4.1.2. Economía .................................................................................................................. 10 4.1.3. Producción ................................................................................................................ 11 4.2. Impacto industrial ........................................................................................................ 12 4.2.1. Incertidumbres ......................................................................................................... 13 4.2.2. Resiliencia por parte de las compañías ................................................................... 13 5. La nueva industria 4.0. ....................................................................................................... 15 5.1. Historia de la producción ............................................................................................. 15 5.1.1. Primera revolución industrial .................................................................................. 16 5.1.2. Segunda revolución industrial ................................................................................. 16 5.1.3. Tercera revolución industrial ................................................................................... 18 5.2. Cuarta revolución industrial ........................................................................................ 19 5.3. Ejemplos relevantes del liderazgo en Industria 4.0. .................................................... 22 5.3.1. Henkel: impulsando la sostenibilidad en concierto con calidad y costo ................ 23 5.3.2. Johnson & Johnson: reducción del “time to market” y mejora de la experiencia por parte del usuario comprador ....................................................................................... 24 5.3.3. Grupo Renault: desarrollo de la red de producción, planta por planta ................. 26 5.4. Tecnologías convergentes en la Industria 4.0 .............................................................. 28 5.4.1. Big data ..................................................................................................................... 29 5.4.2. Robótica .................................................................................................................... 30 5.4.3. IOT (Internet of Things) ............................................................................................ 31 5.4.4. Ciberseguridad .......................................................................................................... 31 5.4.5. Blockchain ................................................................................................................. 32 5.4.5. Cloud computing ...................................................................................................... 32 5.4.6. Inteligencia artificial ................................................................................................. 33 5.4.7. Realidad virtual......................................................................................................... 33 Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 5 5.4.8. 5G .............................................................................................................................. 34 5.4.9. Impresión 3D: transferencia del mundo digital al físico ......................................... 34 6. Impresión 3D ....................................................................................................................... 36 6.1. Tecnología de la fabricación aditiva ............................................................................. 37 6.2. Historia ........................................................................................................................ 41 6.3. Situación actual ........................................................................................................... 45 6.4. Tipos de tecnologías de fabricación aditiva ................................................................. 46 6.5. Principales materiales de impresión 3D ....................................................................... 50 6.5.1. Termoplásticos ......................................................................................................... 51 6.5.2. Filamentos 3D ........................................................................................................... 53 6.5.3. Polvos ........................................................................................................................ 54 6.5.4. Resinas ...................................................................................................................... 55 6.5.5. Metal ......................................................................................................................... 56 6.6. Sectores industriales con adopción ............................................................................. 58 7. Aplicaciones de la impresión 3D en el marco actual ......................................................... 63 7.1. Ventajas e inconvenientes ........................................................................................... 63 7.1.1. Beneficios ...................................................................................................................... 63 7.1.2. Limitaciones ............................................................................................................. 65 7.2. Análisis económico ...................................................................................................... 66 7.3. Impacto ambiental ....................................................................................................... 68 8. Ejemplificación de procesos con producción 3D relacionados con el COVID-19 .............. 70 9. Expectativas de la adopción acelerada de impresión 3D en economía postCOVID ......... 75 10. Conclusión ....................................................................................................................... 77 11. Agradecimientos ............................................................................................................. 78 12. Bibliografía ...................................................................................................................... 79 Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 6 1. Glosario AM: Additive Manufacturing (fabricación aditiva) CNC: Computer Numerical Control (control numérico de computadoras) IOT: Internet of Things (internet de las cosas) HMI: Human Machine Interface (interfaz hombre-máquina) I4.0.: Industria 4.0. AI: Artificial Intelligence (inteligencia artificial) ABS: Acrylonitrile Butadiene Styrene PLA: Polylactic Acid FDM: Fused Deposition Modeling (modelado de deposición fundida) IM: Injection Molding (inyección de moldes) SLS: Selective Laser Sintering (sintetizado selectivo laser) SLA: Stereolithography (estereolitografía) DLP: Digital Light Processing (procesamiento de luz digital) FDM: Fused Deposition Modeling (fusión por modelado de deposición) MJF: MultiJet Fusion DMLS: Direct Metal Laser Sintering (sinterización directa por láser) Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 7 2. Prefacio Este proyecto pretende estudiar la viabilidad de la tecnología de impresión 3D en el ámbito de la producción industrial de 3D a partir del estudio de las tendencias socio-económicas y de los cambios acelerados provocados por la pandemia mundial del COVID-19. Me resulta un proyecto sumamente interesante tanto en el ámbito de la organización industrial como también en el de las nuevas tecnologías para la producción, combina dos áreas muy interesantes y me enriquece la finalización del grado universitario en Ingeniería Industrial. Este trabajo pretende ser muy realista con el objetivo de obtener conclusiones que apoyen el desarrollo sostenible del sector de la industria en estos momentos tan complicados de la presente economía. 2.1. Origen del proyecto Durante la realización de unas prácticas universitarias en HP Inc., tuve la oportunidad de aproximarme a las tecnologías de impresión 3D, sobre todo en las aplicaciones para el prototipaje de piezas. Dado que el mundo de la impresión 3D está creciendo a un ritmo muy rápido, pensé que podría ser muy interesante dedicar el trabajo de fin de grado a este ámbito para mostrar el alcance de esta tecnología y las ventajas competitivas para la industria del futuro El proyecto lo he desarrollado bajo la dirección del profesor Joan Jané, experto en Industria 4.0. e Impresión 3D, quién mostró gran interés en dicho trabajo de fin de grado. La fabricación aditiva también tendrá un papel muy importante en el desarrollo sostenible del sector industrial y tras la situación económica de la pandemia, su adopción y el impacto sobre la competitividad industrial de España y Europa todavía será mayor. No podemos hablar sobre la sobre la tecnología de la fabricación aditiva sin antes entender la Industria 4.0. y todo lo que conlleva. Es por este motivo que este trabajo conecta ambos conceptos y su campo de estudio. 2.2. Motivación La impresión 3D es una tecnología con mucho futuro y su adopción está avanzando rápidamente en muchos sectores industriales. Estuve trabajando en prácticas durante 8 meses en HP Inc. en el departamento de Supply Chain de impresoras digitales. Una parte de mi tiempo estaba asignado al negocio de impresión 3D y a los procesos de aprovisionamiento de los productos de la categoría. Así mismo, recibí una formación técnica sobre la tecnología de impresión 3D y sobre Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 8 las máquinas HP con las que trabajábamos. Sin duda HP está haciendo una apuesta estratégica muy importante en el negocio de impresión 3D y mi interés personal sobre este mundo me ha llevado a la decisión de profundizar y poder desarrollar este trabajo de fin de grado sobre el tema. Hasta ahora la impresión 3D ha ido penetrando en la industria, sobre todo en la fase de prototipaje. Dentro del marco actual de la cuarta revolución industrial, la fabricación aditiva empieza a ser cada vez más importante en la fase de producción y otros procesos de la cadena de suministro. Adicionalmente, y a raíz de la crisis sanitaria provocada por la pandemia, se observa como las aplicaciones de impresión 3D contribuyen a dar soluciones de respuesta rápida de nuevos diseños de producto. Con la fabricación de piezas en impresión 3D se ahorran materiales y se consigue acortar el tiempo invertido entre el diseño y la producción. Los métodos de fabricación evolucionan muy con rapidez, y actualmente nos encontramos en la denominada cuarta revolución industrial. La impresión 3D es una de las tecnologías clave en esta transformación. Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 9 3. Introducción 3.1. Objetivo del proyecto En este proyecto tengo como objetivo mostrar que la economía posterior a la crisis provocada por el COVID-19 tendrá una adopción más acelerada de la fabricación aditiva y en consecuencia conseguirá aportar mayor competitividad a la industria en general. Asimismo, a través del análisis de casos reales de empresas, también mostraré las evidencias de como múltiples sectores aceleran la adopción de la fabricación aditiva en los distintos procesos de sus cadenas de valor. En este proyecto también analizaré la transición de las tecnologías tradicionales de producción hacia la fabricación aditiva y sus ventajas. Para ello analizaré la fabricación aditiva en el marco de la Industria 4.0. y la importancia que supone la introducción de estas nuevas tecnologías en el mundo de la ingeniería industrial. La realización de este trabajo se estructura en tres partes. La primera parte consta del análisis de sobre las nuevas tendencias socioeconómicas. En la segunda parte estudio detalladamente la Industria 4.0. y en concreto la tecnología de la impresión 3D. La última parte del trabajo analiza las últimas tendencias en la adopción de la impresión 3D a profundizando en casos relevantes y evaluando la potencialidad futura de nuevas aplicaciones. 3.2. Alcance del proyecto Este proyecto lo centro en el actual contexto socio-económico post-covid en el mundo occidental. No me limito a un sector industrial en concreto sino, que pretendo cubrir las oportunidades de adopción de la tecnología 3D en la industria en general. A lo largo del estudio haré referencia a diferentes sectores industriales como son la automoción, bienes de consumo, bienes industriales, aeronáutica, tecnología y médico-sanitario. Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 16 5.1.2. Primera revolución industrial La Revolución Industrial o Primera Revolución Industrial es el proceso de transformación económica, social y tecnológica que se inició en la segunda mitad del siglo XVIII en el Reino de Gran Bretaña, que se extendió unas décadas después a gran parte de Europa occidental y América Anglosajona, y que concluyó entre 1820 y 1840. Durante este periodo se vivió el mayor conjunto de transformaciones económicas, tecnológicas y sociales de la historia de la humanidad desde el Neolítico, que vio el paso desde una economía rural basada fundamentalmente en la agricultura y el comercio a una economía de carácter urbano, industrializada y mecanizada. Esta transición se inició hacia finales del siglo XVIII en la industria textil, así como en lo relacionado con la extracción y utilización de carbón. La expansión del comercio fue posible gracias al desarrollo de las comunicaciones, con la construcción de vías férreas, canales, y carreteras. El paso de una economía fundamentalmente agrícola a una economía industrial influyó sobremanera en la población, que experimentó un rápido crecimiento sobre todo en el ámbito urbano. La introducción de la máquina de vapor de James Watt (patentada en 1769) en las distintas industrias, fue el paso definitivo en el éxito de esta revolución, pues su uso significó un aumento espectacular de la capacidad de producción. Más tarde, el desarrollo de los barcos y de los ferrocarriles a vapor, así como el desarrollo en la segunda mitad del XIX del motor de combustión interna y la energía eléctrica, supusieron un progreso tecnológico sin precedentes. La tecnología y fuente de energía que se usaba era la máquina de vapor y el carbón como fuente de combustión para realizar el movimiento mecánico. Una máquina de vapor es un motor de combustión externa que transforma la energía térmica de una cantidad de agua en energía mecánica. 5.1.2. Segunda revolución industrial La Segunda Revolución Industrial se refiere a los cambios interrelacionados que se produjeron aproximadamente entre 1870 hasta 1914. Los cambios técnicos siguieron ocupando una posición central y revolucionaria, junto a las innovaciones técnicas concentradas, esencialmente, en nuevas fuentes de energía como el gas, el petróleo o la electricidad; nuevos materiales y nuevos sistemas de transporte (avión, líneas ferroviarias, automóvil y nuevas Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 17 máquinas a vapor) y comunicación (teléfono y radio) indujeron transformaciones en cadena que afectaron al factor trabajo y al sistema educativo y científico; al tamaño y gestión de las empresas, a la forma de organización del trabajo, al consumo, hasta desembocar también en la política. El proceso de cambio técnico durante la Segunda Revolución Industrial constituyó uno de los más trascendentales cambios desde el punto de vista histórico, cuando las innovaciones tecnológicas adquirieron el carácter de modernidad, que sentó las bases tecnológicas del siglo XX y se distanció de las bases de la primera revolución. La ciencia y la tecnología en este periodo se caracterizó por la mayor complejidad de las máquinas y equipos y por una relación más estrecha entre ambas que requirió una mayor calificación para su implantación, lo que dificultó su difusión. El núcleo del cambio técnico se diversificó hacia más sectores y se amplió geográficamente, hacia toda Europa y los Estados Unidos. Algunos de esos inventos aparecieron en las décadas de 1850 y 1860, pero las innovaciones más radicales surgieron en el periodo entre 1870 y 1913 en Estados Unidos y Alemania principalmente, en los que se concentró la mayor parte de las invenciones que se desarrollarían posteriormente a lo largo del siglo XX. Todos estos descubrimientos acabaron por conformar un nuevo sistema tecnológico. El resultado de este nuevo sistema fue la ampliación de los recursos naturales dispuestos, el desarrollo de otras innovaciones tecnológicas complementarias, el ahorro de trabajo que generó un incremento enorme de la productividad, mayores beneficios, salarios más altos, precios de consumo más bajos y una gama de nuevos productos. El nuevo sistema tecnológico, en definitiva, puede considerarse el motor del crecimiento de fines del siglo XIX y del primer siglo XX. Unos conceptos importantes que introduciremos en este punto son el fordismo y el taylorismo. El taylorismo, en organización del trabajo, hace referencia a la división de las distintas tareas del proceso de producción. Fue un método de organización industrial, cuyo fin era aumentar la productividad y evitar el control que el obrero podía tener en los tiempos de producción. Está relacionado con la producción en cadena. La producción en cadena o producción en serie fue un proceso revolucionario en la producción industrial cuya base es la cadena de montaje, línea de ensamblado o línea de producción; una forma de organización de la producción que delega a cada trabajador una función específica y especializada en máquinas también más desarrolladas. El fordismo es un sistema de producción en cadena implementado por Henry Ford a partir del año 1908. Es decir, el fordismo es un taylorismo mejorado gracias a la mecanización. Podemos Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 18 observar en la Imagen 1 la fábrica Ford en el 1903. Ford, a diferencia de Taylor, tiene en cuenta la producción y el trabajo como un todo que, unido, mejora los resultados. Imagen 1 Fábrica Ford 1903 4 5.1.3. Tercera revolución industrial La Tercera Revolución Industrial es un proceso que viene definido por los cambios que se han operado en sectores tan presentes en la vida cotidiana de muchas personas, tales como las comunicaciones o la energía. La Tercera Revolución Industrial, fue un proceso liderado por Estados Unidos, Japón y la Unión Europea. Sus inicios datan de mediados del siglo XX. Se vincula con el término «Sociedad de la Información». No existe consenso en una fecha concreta para determinar su fin. Este concepto fue lanzado por el sociólogo y economista norteamericano Jeremy Rifkin. Posteriormente, lo recogieron y avalaron entidades e instituciones, como, por ejemplo, el Parlamento Europeo en el 2006. Su base es la confluencia y complementariedad de las nuevas tecnologías de comunicación y energía. La Tercera Revolución se fundamenta sobre la base de unas tecnologías muy diferentes, de tal modo que el punto de unión con las anteriores es mucho menor. La Tercera Revolución Industrial se asienta sobre nuevas tecnologías de la información y la comunicación, así como en las innovaciones que permiten el desarrollo de energías renovables. Como consecuencia las 4 Ford: Detroit factory 1903 Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 19 potencialidades de estos dos elementos actuando conjuntamente, se prevén grandes cambios en diversas áreas. Nunca se había llegado a unas cotas tan altas de interactividad e intercomunicación, al tiempo que las innovaciones en materia energética podían significar un cambio tan sustancial como el que se prevé con el desarrollo y explotación de fuentes renovables de energía. 5.2. Cuarta revolución industrial La cuarta revolución industrial o Industria 4.0 son expresiones que denominan una hipotética cuarta mega etapa de la evolución técnico-económica de la humanidad, contando a partir de la Primera Revolución Industrial. Haciendo referencia a la Figura 1 podemos ver un breve resumen de las distintas bases de cada revolución industrial llegando hasta la actual, que trataré a continuación. Esta cuarta etapa habría comenzado recientemente. La digitalización de la industria es la base de esta etapa. La producción mediante la impresión 3D es un proceso en uso y con un futuro desarrollo notable que toma un rol muy importante en este momento. Con este párrafo muestro el paso que estamos dando dentro del marco de la fabricación. 