CONSTRUYENDO UNA NUEVA DIMENSIÓN

En general se comenta que esta tecnología de impresión 3D o fabricación aditiva está todavía en pañales, pero esto está lejos de ser verdad, ya se pueden producir objetos a gran escala en diversos materiales y con impresionantes resistencias a la tensión y duración.

Existe una empresa que aprovecha esta tecnología de impresión 3D, que se llama Aecom, esta empresa está trabajando en la capital inglesa con la empresa Transport For London en un Proyecto de Modernización que tiene como objetivo aumentar la Capacidad y la Confiabilidad en las Líneas Circle, District, Hammersmith & City y Metropolitan.

El director del proyecto de Aecom, Dan Smith, comentó que “ellos Transport For London (TFL) estaban ansiosos por reducir el tiempo y los costos de instalar un sistema de señalización visual.

Analizamos la sustitución del método tradicional de pernos y tornillos y surgió el concepto de un arco que no se atornilla a ninguno de los túneles existentes”.

El concepto fue una estructura impresa en 3D, pero no cualquier estructura, sino una a gran escala que permitiera soportar el equipo de señalización.

El tamaño es de 5,5 metros de alto y 4 metros de ancho, con nuestros socios, Scaled, podemos imprimir hasta veinte metros de largo y 4 metros de ancho, y creo que es la impresora 3D más grande de Europa”, dice el ejecutivo.

La impresora 3D Scaled tiene la capacidad de imprimir en hormigón y concreto mejorado con grafeno, pero actualmente se usa para probar diferentes tipos de fibra de vidrio, compuesto y fibra de carbono.

En su totalidad, se están investigando alrededor de sesenta materiales para diferentes aplicaciones de construcción, para este proyecto de Transport For London, Aecom está trabajando en plástico reforzado con fibra de vidrio.

Usando este material liviano, la estructura de señalización puede ser llevada a su posición por solo dos personas a nivel del suelo, con la instalación completa en un turno, y cabe destacar que la instalación de las señalizaciones actuales requiere más personal, cuatro turnos y la asistencia de un elevador de tijera.

Pero en términos de Costes de Producción e instalación reducidos, ahorro de tiempo y seguridad mejorada, parece una clara victoria para la impresión en 3D.

EQUIPOS

Y en el otro extremo del espectro de la construcción, Caterpillar ha estado desarrollando sus operaciones de impresión 3D o fabricación aditiva desde 1994.

Inicialmente, esta empresa Aecom estableció Células de Ingeniería, que principalmente realizaron pura investigación, antes de pasar a la creación de prototipos y la impresión 3D de herramientas de línea de montaje, este innovador trabajo inicial le ha permitido a CAT pasar a la Producción Comercial de casi 100 componentes, con todos menos uno fabricado a partir de polímeros.

Aunque hemos avanzado mucho con este tipo de tecnología de impresión 3D o fabricación aditiva, pero no hasta el punto en que nos sentimos cómodos poniéndola, por ejemplo, en el Equipo de Seguridad o en la Fabricación en 3D de grandes piezas de metal, pero estamos haciendo una gran cantidad de investigaciones en este ámbito, e informa Don Jones, Gerente Global de Estrategia y Transformación de piezas, este desarrollo de la Impresión 3D o la fabricación aditiva en Metal y Aleaciones Metálicas se considera ahora como un paso clave para la disciplina, al menos desde una perspectiva tecnológica.

El rápido avance de esta tecnología de impresión 3D o fabricación aditiva nos ha permitido hacer lo que estamos haciendo ahora con los Polímeros, creemos que los recientes avances en metales nos darán la oportunidad de poder apoyar realmente nuestro mercado de posventa”, comenta Jones.

Un trabajo interesante en esta materia es el realizado por el Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL), en Tennessee, Estados Unidos, donde se construyó una mini excavadora completamente funcional.

Para este proyecto el laboratorio utilizó tres impresoras 3D, materiales y procesos diferentes para poder crear la Cabina de la Excavadora, el Brazo y el Intercambiador de Calor, lo que demuestra cómo se podrían integrar las disciplinas.

La Cabina de la Excavadora, que se imprimió en 3D en solo cinco horas, está hecha de un compuesto de fibra de carbono, se utilizó una aleación de aluminio para imprimir el intercambiador de calor de 5,9 kg.

En tanto, el brazo fue impreso en una sola pieza de acero, ORNL (Laboratorio Nacional Oak Ridge) usó modelos térmicos y también mecánicos para analizar dónde podrían ocurrir las Áreas de Estrés, brindando a los investigadores la información necesaria para poder determinar cómo el material debe ser depositado por la boquilla de la impresora 3D, para un máximo rendimiento, y la empresa automovilística Volvo CE es otro OEM con capacidades de impresión 3D o de fabricación aditiva bien desarrolladas.

Jasenko Lagumdzija, gerente de soporte empresarial de la empresa, señala que “Es especialmente bueno para las máquinas excavadoras más antiguas, donde las piezas desgastadas ya no se fabrican de forma eficiente con los Métodos de Producción Tradicionales. 

