El impacto de la impresión 3D en la sostenibilidad de los procesos de producción y logística
El tema del impacto que la fabricación aditiva puede tener en los procesos de producción de una empresa es cada vez más debatido y está más de actualidad que nunca. ¿Cómo mejorar la eficacia de la producción y la logística respetando el medio ambiente?
Por sus características, la impresión 3D puede cambiar positivamente la sostenibilidad económica y medioambiental en toda la cadena de suministro, hacer más eficientes los procesos de producción y reducir los residuos.
Al mismo tiempo, la decisión de no adoptar este tipo de sistemas supone un riesgo para las empresas que prefieren seguir atadas únicamente a los sistemas de producción tradicionales, como los centros de mecanizado y los moldes de inyección. La impresión 3D en este ámbito no se utiliza como sustituto completo de un molde o una máquina CNC, sino como una herramienta complementaria que permite obtener piezas que no serían rentables o impondrían un gran derroche de recursos con otros procesos de producción.
Gracias a los procesos de fabricación aditiva, es posible minimizar el desperdicio de material y utilizar la deposición capa por capa para generar el número mínimo de soportes necesarios para un diseño satisfactorio.
Vamos a ver las principales características de los procesos de producción que repercuten en la sostenibilidad y los puntos fuertes de la impresión 3D como complemento de las técnicas de producción tradicionales. También se analizarán las medidas actuales de apoyo a las soluciones de fabricación ecológica.
Las 5 ventajas de la impresión 3D según la Universidad Politécnica de Milán
En una investigación realizada por Alessio Ronchini, estudiante de doctorado de la Facultad de Ingeniería de Gestión del Politécnico de Milán, podemos ver cuáles son las áreas más afectadas.
La investigación se centró en recoger las opiniones de 100 expertos en la aplicación de la fabricación aditiva en empresas del sector industrial.
De este modo, fue posible obtener una imagen completa no sólo del estado actual, sino también de sus expectativas en cuanto a la evolución de los procesos de producción.
Los aspectos más importantes a tener en cuenta según los participantes en la investigación son:
La reducción de los inventarios
La impresión 3D permite digitalizar la producción y el almacenamiento de los componentes necesarios para mantener los procesos de producción en la empresa.
Al disponer de una biblioteca de diseños 3D en formato STL listos para imprimir según las demandas del mercado, las empresas pueden evitar almacenar stocks de objetos físicos.
De este modo, pueden limitar los costes de gestión y el esfuerzo logístico simplificando sus procedimientos de gestión de almacenes.
La reducción de emisiones de CO2
Para hacer llegar los objetos fabricados desde los centros de producción hasta los puntos de distribución, es necesario recurrir al transporte sobre ruedas, marítimo o aéreo.
Al disponer de impresoras ubicadas en los distintos emplazamientos de la empresa es posible localizar la producción de las distintas piezas, saltándose todo el transporte y con un gesto tan sencillo como enviar el archivo que sea necesario.
Esta ventaja es aún más importante en caso de que haya que comprar piezas fabricadas en países extranjeros.
Optimización de materiales
La optimización del consumo de material permite reducir las cantidades de materia prima utilizadas.
Existen varios casos de empresas que han logrado reducir enormemente el material consumido, alcanzando ahorros porcentuales del 80%.
Este tipo de ventaja se puede conseguir explotando las características de la fabricación aditiva, haciendo uso de diseños específicamente concebidos para la fabricación aditiva como, por ejemplo, estructuras de látex que tienen espacios huecos y optimizan la deposición de material en función de las necesidades estructurales.
La limitación de los residuos de producción
Por lo general, la impresión 3D garantiza que los residuos asociados a la producción por eliminación de material, como los desechos de los procesos de torneado y fresado, se reducen al mínimo, ya que el material se añade donde es necesario en lugar de eliminarse de un bloque sólido.
Esta ventaja se maximiza cuando se utiliza una impresora de polvo que emplea la tecnología SLS, ya que en este caso no es necesario utilizar material para fabricar los sustratos durante el proceso de impresión.
Esta característica, combinada con la reutilización del polvo ya utilizado, reduce casi a cero el desperdicio de material.
El ahorro en el consumo de energía
Todo proceso de producción requiere el consumo de electricidad para accionar las máquinas utilizadas en el mismo. Hoy en día, existen varias tecnologías de impresión 3D escalables y fiables que pueden competir en términos de consumo de energía con los centros de mecanizado más modernos. Hay casos en los que se aplican láseres de potencia para fundir materiales, pero en la mayoría de los casos no se alcanzan temperaturas ni fuentes de luz que requieran un consumo energético especialmente elevado.
Como regla general, hay que evaluar cada caso en función de las tecnologías y los materiales utilizados.
Para hacerse una idea completa de los costes actuales en que incurren las empresas a lo largo de toda la cadena de producción, los expertos contactados para el estudio por el Politécnico de Milán recomiendan considerar también los costes de producción de utillajes, moldes y prototipos para obtener una visión lo más completa posible.
Las empresas que disponen de una impresora 3D pueden encontrar importantes ventajas, ya que contar con operarios internos competentes en el diseño y la modificación de archivos 3D permite modificar los diseños tridimensionales de los objetos en el curso de la producción, evitando la necesidad de modificar el equipo una vez producido. Un ejemplo significativo son los moldes de inyección: tener que reproducir un molde nuevo para corregir errores de producción impone unos costes energéticos muy elevados.
El caso de la carpintería metálica EFFEDIEMME
El caso de la carpintería metálica EFFEDIEMME resume muy bien el impacto que puede tener una impresora en la producción de un objeto.
EFFEDIEMME necesitaba fabricar cajas para guardar placas electrónicas. Antes las hacían de chapa utilizando procesos tradicionales como doblar y cortar.
Incluyendo la impresora Markforged X7 en sus procesos productivos, descubrieron varias ventajas:
El hecho de que una sola máquina sea capaz de realizar las funciones de tantas otras utilizadas anteriormente ha dado lugar a:
- La eliminación de las existencias de productos semiacabados.
- La reducción de los residuos de material,
- La reducción del consumo de energía en un 90%.
- La reducción de los costes de producción en un 75%, hasta 41 euros por caja
- La reducción del tiempo de producción en un 95%.
Además, al necesitar únicamente la materia prima, como polvos, resinas y filamentos, para imprimir el objeto, es posible simplificar la cadena de suministro y reducir el número de proveedores, lo que facilita a los fabricantes tratar con menos partes y gestionar menos pedidos.
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