5 Esta cuarta etapa que aún no podemos caracterizar completamente, correspondería a una nueva manera de organizar los medios de producción. El objetivo que así pretendería alcanzarse 5 McKinsey&Company: Manufacturing’s next act Figura 1 Esquema de la evolución de la industria Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 20 es la puesta en marcha de un gran número de «fábricas inteligentes» (en inglés: «smart factories») capaces de una mayor adaptabilidad a las necesidades y a los procesos de producción, así como a una asignación más eficiente de los recursos, abriendo así la vía a una nueva revolución industrial o Revolución industrial 4.0. Este concepto de Industria 4.0 que aquí se presenta no es una realidad ya consolidada y experimentada, sino un nuevo hito en el desarrollo industrial que podría marcar importantes cambios sociales en los próximos años, haciendo un uso intensivo de Internet y de las tecnologías punta, con el fin primordial de desarrollar plantas industriales y generadores de energía más inteligentes y más respetuosos con el medio ambiente, y con cadenas de producción mucho mejor comunicadas entre sí y con los mercados de oferta y demanda. La Industria 4.0 implica la completa digitalización de las cadenas de valor a través de la integración de tecnologías de procesamiento de datos, software inteligente y sensores; desde los proveedores hasta los clientes, para así poder predecir, controlar, planear, y producir, de forma inteligente, lo que genera mayor valor a toda la cadena. El objetivo del concepto "Industria 4.0" es el de computarizar el mundo de la fábrica. Esto supone la integración técnica de los sistemas ciber físicos (SCF) en las actividades de producción y logística, así como el uso de Internet en los procesos industriales. Lo anterior implica un buen grado de automatización y de digitalización de fábricas. Recurriendo a Internet y a los sistemas ciber-físicos, o sea, recurriendo a redes virtuales con posibilidades de controlar objetos físicos, se pueden ir modernizando las plantas fabriles hasta transformarlas en fábricas inteligentes caracterizadas por una intercomunicación continua e instantánea entre las diferentes estaciones de trabajo que componen las propias cadenas de producción, de aprovisionamiento, y de empaque y despacho. La utilización de sensores aporta a las máquinas y herramientas de la planta, una capacidad de autodiagnóstico de situación que permite un control a distancia, asegurando su eventual retiro de servicio como su mejor integración en el sistema productivo global. La aparición de capacidades de análisis e inteligencia empresarial; nuevas formas de la interacción hombre-máquina, como interfaces táctiles y sistemas de realidad aumentada; y Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 21 mejoras en la transferencia de instrucciones digitales al mundo físico, como robótica avanzada e impresión 3D. La mayoría de estas tecnologías digitales se han estado gestando durante algún tiempo. Sin embargo, algunas de estas tecnologías no podemos decir que estén listas para su aplicación a gran escala. Pero muchas se encuentran ahora en un punto cercano a una adopción rentable para aplicaciones industriales. Sin embargo, no todas las empresas están preparadas para el uso de estas tecnologías emergentes. La fábrica digital es el resultado de la convergencia de múltiples tecnologías siendo la impresión 3D uno de ellos. Junto con la impresión 3D también está la robótica, la IOT (Internet of Things), la ciberseguridad, el Blockchain, la Big data, cloud computing, la AI (Artificial Intelligence), la realidad aumentada/virtual y las simulaciones virtuales y recientemente la nueva tecnología de comunicación 5G. 6 La siguiente imagen (Gráfica 2) muestra una situación global de la Industria 4.0. Pienso que es una representación muy útil para presentar este concepto acompañado de la explicación anterior. 6 Deloite University Press: Industry 4.0. manufacturing ecosystems Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 22 Gráfica 2 I4.0. 5.3. Ejemplos relevantes del liderazgo en Industria 4.0. Para el desarrollo de este apartado me he centrado en tres casos pioneros en la adopción de industria 4.0. en diferentes sectores industriales. La idea de la modernización de estos procesos provoca en las empresas un importante desarrollo y así muestro tres ejemplos distintos que hoy en día están siendo llevados a cabo a la perfección. Por otro lado, es interesante ver como dichas empresas han estado evolucionando a lo largo de estos meses de pandemia. La información para la redacción de este apartado la he obtenido de un estudio del World Economic Forum en colaboración con por McKinsey&Company 7 . Los tres proyectos escogidos para la ejemplificación son de distintos sectores y situados en distintos países. Las tres compañías fabrican productos de consumo para la sociedad. Las 7 World Economic Forum: Insights from the Forefront of the Fourth Industrial Revolution Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 23 compañías en las que me he fijado en este apartado son: Henkel (Laundry and Home Care, Germany), Johnson & Johnson (Vision Care, Jacksonville, Florida) and Groupe Renault (Curitiba plant, Brazil and Cléon plant, France). 5.3.1. Henkel: impulsando la sostenibilidad en concierto con calidad y costo Henkel opera en tres sectores comerciales principales: tecnologías adhesivas, cuidados de belleza y lavandería y hogar cuidado. La empresa tiene como objetivo la sostenibilidad "climáticamente positiva", con el objetivo de triplicar su creación de valor con relación a su huella ambiental para 2030. Los esfuerzos de la empresa se dirigen a una estrategia basada en datos bajo el estandarte del. Según Dirk Holbach, vicepresidente y director de cadena de suministro global de Henkel la clave tecnológica está en su plataforma en la nube. Conecta todas las ubicaciones del mundo en tiempo real para formar un ecosistema que genera una fuerte ventaja en el proceso de la transformación digital. Esto ha provocado que sus fábricas sean más integradas, rentables, sostenibles y eficientes. Henkel estima que sus esfuerzos se traducen en una huella de sostenibilidad menor al 36%. El ahorro de energía lograda por sí solo equivale al consumo de energía de aproximadamente 400.000 personas. Mientras tanto, Henkel ha alcanzado una reducción del 10% en los costos de fabricación y una reducción del 25% en costos logísticos. El origen de la Industria 4.0. se produce en 2013 con una red troncal digital que conecta todas las fábricas a un repositorio central de datos para recolectar energía en tiempo real y datos de consumo. El empuje definitivo a este proceso de transformación digital llegó durante la certificación como ISO50.001 en el 2019. Cuando los auditores desafiaron a Henkel a tomar medidas para mejorar comprender el consumo específico global de la empresa. Desde entonces, la empresa ha creado un sistema único y escalable plataforma basada en tiempo real, conectado de 33 plantas y 10 centros de distribución. Johannes Holtbruegge, director de Digital Transformación, describe el crecimiento. "Ha sido emocionante para ver el desarrollo de la red troncal digital desde el primer momento”. Las pantallas que cobraron vida en 2013, mostrando a los operadores simples diagramas de líneas, tener análisis en tiempo real, evaluaciones comparativas y conocimientos de aprendizaje automático ahora en 2019. Figura 2 Henkel logo Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 24 Henkel ha aumentado la adquisición de datos al integrar herramientas de evaluación y optimización de datos, que despliega rápidamente en la producción global, asegurando la estandarización de las medidas y cálculo de KPI’s. Las principales medidas son la sostenibilidad, la medición en tiempo real a nivel de proceso, y la evaluación comparativa de indicadores e informes mensuales. La columna vertebral digital permite a Henkel recopilar, almacenar y visualizar datos a nivel mundial. Es una única fuente de verdad que se conecta al legado sistemas, permitiendo la generación de conocimiento entre dominios para los 6.500 empleados. Aproximadamente Henkel dispone de 3500 sensores interconectados que miden consumos eléctricos, de agua, aire comprimido y vapor, mientras que el equipo estandarizado permite la evaluación comparativa global del consumo de energía e identificación de desviaciones óptimas de los parámetros. Henkel redujo el consumo de energía en un 38% y el consumo de agua en un 28%. Un factor de éxito vital es la transparencia de los datos. Henkel Data Foundation opera con más de 1.800 usuarios internos a diferentes niveles dentro de la organización con acceso completo a cualquier sitio, proceso o sensor en todo el mundo. Usando computación en la nube de quinta generación y un sistema programa de perfeccionamiento digital, Henkel ha desarrollado una exitosa Cuarta Revolución Industrial basada en datos con enfoque a la sostenibilidad, en consonancia con la calidad y el coste. En resumen, ha logrado un aumento sustancial de la productividad l y un aumento de la cuota de mercado, seguido de una reducción del uso de energía, uso de agua en fábricas más seguras y rentables. 5.3.2. Johnson & Johnson: reducción del “time to market” y mejora de la experiencia por parte del usuario comprador El mercado mundial de lentes de contacto ha crecido más de 5% anual desde 2014. Como líder del mercado, Johnson&Johnson Vision Care se esfuerza por traer nuevos usuarios al mercado Figura 3 J&J logo Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 25 mientras desarrolla nuevos productos para ellos. Reducir tiempos de ciclo para el lanzamiento de productos innovadores es vital para este esfuerzo. Para afrontar este desafío, la empresa se basó en el uso de la tecnología como ventaja competitiva. La compañía desarrolló una plataforma modular flexible adaptativa (FMP, Flexible Modular Platform) para una rápida introducción de nuevos productos. Esto implicó bloques intercambiables para una rápida reconfiguración de la línea de producción, simulación avanzada para una ampliación acelerada y un sistema modular. J&J ha desarrollado una plataforma de software para la homogenización de producción de alta calidad. Esto permitió un tiempo de comercialización un 30% más rápido para nuevos productos. Para poder crear una capacidad productiva dedicada al desarrollo acelerado de nuevos productos y volúmenes de producción, se actualizaron las líneas de producción con tecnologías novedosas y necesarias, que en futuros puntos explicaremos en profundidad para entender la Industria 4.0. En este ejemplo, J&J apostó por invertir en un circuito cerrado totalmente validado y habilitado para IIoT (Industrial Internet of Things), con control de proceso adaptativo y robótica avanzada e inteligente para