La producción de piezas nuevas mediante impresión 3D reduce el tiempo y los costos, por lo que es una forma eficiente de ayudar a los clientes”.

Actualmente, las piezas impresas en 3D de la empresa automovilística Volvo incluyen elementos dentro de la Cabina de la Excavadora, revestimientos de plástico y secciones de unidades de aire acondicionado.

Esta empresa usa esta tecnología de impresión 3D o fabricación aditiva para producir las piezas su propio archivo de dibujos o modelos 3D e información del producto con los que alimenta la impresora 3D, “Se asegura mucho la calidad: las piezas 3D tienen las mismas especificaciones, pasan por el mismo proceso que el original y obtienen la misma garantía, por lo que los clientes pueden estar seguros de que obtendrán una pieza genuina aprobada por Volvo”, advierte Annika Fries, gerente de marcas de posventa.

Si bien el argumento comercial para poder cambiar las piezas de repuesto que sean impreso en 3D parece abrumadoramente persuasivo, hay ciertas áreas que, en cierta medida, frenan el desarrollo.

Todos nosotros estamos tratando de perfeccionar un modelo de negocio que nos permita poder proteger nuestra propiedad intelectual, comenta Jones.

Pero si bien salvaguardar los costosos y lentos desarrollos es un tema complejo, y quizás el más difícil de resolver es el metal.

Cuando se logre la capacidad de producir metal de alta calidad en un punto de coste atractivo se generará el "Cambio de Juego" en ámbito de la industria, una vez que esto evolucione, y está evolucionando muy rápidamente, se abrirán muchas oportunidades.

Esta empresa de electrodomésticos Liebherr está avanzando a pasos agigantados en la impresión 3D o fabricación aditiva de componentes metálicos, sin embargo, al igual que muchos fabricantes y comprensiblemente, considerando las posibilidades del cambio de Paradigma Industrial la compañía es reacia a revelar mayores detalles, en sus instalaciones de Hindenburg, la división aeroespacial de Liebherr está trabajando con la impresión 3D o fabricación aditiva de titanio.

Pero a principios de este año 2018, esta empresa instaló su segunda máquina, por lo que ahora tiene una para producción y otra puramente para investigación y desarrollo, las piezas que salen de la instalación son de una calidad tan alta que han sido autorizadas por la Oficina Federal de Aviación de Alemania.

Dado el avance inexorable de la tecnología en la construcción, más temprano que tarde la industria se debe abordar varias interrogantes, incluida la necesidad cada vez menor de mano de obra.

Mientras los Automóviles Autónomos ya son una realidad, el potencial para un gran porcentaje, si no la totalidad, de los equipos de construcción que se imprimirán en 3D está claramente en el horizonte.

No es un gran salto imaginar Automóviles Autónomos construidos de forma autónoma, transportando impresoras 3D a sitios de construcción con poca o ninguna intervención humana necesaria, como por ejemplo, los Hábitats Interplanetarios planeados por la NASA serían construidos en el planeta Rojo (Marte) utilizando materiales marcianos recolectados por las Máquinas Autónomas, la idea es que los hábitats sean construidos antes de la llegada de cualquier equipo humano.

Si ya hay proyectos como estén planificados para un planeta distinto, se puede asegurar que no pasará mucho tiempo antes de que las técnicas de construcción en 3D se vuelvan comunes en el planeta Tierra.

UNA CASA AL DÍA

A principios del año 2017, Apis Corp, una Startup con Sede en Siberia, comenzó a imprimir en 3D casas en el sitio de las obras.

La firma se convirtió en una especie de sensación mediática cuando imprimió en 3D una casa de 38 m² en las afueras de Moscú en solo 24 horas, utilizando su propia impresora móvil.

Pero la estructura de estas casas se alimenta simplemente en la máquina y se dejar que funcione de forma autónoma, con solo ventanas y acabados interiores que requieren intervención humana.

La simple resistencia en la construcción de las paredes curvas que ahora se ha convertido en un diseño distintivo de la compañía, aparentemente se puede construir por tan solo US$10.000, con edificios más grandes (actualmente hasta tres pisos) también factibles.

No es de extrañar entonces que, hacia el final del año, el fondo de capital privado ruso, Rusnano Sistema Sicar, anunció que invertiría US$6 millones en Apis Cor, diciendo que no tiene ‘ningún equivalente en el mundo’.

Pero esta compañía además declaró que “esperamos que la tecnología Apis Cor haga que la construcción de casas rurales sea un 19% más barata que las casas de concreto de espuma tan pronto como el próximo año, con una reducción potencial de costos adicional de hasta un 30%”.

Apis Cor ha entrado en el desagío Printed Habitat Challenge de la NASA, con el objetivo de encontrar alojamiento adecuado para los viajeros espaciales, principalmente para la misión tripulada planeada a Marte, tal vez no sea una sorpresa encontrar que las empresas de construcción están involucradas en este desafío, incluidos los gigantes Bechtel y Caterpillar, que son los anfitriones del evento.