La impresión 3D está destinada a revolucionar la fabricación europea, produciendo componentes complejos y multicapa para todo, desde juguetes y automóviles hasta turbinas eólicas y satélites.

Si 3Dimpresióncumple su promesa, cambiará fundamentalmente la forma en que se fabrican las cosas.Y también podría convertirse en el mejor amigo de todos.Imagínese si por alguna pieza rota en su hogar, simplemente pudiera hacer una nueva con la impresora de su hogar.

Gracias a los avances realizados por un equipo de investigación financiado con fondos europeos, ahora es posible imprimir piezas avanzadas para motocicletas, automóviles, aviones e incluso satélites utilizando diferentes materiales y formas y produciendo muchos menos residuos.Incluso es posible incorporar conductores eléctricos o fibras ópticas que puedan actuar como sensores.

Fabricación multicapa

Esto se debe a que la impresión 3D puede permitir que las piezas se creen capa por capa, lo que facilita la combinación perfecta, por ejemplo, de metales, plásticos, cerámicas e incluso fibras ópticas, en una sola pieza, en un solo proceso.Esto permite a las empresas fabricar piezas más inteligentes utilizando exactamente la cantidad de material necesaria, reduciendo así los residuos al mínimo.

Rudolf Gradinger, ingeniero investigador del Instituto Austriaco de Tecnología, es uno de los investigadores que contribuye a impulsar estos avances.Dirigió una iniciativa de investigación multinacional de tres años de duración llamadaMULTIDIVERSIÓNque recibió financiación de la UE para ampliar los límites de la fabricación multimaterial en 3D.

El equipo MULTI-FUN, que trabajó en conjunto durante tres años y medio hasta diciembre de 2023, incluía investigadores y socios industriales de toda Europa (Austria, Bélgica, Alemania, Polonia, Portugal, España, Suiza, Reino Unido).Su atención se centró en desarrollar materiales avanzados e innovadores listos para el mercado.La participación de nueve PYME desempeñó un papel clave a la hora de ayudar a acelerar la incorporación al mercado.

Gradinger pone el ejemplo de una pieza de avión que contiene fibras ópticas.Los investigadores construyeron la pieza capa por capa utilizando aluminio e incorporando fibras ópticas.Esto le dio "superpoderes imposibles".

"Los nervios del brazo significan que puedes sentir cuando se tuerce el brazo", dijo Gradinger."Estas fibras ópticas son como nervios y pueden detectar cuando una pieza se dobla demasiado o se daña".

Mejorar la funcionalidad también era el objetivo de Richard Kordass, ingeniero de diseño de la empresa automovilística alemana EDAG, uno de los socios del equipo de investigación.Desarrollaron manillares de moto impresos con cableado de cobre y aislamiento cerámico incorporado.

"La única manera de hacerlo es mediante la fabricación aditiva", destacó Kordass.

Se ha avanzado tanto que Rita Gomes Bola, de la Federación Europea de Soldadura en Bélgica, que también trabajó en MULTI-FUN, cree que los últimos avances han cambiado fundamentalmente la forma de trabajar de los ingenieros de diseño.

"Ahora podemos repensar cómo se diseñan las piezas de maneras que los fabricantes ni siquiera soñaron", dijo.

Apuntando a la luna

Las posibilidades de la impresión 3D se extienden a la creación de piezas de alto rendimiento para elindustria espacial.Los investigadores crearon una carcasa especial para un motor utilizado en satélites espaciales.Su carrocería de acero incorporó líneas de cobre para mejorar significativamente la gestión del calor de los propulsores eléctricos.

"Duplicamos la tasa de transferencia de calor para que el motor eléctrico ahora pueda funcionar más rápido y no calentarse tanto", dijo Gradinger, explicando que la temperatura es parte de lo que causa la fatiga de las piezas metálicas.

Las piezas dañadas pueden dejar de funcionar o necesitar reparación, lo que es prácticamente inviable cuando un satélite está orbitando la Tierra.Esto convierte a la industria espacial en una de las principales candidatas para beneficiarse de los avances de la impresión 3D.

La UE representa actualmente22%de la producción manufacturera mundial, generando un superávit comercial en bienes manufacturados de 421 mil millones de euros cada año.Por este motivo, la UE está invirtiendo en investigación para fortalecer aún más este sector.

La fabricación aditiva se considera fundamental para el futuro manufacturero de la UE y cuenta con el apoyo de varias iniciativas, incluida laHecho en EuropayFábricas del futuroasociaciones con la industria.El objetivo es impulsar la competitividad industrial de las empresas europeas en áreas como la aeroespacial, la producción de automóviles y la atención sanitaria.

Cuando la impresión 3D se introdujo por primera vez en la fabricación, se utilizó principalmente para crear prototipos.Ahora, sin embargo, ha evolucionado hasta convertirse en una parte clave del proceso de fabricación, haciéndolo más rápido y eficiente.

"Hemos pasado de la creación rápida de prototipos a la fabricación rápida", afirmó Kordass.

Las piezas impresas en 3D ya se utilizan en la industria aeroespacial y automovilística, donde ayudan a reducir el consumo de combustible.Siemens en Alemania ya imprime en 3D palas de turbinas de gas, mientras que Airbus utiliza piezas impresas en aviones comerciales para ahorrar peso y combustible.

Difundiendo la palabra

Aunque la fabricación aditiva se está convirtiendo rápidamente en parte de la producción industrial moderna, no está igualmente avanzada en toda Europa.El profesor Liviu Marsavina, vicerrector de investigación de la Universidad Politécnica de Timisoara (Rumanía), forma parte de un equipo de investigadores europeos que han estado trabajando arduamente para difundir más ampliamente los conocimientos sobre impresión 3D en toda la UE.

Marsavina, profesora de resistencia de materiales y mecánica de fractura, coordinó una iniciativa financiada por la UE llamadaSIRAMMque se desarrolló de 2019 a 2023.

Conectó a investigadores de Rumania con investigadores del Instituto de Física de Materiales de la Academia Checa de Ciencias (IPM) en Brno, Chequia, la Universidad de Belgrado en Serbia, la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología y la Universidad de Parma en Italia..Su objetivo era crear un centro de excelencia en fabricación aditiva en Europa del Este.

Los intercambios académicos ayudaron a crear una red que ha perdurado más allá del final del proyecto.

"Ahora tenemos una red en la que sabemos dónde podemos resolver diferentes tipos de problemas", afirmó Marsavina.Mientras tanto, las empresas de Rumanía, Serbia y Chequia también son más conscientes defabricación aditivaexpertos y equipos a la vuelta de la esquina.

Para Marsavina, el rápido avance de la impresión 3D plantea potencialmente nuevos problemas relacionados con la seguridad.

"La gente está avanzando hacia el uso de la impresión 3D para construir no sólo piezas pequeñas, sino también estructuras más grandes con formas más complejas. Es necesario saber más sobre las propiedades y la confiabilidad de estas nuevas estructuras", afirmó.

El equipo de investigación trabajó para abordar estos problemas a través de investigaciones del mundo real, en colaboración con sus socios académicos y representantes de la industria interesados ​​en la impresión 3D.

La tecnología, predice Marsavina, se extenderá a muchas otras industrias e incluso a los hogares.

"Algún día podríamos tener una impresora 3D en nuestros hogares para poder reemplazar las piezas rotas simplemente imprimiéndolas uno mismo".