la manipulación de materiales. Estas aplicaciones han hecho maximizar el rendimiento, reducción de los tiempos de inactividad y generaron una mejora general del 11% de la eficacia del equipo (OEE, Overall Equipment Effectiveness) y habilitando una reducción del 50% en el tiempo para escalar el volumen mundial de nuevos productos. Se obtuvo una mejora significativa con resultados a corto plazo de una inversión importante, pero muy rentable. La innovación para introducir nuevos productos al mercado es mayor y con una experiencia mejorada hacia el usuario basada en la mejora de la planificación de la cadena de suministro y proceso de entrega final. Una cadena que cubre 12.000 servicios de entrega personalizados diarios y capaz de escalar rápidamente nuevos productos. Desde la torre central se proporcionan todas las funciones y niveles (almacén, fabricación, planificación, ventas) a tiempo real, lo que permite decisiones efectivas e inmediatas. Se optimiza la eficiencia de fabricación, el inventario y el servicio utilizando robots guiados por visión 3D impulsados completamente por luz solar. La introducción oportuna de nuevos productos se acompaña con una experiencia mejorada del comprador para asegurar la penetración de mercado y fidelización de usuarios. Para satisfacer Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 32 información: haciendo uso de la criptología, criptografía y criptociencia. Procesos llevados a cabo por los equipos de ingenieros y desarrolladores. Caso ejemplo: Accenture 12 es una consultora tecnológica que le presta servicio a compañías con el fin de encontrar debilidades en sus sistemas de información con tal de fortalecerlo. Trabajan en ciberdefensa, ciberseguridad aplicada (en cloud), gestión de ciberseguridad y soluciones industriales. 5.4.5. Blockchain Blockchain (Cadenas de bloques) generalmente se asocia con el Bitcoin y otras criptomonedas, pero estas son solo la punta del iceberg. La cadena de bloques es un registro único, consensuado y distribuido en varios nodos de una red (supernodos). En el caso de las criptomonedas, podemos pensarlo como el libro contable donde se registra cada una de las transacciones. Esta tecnología permite mantener un registro distribuido, descentralizado, sincronizado y muy seguro de la información que trabajan ordenadores y otros dispositivos Caso ejemplo: Walmart 13 es una corporación multinacional de tiendas minoristas de origen estadounidense, actualmente está usando la tecnología del blockchain para rastrear sus cadenas de suministro de camarones. Las tecnologías de contabilidad distribuida, como blockchain, facilitan a la empresa el seguimiento de sus cadenas de suministro masivo y la retirada de productos alimenticios problemáticos o medicinas en caso de necesidad. La tecnología blockchain, le permitió a Walmart, seguir la velocidad a la que se movían las cajas de camarones a través de la cadena de suministro y a su vez; le permitió, identificar donde ocurrieron los retrasos. Los resultados han sido muy positivos, se ha reducido el tiempo necesario para rastrear el origen de una porción preenvasada de camarón de casi siete días 2.2 segundos. 5.4.5. Cloud computing La computación en la nube es una tecnología nueva que busca tener todos los archivos e información de una compañía en Internet, sin preocuparse por poseer la capacidad suficiente para almacenar información en nuestro ordenador. 12 Accenture: cybersecurity 13 Cointelegraph: Walmart using blockchain technology for supply chain Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 33 El cloud computing explica las nuevas posibilidades de forma de negocio, ofreciendo servicios a través de Internet, conocidos como e-business (negocios por Internet). La obtención de información en cualquier instante de cualquier tipo de negocio de la compañía. Caso ejemplo: Cloud de Microsoft 14 es una plataforma con mucho espacio de con la seguridad de tus datos Microsoft. A nivel profesional es la plataforma más usada para subir información de modo que un trabajador de un departamento cualquiera pueda conseguir la información de otro fácilmente sin necesidad de pedirle directamente dicha información. 5.4.6. Inteligencia artificial A través de la inteligencia artificial podemos obtener analíticas descriptivas, predictivas y prescriptivas. La inteligencia artificial es la inteligencia llevada a cabo por máquinas y gracias a la analítica avanzada se mejoran los procesos y las decisiones: Utilizando datos se mejora la toma de decisiones; se automatizan procesos y nos ahorramos un tiempo valioso en tareas recurrentes además de minimizar costes; y conseguimos una mayor eficiencia al centrarnos en procesos de mayor importancia para nuestro negocio. Un análisis más riguroso puede mejorar drásticamente el desarrollo de productos. Un fabricante de automóviles utiliza los datos de su configurador en línea junto con los datos de compra para identificar las opciones por las que los clientes están dispuestos a pagar una prima. Con este conocimiento, redujo las opciones en un modelo a sólo 13.000, tres órdenes de magnitud menos que su competidor, que ofrecía 27.000.000. El tiempo de desarrollo y los costos de producción se redujeron drásticamente; la mayoría de las empresas pueden mejorar el margen bruto en un 30 por ciento en 24 meses. 5.4.7. Realidad virtual La realidad virtual es una simulación computarizada de espacios nuevos. No solo sirve para entretenimiento, también puede emplearse en medicina y educación. Aunque la teletransportación aún no es posible, podemos decir que la realidad virtual (Virtual Reality o VR) es un paso de gigante hacia este objetivo. 14 Cloud de Micrososft: espacio en la nube Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 34 Caso ejemplo: La Fórmula 1 15 , campeonato mundial de automovilismo, brinda una preparación y entrenamiento para sus pilotos con un sistema de realidad virtual y 360º. 5.4.8. 5G En telecomunicaciones, 5G son las siglas utilizadas para referirse a la quinta generación de tecnologías de telefonía móvil. Es la sucesora de la tecnología 4G. Esta nueva tecnología móvil aumentará la velocidad de conexión, reducirá al mínimo la latencia, el tiempo de respuesta de las distintas webs, y multiplicará exponencialmente el número de dispositivos conectados. En otras palabras: estaremos conectados a todo, todo el día, y en el menor tiempo posible. Requisitos específicos para el desarrollo del 5G: Una tasa de datos de hasta 10Gbps, aproximadamente de 10 a 100 veces mejor que las redes 4G y 4.5G; latencia de 1 milisegundo; una banda ancha 1000 veces más rápida por unidad de área; hasta 100 dispositivos más conectados por unidad de área (en comparación con las redes 4G LTE); disponibilidad del 99.999%; cobertura del 100%; reducción del 90% en el consumo de energía de la red; y hasta 10 diez años de duración de la batería en los dispositivos IOT (Internet de las Cosas) de baja potencia. Caso ejemplo: Coches autónomos conectados con 5G 16 . El funcionamiento del coche autónomo se basa en el procesamiento de un montón de datos procedentes de sus distintos sensores, radares y cámaras. Por ello, una conexión mucho más rápida (como la que supondrá el 5G), y con una latencia inferior, hará que la inteligencia artificial del coche autónomo funcione con un grado de seguridad y fiabilidad muy superior que actualmente. 5.4.9. Impresión 3D: transferencia del mundo digital al físico Es en la tecnología de impresión 3D sobre la que indagaremos más a lo largo de este trabajo. Esta tecnología tiene por objetivo la producción y desarrollo de producto físico. Podemos decir que este punto de transferencia entre el mundo digital y físico es parecido conceptualmente al anterior punto de la interacción hombre-máquina. La impresión 3D también se denomina fabricación aditiva, pues su nombre bien indica la funcionabilidad de la tecnología. 15 Formula 1: VR simulator 16 Autobid: 5G en los coches Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 35 Caso ejemplo: Local Motors 17 es una compañía americana de movilidad y transporte que se dedica a producir coches autónomos. Esta compañía fabrica la mayoría de las piezas de su automóvil, el Olli, mediante la impresión 3D. Esta compañía está en continuo desarrollo de su producto, de modo que esta tecnología es perfecta para la producción a baja escala de sus productos. El año pasado construyeron un nuevo modelo desde cero en un año, mucho menos que el promedio de la industria con un ciclo de seis años. Vauxhall y GM, entre otros, también utilizan la impresión 3D y la creación rápida de prototipos para minimizar su tiempo de comercialización. 17 Local Motors: Olli manufacturing Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 36 6. Impresión 3D La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, es un proceso por el que se crean objetos físicos mediante la colocación de materiales en capas según un modelo digital. Todos los procesos de impresión 3D requieren que el software, el hardware y los materiales trabajen de forma conjunta. La fabricación aditiva se define por una gama de tecnologías que son capaces de traducir datos de modelos virtuales en modelos físicos de forma rápida y sencilla proceso. Los datos se dividen en una serie de secciones transversales 2D de un finito grosor. Estas secciones transversales se introducen en máquinas de impresión 3D para que se puedan combinar, sumándolos juntos en una secuencia capa por capa para formar el físico parte. Por tanto, la geometría de la pieza se reproduce claramente en la impresora 3D, sin tener que ajustar los procesos de fabricación, como la atención a las herramientas, socavados, ángulos de salida u otras características. Este es el fundamento de uso de las impresoras 3D que con distintas variaciones en cada tecnología en términos de técnicas utilizadas para crear capas y unirlas. Más variaciones que incluyen velocidad, espesor de capa, variedad de materiales, precisión y, por supuesto, costo. A continuación, muestro una imagen de una impresora de HP (Imagen 3). En concreto es la Impresora 3D HP Jet fusión 4200. Es una gran máquina y fundamentalmente está destinada a la elaboración de prototipos industriales y fabricación de piezas finales. Este pack es el más completo para este tipo de fabricación. En la Imagen 3 podemos ver que figuran dos módulos en la máquina. El módulo de la izquierda que es la impresora 3D digital y el de la derecha que es una estación de procesado con un módulo de enfriamiento rápido. Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 37 Imagen 3 Impresora 3D HP 18 6.1. Tecnología de la fabricación aditiva A estas alturas, nos damos cuenta de que la tecnología a la que nos referimos es principalmente el uso de procesos aditivos, combinando materiales capa por capa. El término de manufactura aditiva, o AM, parece describir esto bastante bien, pero hay muchos otros términos que están en uso. Esta sección analiza otros términos que se han utilizado para describir esta tecnología como una forma de explicar el propósito general y los beneficios de la tecnología para el desarrollo de productos. Actualmente la producción mediante al control numérico tiene una importancia muy grande a nivel industrial en la producción. Junto a la fabricación aditiva son unos tipos de producción digital. Es decir, que hay un proceso digital previo a la fabricación del producto. A continuación, para la explicación de la tecnología AM me apoyaré en muchas ocasiones con la tecnología de producción mediante el control numérico. En cuanto a la fabricación automatizada, la AM comparte en sus ADN de la tecnología con mecanizado mediante el control numérico CNC. El CNC también es una tecnología basada en 18 HP: impresora 3D HP jet fusión 4200 Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 38 computadora que se utiliza para fabricar productos. El CNC se diferencia principalmente en que es principalmente un proceso sustractivo en lugar de aditivo, que requiere un bloque de material que debe estar en al menos tan grande como la pieza que se va a hacer. Que el CNC es un proceso sustractivo, significa que el diseño de las piezas se realiza a partir del corte del bloque inicial; y que la impresión 3D, en cambio, es un proceso aditivo, que se produce a partir de la adición de un material escogido. Esta sección analiza una variedad de temas donde se pueden realizar comparaciones entre el mecanizado CNC y AM. El propósito es no influir realmente en la elección de una tecnología sobre otra en lugar de establecer cómo se pueden implementar para las diferentes etapas del desarrollo del producto proceso, o para diferentes tipos de producto. En la imagen que figura a continuación (Figura 6) muestro los dos tipos de fabricación que hemos estado comentando anteriormente. El ciclo A hace referencia a la tecnología CNC y la B a la AM. Figura 6 CNC vs AM 19 La tecnología AM se desarrolló originalmente en torno a materiales poliméricos, ceras y laminados de papel. Posteriormente, se han introducido composites, metales, y cerámica. El mecanizado CNC se puede utilizar para materiales blandos, con una densidad media. Tableros 19 Markforged: CNC vs 3D printing Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 39 de fibra (MDF), espumas mecanizables, ceras mecanizables e incluso algunos polímeros. Sin embargo, el uso de CNC para dar forma a materiales más blandos se centra en la preparación de estas piezas. para su uso en un proceso de varias etapas como la fundición. Cuando se utiliza mecanizado CNC para hacer productos finales, funciona particularmente bien para materiales duros y relativamente frágiles como aceros y otras aleaciones metálicas para producir piezas de alta precisión con bien definidos propiedades. En las piezas producidas mediante la AM pueden tener vacíos o anisotropía que son una función de la orientación de la pieza, los parámetros del proceso o cómo se ingresó el diseño a la máquina, mientras que las piezas CNC normalmente serán más homogéneas y predecibles en calidad. El mecanizado CNC de alta velocidad generalmente puede eliminar material mucho más rápido que la producción mediante la AM. Las impresoras 3D requieren una configuración considerable y una planificación de procesos, especialmente como piezas se vuelven más complejos en su geometría. Por lo tanto, la velocidad debe considerarse en términos de todo el proceso en lugar de solo fijarnos en la interacción física de la parte material. Es probable que el CNC sea un proceso de fabricación de varias etapas, que requiere reposicionamiento o reubicación de piezas dentro de una máquina o uso de más de una máquina. Para fabricar una pieza en una máquina de AM, solo puede llevar unas pocas horas; y de hecho, a menudo se agrupan varias piezas dentro de una sola compilación de AM, sin tener que modificar la orientación de la pieza ni del total. El refinamiento de las piezas puede tardar unos días si el requisito es de alta calidad. Usando mecanizado CNC, incluso el mecanizado de alta velocidad de 5 ejes, este mismo proceso puede llevar semanas considerando mayor incertidumbre sobre el tiempo de finalización. Como se mencionó anteriormente, cuanto mayor es la complejidad geométrica, mayor es la ventaja que posee la tecnología AM sobre CNC., pues la AM consta de la unión de las distintas piezas fabricadas y el total puede mostrar una calidad muy superior. La herramienta de mecanizado debe llevarse en un husillo, puede haber cierta accesibilidad, restricciones o choques que impiden que la herramienta se ubique en la superficie de mecanizado de una pieza. Los procesos de fabricación aditiva no están limitados de la misma manera y socavados y las funciones internas se pueden construir fácilmente sin una planificación de proceso específica. Las piezas no pueden ser fabricadas por CNC a menos que estén divididas en componentes y reensamblado en una etapa posterior. Considere, por ejemplo, la posibilidad de mecanizar un barco dentro de una botella. ¿Cómo mecanizaría el barco mientras todavía está dentro de la Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 40 ¿botella? Lo más probable es que mecanice ambos elementos por separado y forma de combinarlos como un proceso de ensamblaje y/o unión. Con AM se puede construir el barco y la botella a la vez. Por tanto, un experto en mecanizado debe analizar cada parte antes de su construcción para asegurarse de que realmente se pueda construir y para determinar qué métodos se deben utilizar. Las máquinas de AM generalmente operan con una resolución de algunas decenas de micrones. Es común que las máquinas de AM también tengan una resolución diferente a lo largo de diferentes ejes ortogonales. Normalmente, el eje de construcción vertical corresponde al grosor de la capa y esto sería de menor resolución en comparación con los dos ejes en el plano de construcción. Cabe determinar las dimensiones generales de las piezas construidas, mientras que el diámetro del rayo láser determinaría el espesor mínimo de la pared. La precisión de las máquinas CNC en la otra parte está determinada principalmente por una resolución de posicionamiento similar a lo largo de todos los tres ejes ortogonales y por el diámetro de las herramientas de corte rotativas. Existen factores definidos por la geometría de la herramienta, como el radio de las esquinas internas, pero el grosor de la pared puede ser más delgado que el diámetro de la herramienta, ya que es un proceso sustractivo. En ambos casos, los detalles muy finos también serán una función de la geometría deseada y propiedades del material de construcción. Las máquinas AM esencialmente dividen un problema 3D complejo en una serie de secciones 2D de espesor nominal. De esta forma, la conexión de superficies en 3D se elimina y la continuidad está determinada por la proximidad de la sección transversal es con una adyacente. Dado que esto no se puede hacer fácilmente en CNC, el mecanizado de superficies debe generarse normalmente en un espacio 3D. Con simples geometrías, como cilindros, cuboides, conos, etc., este es un proceso relativamente fácil. Definido por puntos de unión a lo largo de un camino; estos puntos están bastante separados y las herramientas de orientación fija. En los casos de superficies de forma libre, estos puntos pueden juntarse mucho entre ellos con muchos cambios de orientación. Tal geometría puede convertirse extremadamente difícil de producir con CNC, incluso con control interpolado de 5 ejes o mayor. Los cortes, los recintos, las esquinas Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 41 internas afiladas y otras características pueden fallar, si estas características están más allá de un cierto límite. A continuación, muestro una gráfica que compara la tendencia de estas dos tecnologías en cuanto a su coste por unidad y el número de piezas fabricadas. Pienso que es interesante ver que actualmente es más barato fabricar a escala corta mediante la impresión 3D que con CNC. En un futuro, la producción a larga escala se equilibrará mucho en estas dos tecnologías. En este trabajo estudiaremos en profundidad el impacto económico de la AM. Gráfica 3 Comparación de costes 20 6.2. Historia La impresión 3D abre un nuevo mercado que todavía tiene que explotar entre el gran público. Sin embargo, su origen es más prematuro de lo que mucha gente piensa. A continuación, explicaré, de la forma más breve posible, la historia de las impresoras 3D, haciendo un repaso a los hitos más importantes de esta incipiente industria. 