La manufactura additiva, comunament coneguda com a impressió 3D, ha transformat el panorama de la fabricació en diverses indústries, des de l'automoció fins a l'aeroespacial i la mèdica. A diferència dels mètodes tradicionals de fabricació, com la mecanització o la fosa, que requereixen l'eliminació de material per crear una peça, la manufactura additiva construeix objectes capa per capa a partir d'un disseny digital. Aquest enfocament no només permet una major flexibilitat en el disseny, sinó que també redueix els residus de material, accelera els temps de producció i facilita la personalització de productes. A més, la capacitat de produir geometries complexes que abans eren impossibles o costoses de fabricar ha obert noves possibilitats en el desenvolupament de productes innovadors. En aquest context, la manufactura additiva es presenta com una eina clau per a la innovació i eficiència en la producció moderna.

Des de fa més de 15 anys la Fundació Centre CIM, més coneguda com a CIM UPC, ha estat treballant en el desenvolupament de les tecnologies de manufactura additiva, bé desenvolupant tecnologia pròpia, bé incorporant tecnologia disponible. I dins d'aquestes tecnologies, en els últims dos anys s'ha reforçat en els camps de més creixement, i també més prometedors, com són els de la impressió 3D metàl·lica. La capacitat d'usar aliatges metàl·lics avançats, com acer inoxidable, titani, alumini i coure, ha permès la creació de components amb propietats específiques que compleixen amb els rigorosos requisits d'indústries com l'aeroespacial, automotriu, energètica i mèdica. A més, aquesta tecnologia redueix les deixalles de material i pot optimitzar els dissenys per maximitzar el rendiment de les peces, fins i tot en estructures internes complexes. Gràcies a la manufactura additiva, s'obren noves possibilitats per a la fabricació de peces lleugeres, resistents i d'alt rendiment, reduint alhora els terminis de producció i els costos associats amb mètodes convencionals.

Les tecnologies que incorpora CIM UPC són les conegudes com de "Direct Energy Deposition" (DED), i les de "Powder Bed Fusion" (PBF). En la primera, es pot emprar, entre d'altres, un arc elèctric o una font làser com a font de calor per fondre el fil metàl·lic d'aportació. CIM UPC ha desenvolupat una tecnologia amb arc elèctric TIG i amb aplicació de doble fil metàl·lic, la qual cosa augmenta el rendiment del procés en un factor 2 o permet fabricar aliatges in situ a voluntat. L'altra tecnologia, adquirida en aquest cas, és de MELTIO M600, en el qual es fa servir un capçal làser blau, el qual, permet una major absorció energètica dels metalls que presenten problemes d'absorció de la radiació làser (com ara alumini i coure). En el cas de la tecnologia PBF, s'ha adquirit una SAMYLABS ALBA300. En aquest cas el material de partida és pols de grandària molt fina, de l'ordre de 20 micròmetres, el qual va sinteritzant per aplicació directa d'una font làser, i tot en un ambient d'atmosfera protegida d’Argó.

CIM UPC posa aquestes tecnologies a disposició de les empreses per dur a terme projectes demostradors, projectes de testatge tecnològic, i projectes de viabilitat tecnicoeconòmica, acompanyant, en el cas dels metalls, de totes les capacitats de caracterització mecànica i microestructural que la mateixa Universitat Politècnica de Catalunya pot oferir. A la mateixa pàgina web de CIM UPC es pot trobar la manera de contactar amb nosaltres. www.cimupc.org

La viabilitat futura de la manufactura additiva és molt prometedora, especialment amb els avenços tecnològics que estan ocorrent en aquest camp. A mesura que la impressió 3D madura, s'espera que jugui un paper cada vegada més important en diverses indústries. Algunes raons clau algunes ja enunciades per donar suport a aquesta viabilitat futura són:

1. Innovació en materials: La recerca i el desenvolupament de nous materials, incloent-hi metalls, plàstics i compostos avançats, amplien contínuament les possibilitats de la manufactura additiva. Els materials metàl·lics, en particular, estan millorant quant a les seves propietats mecàniques, tèrmiques i de resistència, cosa que obre la porta a aplicacions crítiques, com components per a la indústria aeroespacial, mèdica i de defensa.
2. Personalització i disseny complex: La capacitat de fabricar geometries complexes i personalitzades que no són possibles amb mètodes tradicionals està portant la manufactura additiva a sectors on la personalització és essencial. Això es reflecteix en la creació de pròtesis personalitzades, peces de recanvi en la indústria automotriu i peces d'aeronaus més lleugeres i resistents.
3. Eficiència en la producció: A mesura que les tecnologies d'impressió 3D milloren, els temps de producció s'escurcen i la fabricació de peces es fa més eficient, la qual cosa pot reduir els costos operatius. La manufactura additiva també permet la producció "sota demanda", la qual cosa disminueix la necessitat de mantenir inventaris grans i redueix els residus de materials.
4. Sostenibilitat: La reducció de deixalles i de la petjada de carboni és un dels principals avantatges de la manufactura additiva. Com que la fabricació és additiva (s'afegeix material en lloc de treure'l), l'ús de materials és molt més eficient. A més, algunes investigacions estan explorant l'ús de materials reciclats, la qual cosa podria augmentar encara més la sostenibilitat d'aquest procés.
5. Desenvolupament de noves aplicacions: La manufactura additiva està permetent la creació de productes completament nous que no podrien ser fabricats mitjançant mètodes convencionals. Això inclou des d'estructures lleugeres i optimitzades fins a dispositius amb característiques molt específiques, com porositat controlada o estructures internes complexes per millorar l'eficiència dels components.
6. Automatització i Digitalització: A mesura que la manufactura additiva s'integra amb tecnologies com la intel·ligència artificial, l'automatització avançada i l'anàlisi de dades, serà més fàcil optimitzar els processos de producció i adaptar-los a diferents demandes del mercat, millorant la rendibilitat i la competitivitat.

En resum, la manufactura additiva té un futur brillant i sembla estar en el camí correcte per convertir-se en una tecnologia essencial en la fabricació moderna, especialment quan es tracta de la producció de peces metàl·liques i personalitzades. Tot i que hi ha desafiaments, com la millora de la velocitat i la qualitat en grans volums de producció, la tendència cap a la seva adopció en sectors industrials clau continua creixent, cosa que garanteix un impacte durador i transformador en la manufactura global. I CIM UPC és aquí per acompanyar les empreses en la introducció d'aquestes tecnologies que han arribat per quedar-se. CIM UPC a més, i en especial en el cas de pimes, pot ajudar a aconseguir finançament per al testatge tecnològic mitjançant diverses iniciatives de les administracions públiques, oferint assessorament personalitzat a les empreses.

Dr. José María Cabrera

Director General Fundació Centre CIM