El estudio de la consultora internacional Deloitte, llamado 3D opportunity in the automotive industry, explica que actualmente las empresas no buscan alteraciones radicales ni en las cadenas de suministro ni en los productos. La impresión 3D se adopta para crear iteraciones de diseño, mejorar la calidad mediante la creación de prototipos rentable y crear piezas de herramientas específicas. Sin embargo, existen otras rutas de la fabricación aditiva en la automoción, que transforman los productos y las cadenas de suministro de forma más radical. La impresión 3D automotriz generará para el 2029 $9 mil millones en ingresos con la producción de piezas de uso final, en comparación con los $1,39 mil millones de 2019. Entonces, ¿hacia dónde se dirige la impresión 3D en este sector?
Acelerar la fase de diseño en el desarrollo de nuevos productos es clave en cualquier industria. Concretamente, permite a los diseñadores pasar de manera rentable por varias iteraciones antes de decidirse por el producto final. Para ello, una vez que los diseñadores han identificado una necesidad del usuario y han generado ideas para satisfacerla, desarrollan un prototipo. La siguiente etapa es probarlo para mejorar su diseño. Este proceso iterativo es también lo que llamamos creación rápida de prototipos.
Volkswagen, por ejemplo, ha estado trabajando con tecnologías de impresión 3D durante los últimos 25 años, y en 2020 invirtió en dos impresoras 3D Stratasys más. Peter Bartels, director del centro de pre-serie de Volkswagen, comentó que estas inversiones representan “capacidades adicionales que fortalecen las operaciones de impresión 3D y permiten optimizar aún más el proceso de diseño”. Además, el diseño de herramientas (agarres, plantillas y accesorios) también se puede optimizar y producir a un coste menor. Las herramientas juegan un papel importante en la línea de ensamblaje para crear productos en serie y de alta calidad. Estas aplicaciones son lo que Deloitte llama la ruta estándar actual de la fabricación aditiva en la automoción.
Una ventaja de usar la impresión 3D es la producción potencial de piezas más ligeras para que los vehículos consuman menos combustible. Así, el papel del software de diseño industrial es fundamental. A menudo incluyen herramientas de diseño generativo, optimización topológica y generación de celosía, que reducen el peso total de las piezas mientras mantienen o mejoran su función. Las piezas más ligeras suelen ser más complejas, sin embargo, esto no constituye un desafío para la fabricación aditiva. Cabe señalar que la simplificación de piezas también es posible gracias a impresión 3D, mediante la consolidación de varias piezas en un solo diseño. Por lo tanto, la complejidad del ensamblaje podría reducirse si fuera necesario producir un gran volumen de estas piezas.
La tecnología 3D también significa mayores posibilidades de personalización. De hecho, algunos fabricantes de automóviles de lujo ya la utilizan para ofrecer diseños especializados según los requisitos del cliente. En este sentido, los métodos de fabricación tradicionales no podrían ofrecer piezas únicas en plazos de entrega competitivos. El coste de producir tales piezas también sería considerablemente diferente. Además, la personalización también se puede utilizar para entregar repuestos, por ejemplo, para reparar un modelo de automóvil más antiguo.
Otro ejemplo es el grupo BMW, que en 2020 abrió un Campus de Fabricación Aditiva, no lejos de Múnich. Actualmente, opera alrededor de 50 sistemas industriales para procesar metales y plásticos. La creación de prototipos, piezas en serie, I+D y la formación de los asociados en la fabricación sin herramientas se llevan a cabo en las instalaciones. Esta inversión demuestra la confianza de BMW en las tecnologías de impresión 3D. En un año, se imprimieron en 3D alrededor de 300.000 piezas.
En los últimos años, los fabricantes de automóviles han tenido que explorar nuevos modelos comerciales para lograr el crecimiento. A medida que la industria se aleja de los motores de combustión interna, la impresión 3D surge como una solución que puede acelerar el desarrollo de piezas más ligeras para vehículos eléctricos. De hecho, el aligeramiento es fundamental para los vehículos eléctricos porque afecta directamente a la duración de la batería.
Más globalmente, casi todas las empresas del mercado están invirtiendo en tecnologías de impresión 3D para pasar a la producción de piezas más complejas y de alto rendimiento. Kevin Quinn, director de diseño y fabricación aditiva de General Motors, explica: “En promedio, hay 30.000 piezas en cada vehículo, pero no pretendemos imprimir en 3D todas ellas. En cambio, estamos siendo muy realistas. Estamos enfocados en oportunidades de producción donde podemos brindar un valor comercial para GM y para el cliente”. Por lo tanto, más allá de mejorar las capacidades generales de fabricación y reducir los costes, que ha sido la principal aplicación en el sector, aprovechamos la tecnología 3D para crear nuevos productos y permitir la transformación de la cadena de suministro.