20 3d Hubs: CNC vs AM Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 48 embargo, esto se debe únicamente a que utiliza polvos metálicos incrustados en aglutinantes plásticos. Cuando el plástico se funde, los polvos metálicos pueden ser dispuestos en formas exquisitas. El plástico se derrite y el metal se sinteriza en un patrón. El proceso funciona capa por capa mientras que los cristales de metal pasan a través de los enlaces de las capas impresas. De esta manera es posible crear una sola pieza sin fisuras con una inmensa durabilidad estructural. • SLS (Selective Laser Sintering): La sinterización selectiva por láser es el más utilizado en la industria. Se basa en la fusión de un material en polvo. Las impresoras 3D SLS utilizan un láser de alta potencia para fundir pequeñas partículas de polvo polimérico. El polvo no fundido soporta la pieza durante la impresión, eliminando la necesidad de medios especiales. Por esta razón, el proceso SLS es ideal para piezas con geometrías complejas, especialmente cuando tienen detalles internos, paredes delgadas o formas negativas. Las piezas moldeadas SLS tienen excelentes propiedades mecánicas y una resistencia similar a la de las piezas moldeadas por inyección. La Figura 9 es una representación esquemática de este tipo de tecnología. • SLA (Estereoligrafía): la estereolitografía (SLA) fue el primer proceso de fabricación aditiva y sigue siendo una de las tecnologías de impresión en 3D más populares para los profesionales de hoy en día. El SLA utiliza un láser para transformar una resina líquida en un plástico sólido a través del proceso de fotopolimerización. De todas las tecnologías Figura 9 Fabricación SLS Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 49 de impresión 3D, la estereolitografía es la que produce piezas con la más alta resolución y precisión, con detalles muy finos y con un excelente acabado superficial. • LFS (Low Force Stereolithography): LFS es un nuevo enfoque de la estereolitografía que permite producir piezas perfectas, adaptándose a la geometría de la pieza y ofreciendo un perfecto equilibrio entre detalle y velocidad. El proceso LFS utiliza un láser personalizado y un sistema de espejo para polimerizar sólidos isotrópicos de resina líquida fotosensible con alta precisión. • DLP (Digital Light Processing): el proceso DLP funciona a partir de un depósito de resina foto-reactiva expuesta selectivamente a la luz, que se solidifica para formar capas finas una encima de la otra para formar un objeto. En el proceso DLP, un proyector digital proyecta una sola imagen de cada capa en toda la plataforma de producción. Como el proyector es un proyector digital, la imagen de cada capa es un conjunto de píxeles cuadrados, cada capa está compuesta de pequeños bloques rectangulares llamados vóxeles. • MJP (MultiJet Printing): la tecnología MultiJet es un proceso de inyección de tinta cuya tecnología se basa en un cabezal de impresión que deposita, capa tras capa, una resina plástica fotopolimerizable o material de moldeo de cera. La impresión MJP se utiliza para producir piezas, patrones y moldes con detalles precisos para adaptarse a una amplia gama de aplicaciones. Estas impresoras de alta resolución son fáciles de usar, y tienen un fusible separado o material de respaldo soluble para simplificar el postprocesamiento. Otra ventaja de la tecnología es que la extracción del material portador es muy práctica e incluso los elementos más delicados y las cavidades internas más complejas se pueden limpiar completamente sin daños. La siguiente imagen (Figura 10) es una impresora HP que usa esta tecnología para la impresión. Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 50 • CJP (ColorJet Printing): CJP es una tecnología de fabricación aditiva que incluye dos componentes esenciales: el material base (Core) y el aglutinante. El material Core™ se aplica en capas finas sobre la plataforma de impresión con un rodillo. Después de aplicar cada capa, el aglutinante de color se proyecta selectivamente desde los cabezales de impresión de inyección de tinta, solidificando el material base. La plataforma de impresión se baja para permitir la visualización e impresión de los siguientes niveles, lo que da como resultado la creación de un modelo de color tridimensional. • DMLS (Direct Metal Laser Sintering): la sinterización directa por láser de metal es un proceso de impresión 3D de metal industrial que crea prototipos de de metal y piezas de producción. La producción se puede llevar a cabo en 7 días o menos. La máquina comienza a sintetizar capa por capa. Primero las estructuras de la base, luego la pieza con un láser dirigido a un lecho de polvo metálico. Una vez que la capa de polvo esté microsoldada, se deposita nuevamente el polvo metálico en la siguiente capa. Así capa por capa hasta construir el total de la pieza. 6.5. Principales materiales de impresión 3D El adquirir una impresora 3D involucra varios aspectos que deben ser considerados previamente a la compra. Una de las características más importantes de estos equipos es el material que queremos utilizar para la impresión de los sólidos. Dependiendo de la industria o negocio en el cual vaya a ser utilizada la impresora variará el material, ya que cada uno tiene propiedades Figura 10 Fabricación MJP Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 51 distintas que determinarán la apariencia final del sólido. En los siguientes apartados explicaré los principales materiales usados para la producción de sólidos. 6.5.1. Termoplásticos La mayoría de las impresoras 3D utilizan un filamento de material termoplástico, el cual durante la impresión sale derretido del extrusor y luego se endurece a medida que se enfría. Los más comunes son los ABS y los PLA. El material ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) es un plástico que puede resistir altas temperaturas por lo que debe ser utilizado en impresoras que sean capaces de alcanzar temperaturas elevadas. El filamento 3D ABS se utiliza hoy en día en una gran variedad de aplicaciones en la industria. Ejemplos de ello son, entre otros, la fabricación de tubos (como tubos de desagüe, de desagüe o de ventilación), componentes de automoción, ensamblajes electrónicos, cascos protectores (ABS tiene buenas propiedades de amortiguación), electrodomésticos de cocina, instrumentos de música, estuches protectores y juguetes, entre los que destacan los famosos ladrillos Lego. El ABS es generalmente muy duradero y fuerte, ligeramente flexible y bastante resistente al calor. Las impresoras 3D capaces de procesar plásticos ABS normalmente funcionan con un extremo caliente (la parte calentada derritiendo el plástico, antes de ser forzada a través de la boquilla de impresión) a una temperatura de entre 210 y 250°C. Por lo tanto, una impresora 3D capaz de procesar ABS está necesariamente equipada con un lecho de impresión calentado, con el fin de evitar la deformación o el agrietamiento de los materiales impresos. El PLA (ácido poliláctico) es un termoplástico de origen natural, y cuenta con muy buenas características. La impresión con este material es más rápida, aunque los sólidos obtenidos no presentan mucha resistencia. El PLA se utiliza, muy comúnmente en el ámbito de la medicina para suturas médicas e implantes quirúrgicos, ya que posee la capacidad de degradarse en ácido láctico inofensivo en el cuerpo. Es por eso que se están fabricando tornillos, clavos, varillas o mallas de implantes quirúrgicamente, ya que se descomponen en el cuerpo en un plazo de 6 meses a 2 años y las propiedades son perfectas para realizar bien la operación. Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 52 El PLA es duro, pero un poco quebradizo, una vez que se ha enfriado. Su umbral de temperatura es inferior al del ABS, ya que el PLA se extrude normalmente alrededor de 160°C-220°C. Un lecho de impresión calentado no es obligatorio, pero puede (a temperaturas alrededor de 50-60°C) ser beneficioso para la calidad del objeto impreso. El PLA es bastante lento para enfriarse – los expertos recomiendan a veces instalar un ventilador apuntando al material extruido para acelerar el proceso de enfriamiento. Existen otros filamentos además del plástico para obtener prototipos con otras características especiales o texturas flexibles. Entre los filamentos que se han desarrollado últimamente están el Laybrick, que es una mezcla de yeso con plástico, el Laywood-3D que es una mezcla de madera con plástico. Los materiales utilizados para la impresión en 3D son tan diversos como los productos resultantes del proceso. Como tal, la impresión en 3D es lo suficientemente flexible como para permitir a los fabricantes determinar la forma, textura y resistencia de un producto. Lo mejor de todo es que estas cualidades pueden lograrse con muchos menos pasos que los que se requieren típicamente en los medios de producción tradicionales. Además, estos productos pueden fabricarse con varios tipos de materiales de impresión en 3D. Para que una impresión en 3D se realice en forma de producto acabado, primero debe enviarse a la impresora una imagen detallada del diseño en cuestión. Los detalles se presentan en lenguaje de triángulos estándar (STL), que transmite las complejidades y dimensiones de un diseño dado y permite que una impresora 3D computarizada vea un diseño desde todos los lados y ángulos. Los filamentos 3D utilizadas por las impresoras 3D profesionales por lo general suelen ser de PLA y ABS y cuestan alrededor de 20-25 € por bobina de 1 kilogramo de media y los filamentos especiales pueden costar hasta cuatro veces esta cantidad. Actualmente también se está imprimiendo a base de material plástico en polvo. Principalmente se usa en impresoras de SLA o SLS. Se espera que la industria de la impresión en 3D supere la marca de las 10 cifras en un futuro próximo y que el plástico sea el principal material que impulse este mercado. Como se concluyó Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 53 recientemente en un estudio de SmarTech Markets Publishing, el mercado de la impresión en 3D ha superado los 1.400 millones de dólares antes de 2020. Con una expansión continua del mercado, la industria ha buscado nuevas formas de producir plásticos, incluyendo el uso de ingredientes orgánicos como el aceite de soja y el maíz. En consecuencia, los plásticos se convertirán en la opción más respetuosa con el medio ambiente en la impresión en 3D. Los materiales de impresión 3D de código abierto significan que puede utilizar filamentos de otros fabricantes con su impresora. Algunos fabricantes de impresoras 3D diseñan sus productos sólo para que funcionen con su marca de materiales de impresión 3D. Esto no sólo restringe sus opciones, sino que también cuesta más. El acceso a filamentos de código abierto le ofrece más opciones y más fuentes. Es importante porque fomenta la innovación entre los competidores. Esto les obliga a esforzarse siempre por mejorar sus productos. 6.5.2. Filamentos 3D Una vez elegido el material apropiado. En el caso que usemos filamento para la producción de nuestro producto, deberemos fijarnos en dos cosas. Deberemos escoger el color y diámetro que acepte nuestra impresora. Los dos diámetros estándar de los filamentos son de 1,75 mm o 3 mm. Sólo algunos modelos de impresoras pueden aceptar ambos y siempre debe comprobar el diámetro que la impresora puede utilizar. El filamento se vende generalmente a su precio de peso. Los carretes de 750gr, 1kg o 2,5kg son tamaños estándar, aunque algunos materiales se venden por metro o en rollos sueltos (especialmente los más exóticos colores de filamentos o tipos de plástico). Cuando se trata de calidad, algunas personas argumentan que sólo compran a proveedores de buena reputación, pero estos filamentos pueden venir con una cierta etiqueta de precio. Otros han tenido buena experiencia con filamentos relativamente baratos. Al final, se trata de experimentar con filamentos de diversas fuentes, antes de encontrar el que mejor se adapte a sus necesidades. Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 54 A continuación, en la Imagen 4 muestro unos carretes de filamentos de distintos colores: Imagen 4 Filamentos de PLA 6.5.3. Polvos Las impresoras 3D más modernas de hoy en día utilizan materiales en polvo para construir sus productos. En el interior de la impresora, el polvo se funde y se distribuye en capas hasta obtener el espesor, la textura y los patrones deseados. Los polvos pueden provenir de varias fuentes y materiales, pero los más comunes son: En primer lugar, la poliamida (Nylon) con una alta resistividad y flexibilidad, la poliamida permite obtener altos niveles de detalle en un producto impreso en 3D. El otro material muy usado como polvo es la alúmina compuesto por una mezcla de poliamida y aluminio gris, el polvo de alúmina es uno de los modelos más resistentes con impresión en 3D. En la siguiente imagen (Imagen 5) podemos ver dos unidades de materiales polvos con pigmentaciones distintas. Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 55 6.5.4. Resinas Uno de los materiales más limitantes y, por lo tanto, menos utilizados en la impresión 3D es la resina. En comparación con otros materiales aplicables en 3D, la resina ofrece una flexibilidad y resistencia limitadas. Hecho de polímero líquido, la resina alcanza su estado final con la exposición a la luz ultravioleta. La resina se encuentra generalmente en las variedades negra, blanca y transparente, pero también se han producido algunos impresos en naranja, rojo, azul y verde. El material se divide en las tres categorías siguientes: resinas pintables, de alto detalle y transparente. En la siguiente imagen (Imagen 6) aparecen 4 piezas fabricados con los distintos tipos de resinas que he mencionado anteriormente. Imagen 6 Figuras hechas de resinas Imagen 5 Polvo de alúmnia Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 56 6.5.5. Metal El segundo material más popular en la industria de la impresión 3D es el metal, que se utiliza a través de un proceso conocido como sinterización láser de metal directo o DMLS. Esta técnica ya ha sido adoptada por los fabricantes de equipos de viaje aéreo que han utilizado la impresión en 3D de metales para acelerar y simplificar la construcción de los componentes. Las impresoras DMLS también han captado la atención de los fabricantes de productos de joyería, que se pueden producir mucho más rápido y en mayores cantidades -todo ello sin las largas horas de trabajo minuciosamente detalladocon la impresión en 3D. El metal puede producir una gama más fuerte y posiblemente más diversa de artículos cotidianos. Los joyeros han utilizado acero y cobre para producir brazaletes grabados en impresoras 3D. Una de las principales ventajas de este proceso es que el trabajo de grabado es manejado por la impresora. Como tal, los brazaletes pueden ser terminados por la carga de la caja en sólo unos pocos pasos programados mecánicamente que no involucran la mano de obra que una vez requirió el trabajo de grabado. La tecnología para la impresión en 3D basada en metal también está abriendo las puertas para que los fabricantes de maquinaria utilicen el DMLS para producir a velocidades y volúmenes que serían imposibles con los equipos de ensamblaje actuales. Los partidarios de estos desarrollos creen que la impresión en 3D permitiría a los fabricantes de máquinas producir piezas metálicas con una resistencia superior a la de las piezas convencionales que consisten en metales refinados. Mientras tanto, el uso de piezas 3D está tomando vuelo en la industria aeroespacial. En lo que ha sido el impulso más ambicioso de su tipo, GE Aviation planea imprimir inyectores de motor a una tasa anual de 35.000 unidades para 2021. Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 57 La gama de metales aplicable a la técnica DMLS es tan diversa como los distintos tipos de plástico para impresoras 3D: los distintos tipos de acero, aluminio, titanio, bronce… En el proceso de impresión, el metal se utiliza en forma de polvo. El polvo metálico se cuece para alcanzar su dureza. Esto permite a los impresores evitar la fundición y hacer uso directo del polvo metálico en la formación de piezas metálicas. Una vez terminada la impresión, estas piezas pueden ser electro-pulidas y puestas en el mercado. El polvo de metal se utiliza con mayor frecuencia para imprimir prototipos de instrumentos de metal, pero también se ha utilizado para producir productos acabados y comercializables, como joyas. El metal pulverizado incluso se ha utilizado para fabricar dispositivos médicos. Cuando se utiliza polvo de metal para la impresión en 3D, el proceso permite reducir el número de piezas en el producto final. Por ejemplo, las impresoras 3D han producido inyectores de cohetes que constan de sólo dos partes, mientras que un dispositivo similar soldado de la manera tradicional consistirá normalmente en más de 100 piezas individuales. En la imagen de a continuación (Imagen 7) muestro un proceso de fabricación DMLS usando este polvo metálico que he citado en este apartado. Con la unión de las distintas partes obtenidas de la fabricación 3D podremos obtener la adición total de nuestra pieza. Se pueden combinar distintos materiales según las utilidades que le queramos dar a nuestra pieza. En la gráfica de a continuación (Gráfica 4) podéis ver el actual uso en porcentaje de los distintos materiales destinados a la impresión 3D. La mayor parte son Imagen 7 Fabricación con polvo metálico DMLS Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 64 replanteamiento y reconfiguración radical de cómo las empresas estructuran sus procesos internos, distribución canales y cadena de suministro. • Creatividad: tener la capacidad de convertir tus ideas a algo físico, pasando por el mundo digital, de forma casi inmediata. Esto da mucho juego para los equipos de I+D de las distintas empresas y para la realización de prototipos y modelos. Los prototipos los puedes probar y ver si realmente puedes llegar a desarrollar más para futuras acciones. Ejemplo: una compañía quiere sacar un producto nuevo de zapatillas deportivas. Es por eso que el equipo de desarrollo de producto podrá realizar la impresión de las mejores propuestas para así poder valorar entre las distintas opciones que se quiera llevar a producción. • Personalización: el diseño 3D no solo permite crear nuevos productos, sino que también permite personalizar modelos existentes. Ejemplo: un negocio de fundas de móviles que te permite hacerte tu propio diseño para cualquier tipo de modelo de teléfono que se pida. • Inmediatez: es una tecnología muy rápida para el desarrollo de producto. Con esta frase quiero decir que el tiempo que trascurre entre el diseño digital y su fabricación es muy corto. Ejemplo: en el punto 8 uso como ejemplo un respirador de Leitat con piezas fabricadas con impresión 3D. Es un buen ejemplo para mostrar la inmediatez que nos aporta el uso de esta tecnología. • Escáner 3D: el escáner 3D se ha vuelto mucho más accesibles en los últimos años. Esto permite digitalizar una pieza física para poder producir en un futuro esa misma pieza o bien mejorarla. Es una herramienta muy útil para mejorar nuestra experiencia productiva. Podemos digitalizar todo tipo de piezas 3D con su relieve y su forma. • Sostenibilidad medioambiental: este aspecto es un gran punto a favor para la tecnología de impresión 3D. Con la impresión 3D para la producción de piezas estás usando exactamente la cantidad de material que necesitas para la pieza. En este aspecto es Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 65 mucho más eficiente que la fabricación tipo CNC o por IM (inyección de moldes), que has de crear el molde para poder empezar a fabricar. De otro lado el material en polvo no solidificado puede reusarse. En cuanto a la emisión por coste de transporte son más bajas debido a que se puede fabricar más cerca del consumidor final que mediante la fabricación convencional en las fábricas. También supone la reducción del impacto ambiental en los almacenes, debido que al imprimirse con esta tecnología la gestión de stock del producto no supone mucho trabajo. • Coste: en este aspecto la impresión 3D tiene distintos puntos a favor y los voy a relacionar con el anterior apartado de la sostenibilidad. Estamos ahorrando material pues utilizamos menos cantidad y el material que utilizamos lo podemos reusar para futuras impresiones. En cuanto a la logística nos ahorraremos mucho dinero. Nos ahorraremos en transporte y almacenamiento. Otro punto importante de ahorro es la fabricación para series cortas. La fabricación a pequeña escala es mucho más económica mediante a la impresión 3D que usando la fabricación convencional en las fábricas dónde se ha de fabricar un molde. 7.1.2. Limitaciones • Copia y plagio (copyright): con las facilidades que aporta esta tecnología para el desarrollo de modelos es muy sencillo poder realizar réplicas no autorizadas por las marcas registradas. Con las herramientas de escaneo 3D es muy fácil de poder replicar productos. Esto para el mercado de réplicas asiático es una gran ventaja para la copia de productos con materiales más económicos para su comercialización. • Materiales de impresión 3D: la variedad de materiales hoy en día es muy limitada. Sin embargo, se está empezando a introducir nuevos materiales de impresión 3D más diversos. • Coste para series largas: para series largas el coste puede ser un inconveniente para esta tecnología. La producción a gran escala es costosa con la impresión 3D, pues el consumo energético y de tiempo es muy grande. Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 66 7.1. Análisis económico A pesar de que puede parecer que la impresión 3D industrial es costosa, en realidad es todo lo contrario. Las ventajas comentadas anteriormente empiezan a compensar no solo para volúmenes bajos de producción, sino que empiezan a ser también rentables en entornos de producción a mayor escala. En el apartado anterior he mencionado los principales puntos a favor en relación con el coste. Hago referencia al material que ahorramos imprimiendo con impresoras 3D y los costes de logística que son muy reducidos en comparación con los métodos de producción tradicionales. Para el desarrollo de este apartado voy a poner como ejemplo la creación de algunas piezas, fabricándolas mediante la impresión 3D o mediante la inyección de moldes. Estas piezas que mostraré a continuación son muy distintas entre ellas. Nos fijaremos en el coste de cada unidad y veremos el punto de inflexión en el que la fabricación mediante la inyección de moldes sale más rentable que la impresión 3D de las piezas. Los materiales que usaremos en ambos casos es P12 27 . • Pieza A. La pieza A tiene un plazo de entrega acelerado. El requisito fundamental es obtener la pieza en días, no en semanas. La cantidad que se quiere obtener son 3500 unidades. El coste por unidad mediante la AM es de 3.52$ (se obtiene el total de las piezas en 5 días) frente a 3.6$ mediante IM (en 35-40 días). El punto de equilibrio son 3740 unidades. Las dimensiones de la pieza son 25 mm x 23 mm x 25 mm. A continuación, podéis ver una imagen de la figura (Figura 12). 27 Fathom: Arkema Rilsmid vs HP MJF Figura 12 Pieza A Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 67 • Figura B. La figura B tiene un coste de herramientas de esta pieza en particular es alto debido a una línea de partición compleja y características desafiantes. La cantidad que se quiere obtener son 1500 unidades. El coste por unidad mediante la AM es de 8.18$ (se obtiene el total de las piezas en 6 días) frente a 12.46$ mediante IM (en 40-56 días). El punto de equilibrio son 1829 unidades. Las dimensiones de la pieza son 111.83 mm x 15 mm x 109.24 mm. A continuación, podéis ver una imagen de la figura (Figura 13). • Figura C. La figura C viene con unas reglas de diseño muy estrictas. En este caso el proceso de moldeado es muy difícil de llevar a cabo, porque necesita de un proceso de extracción de partes interiores de la pieza. La cantidad que se quiere obtener son 1000 unidades. El coste por unidad mediante la AM es de 15.89$ (se obtiene el total de las piezas en 4 días) frente a 19.15$ mediante IM (en 42-45 días). El punto de equilibrio son Figura 13 Figura B Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 68 1249 unidades. Las dimensiones de la pieza son 62.8 mm x 53.8 mm x 63.7 mm. A continuación, podéis ver una imagen de la figura (Figura 14). • Figura D. La figura D consta de la consolidación de piezas. Para la fabricación por el método tradicional se necesita primero la fabricación de tres partes para una futura consolidación del total de la pieza, en cambio por AM podemos fabricar únicamente 1 pieza. La cantidad que se quiere obtener son 2000 unidades. El coste por unidad mediante la AM es de 24.69$ (se obtiene el total de las piezas en 4 días) frente a 28.72$ mediante IM (en 40-56 días). El punto de equilibrio son 2150 unidades. Las dimensiones de la pieza son 140 mm x 25 mm x 140 mm. 7.2. Impacto ambiental Lo primero que se nos viene a la mente en relación con el impacto ambiental de este tipo de tecnología es la gran cantidad de plástico que se usa. Los plásticos usados en estos procesos son fácilmente reutilizables. Si se necesita un producto, sea del proceso que sea, a continuación, les demostraré un punto fuerte de dicha tecnología. Dejando a un lado el material que se está usando. Centrándonos simplemente en el proceso. Figura 14 Figura C Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 69 Desde el punto de vista de la escala de producción, un estudio realizado, comparaba la producción convencional (considerando como tal la inyección en moldes) con distintas impresoras en 3D. Los cálculos usados para el estudio fueron realizados por una agencia especializada en la asesoría ambiental donde se comparaban tres distintas impresoras 3D de diferentes costes con la producción usando inyección en moldes. Además, en el estudio se asumieron otras premisas: en cuanto a los materiales, para ambos procedimientos se usaron polipropileno y ácido poliláctico. Los resultados del estudio mostraron que, por un lado, la manufactura clásica no está preparada para bajos volúmenes de producción, en términos de impacto ambiental; sin embargo, por otro lado, la técnica de impresión 3D no puede competir con la inyección en moldes para la producción de grandes volúmenes. También cabe valorar que en la impresión 3D de metales, la energía y material que uno se ahorra al no tener la necesidad de crear los moldes para su uso respecto al modelo convencional es importante. Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 70 8. Ejemplificación de procesos con producción 3D relacionados con el COVID-19 Con la llegada del COVID-19, la sociedad en general ha tenido la necesidad de una muy rápida adaptación a la situación que estamos viviendo. En cuanto al contexto actual ya hemos hablado anteriormente de forma extendida. Sin embargo, este punto es muy importante para mostrar la función que ha tenido la impresión 3D en nuestra sociedad. La peor parte de todo esto es que por parte de la prensa y los medios de comunicación no le han brindado la información ni la relevancia que de esta tecnología. Alunas compañías del sector privado se han reconvertido para trabajar para el bien de la sociedad, muy por delante de su propio bien. En el apartado anterior hemos hablado de los puntos a favor y en contra de la tecnología de impresión 3D. Dos ventajas que me gustaría resaltar son la inmediatez y la versatilidad. Con muy poco tiempo de maniobra algunas empresas pudieron reencauzar su esfuerzo hacia la producción de equipamiento sanitario para combatir la pandemia con variedad de productos a ensamblar para la fabricación de nuevos productos dando valor a la fabricación aditiva. A continuación, mostraré algunos ejemplos de piezas producidas por algunas empresas. • General Electric 28 : tras el gran estallido de la pandemia mundial, GE focalizó gran parte de sus esfuerzos para la ayuda de los cuerpos sanitarios. Actualmente, el plan de producción pasa por el uso de tecnologías de impresión 3D para acelerar la producción. GE ya ha estado utilizando la fabricación aditiva para aumentar la producción de alguna parte de sus productos y está buscando formas de utilizarla para mejorar y simplificar el diseño de ventiladores y aliviar los cuellos de botella de la cadena de suministro. GE mediante la producción aditiva produjo distintos diseños de hisopos de pruebas nasofaríngeos. Estos hisopos son los que figuran en la Imagen 9. 28 GE: fight against COVID-19 Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 71 Imagen 9 Hisopos • Stratasays 29 : es una compañía líder mundial en impresión 3D en cuanto a los servicios de fabricación y comercialización de materiales. Stratasys se ha movilizado a lo largo de todos estos meses, movilizando sus recursos para producir rápidamente miles de protectores faciales desechables que les proporcionó al personal médico de forma gratuita de distintos estados en los Estados Unidos. Usando sus instalaciones de fabricación directa en Minnesota; Austin, Texas; y Valencia, California, la compañía desarrolló las distintas piezas para la producción del cuerpo de la máscara y un escudo de plástico transparente que cubra todo el rostro, toda esta adición de piezas impresas mediante la tecnología 3D. La empresa de tecnología médica Medtronic y el Dunwoody College of Technology con sede en Minneapolis les brindaron soporte para la verificación a nivel legal de las mascarillas en cuestión. 29 Stratasys: How the 3D printing industry is stepping up to help the COVID-19 response Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 72 Imagen 10 Máscara facial Stratasys • HP 30 : esta compañía americana también líder en la comercialización de máquinas de impresión 3D a nivel industrial y doméstico. Es la empresa más importante para destacar dentro del sector. Como Stratasys también desarrolló una mascarilla parecida a la anterior, la parte trasera de esta requería de una mayor precisión al desarrollarla. A continuación, muestro algunos desarrollos que han llevado a cabo a lo largo de estos meses. 30 HP Inc.: How the 3D printing industry is stepping up to help the COVID-19 response Imagen 12 Sujetador de la mascarilla Imagen 11 Face shield de HP Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 73 Otro producto muy importante que HP llegó a desarrollar con sus impresoras 3D es un respirador (Imagen 13) a partir de piezas impresas con 3D. Leitat 31 , es un centro tecnológico de Barcelona, es quien lideró el proyecto y junto con la ayuda de SEAT, compañía de automoción de origen español con planta en Martorell, quien aportaba los trabajadores para llevar el ensamblaje de las distintas partes del respirador. Todas las piezas de este respirador han sido fabricadas con impresoras 3D. Se puede llegar a producir a un ritmo de hasta 100 respiradores al día. A continuación, podéis ver una imagen del respirador en cuestión. Producto sumamente importante para la cura del COVID, si hay falta de oxígeno en un paciente. Imagen 13 Respirador Leitat Otro punto positivo que también comentamos en el anterior apartado es la capacidad creativa que nos aporta la fabricación aditiva. Esto también se ha visto reflejado en el actual marco del COVID desarrollando así distintos aparatos para evitar el contagio. A continuación, os enseño dos productos hechos con impresoras 3D. El primer producto consta de una placa de plástico acoplable a los pomos de puertas, en este caso podemos verlo en la imagen que aparece a continuación, de modo que evitamos el contacto de la yema de la mano con el pomo de la puerta con el fin de evitar el contagio estrecho entre los distintos usuarios. El otro aparato es un soporte para sujetar el gel hidroalcohólico acoplable a una pata de la mesa de trabajo, podemos verlo también en la imagen que figura a continuación. Esto de aquí son simplemente dos ejemplos muy básicos, pero 31 Leitat: COVID Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 80 Bulb and Key. E-commerce impact. https://bulbandkey.com/blog/business/what-is-the-impactof-e-commerce-on-society/ HP. First COVID responses. https://press.hp.com/us/en/press-releases.html Laura Griffiths. How 3D printing companies are responding to coronavirus crisis. https://www.tctmagazine.com/topics/laura-griffiths/ Leitat+HP. El primer respirador de campaña 3D validado médicamente e industrializable. https://covid-leitat.org/respirador/ Fathom. 3D Printing vs Injection modeling. https://fathommfg.com/3d-printing-vs-injectionmolding Barcelona 3D Hub. https://www.iam3dhub.org/ Trabajo de fin de grado Enero 2020 p. 81