Las impresoras 3D o manufactura aditiva es una innovación tecnológica que está cambiando la forma de fabricar bienes de manera muy significativa. Para un país como México esta tecnología puede ser tanto prometedora como inquietante.
Este proceso consiste en imprimir por capas objetos en tres dimensiones usando uno o más materiales, y dirigido por un programa digital que puede personalizar la producción de un bien de acuerdo a las necesidades específicas del consumidor. Es una modalidad productiva que avanza rápidamente. Según Statista[1] la expansión de ventas de impresoras 3D a nivel mundial es muy acelerada: de 219,168 unidades en 2015, pasó a 455,772 en 2016 y estiman que para 2020 esta cifra será de 6,700,000.
Esta tecnología podría ayudar a integrar más las cadenas de valor en el país, hacer sus propios diseños a costos antes inimaginables, diversificar sus mercados y destinar más productos al mercado nacional, al no tener que producir a grandes escalas. Con inversiones de poca envergadura, las empresas pueden fabricar sus propios instrumentos, pueden flexibilizar su gama de productos, entre otras cosas. Sin embargo, esta tecnología también está facilitando la producción de bienes a menores costos en los países de origen de las empresas extranjeras, lo que está facilitando la repatriación de ellas.
El impulso a la introducción cada vez más rápida de las impresoras 3D ha provenido de su abaratamiento a raíz de la expiración de las patentes que protegían estas invenciones que datan de los años ochenta. En 2009, por ejemplo, expiró la patente del proceso de modelado por deposición hundida que emplea filamentos plásticos. [2] También el acceso cada vez mayor a hardware y software de fuentes abiertas (open source) ayuda a replicar y mejorar colaborativamente esta tecnología. Existen impresoras 3D de fuentes abiertas para imprimir las propias impresoras, lo que hace accesible contar con la maquinaria misma.
Las impresoras 3D están generando innovaciones disruptivas en muchos sentidos, pues alteran ciertos paradigmas básicos de la producción manufacturera considerados centrales hasta hace poco: (a) la escala mínima de producción eficiente es prácticamente inexistente con esta tecnología y (b) las economías de alcance[3] ya no son estrictamente necesarias para diversificar la producción.[4] En otras palabras, no se necesita contar con un gran capital para empezar una empresa que pueda ser rentable, ya que se puede producir un bajo volumen de bienes, o productos individualizados según necesidades específicas, sin necesidad de que su costo de producción se eleve por ello.
El uso actual de tecnología de impresoras 3D se aplica mayormente en la fabricación de prototipos en forma mucho más rápida, más flexible y menos costosa que de forma tradicional. Ésta es una aplicación bastante generalizada que acorta mucho el tiempo que transcurre entre el diseño y la producción a las empresas manufactureras. Una de las limitaciones para utilizar más intensivamente esta nueva forma de producir ha sido la escala que, si bien tiene las ventajas señaladas, no puede igualar la velocidad de producir en serie de la manufactura tradicional, ni producir grandes piezas, pero ello está cambiando rápidamente.[5] Se está avanzando, por ejemplo, a través de la robotización de las impresoras 3D y la rapidez con la que se imprime cada pieza. De todas formas, esta modalidad de producción no ha alterado aún de manera significativa las cadenas productivas, aunque ya comienzan a acortarlas y simplificarlas.
Vale la pena observar la cadena de valor y la impresión 3D en la industria automotriz de México, dado que es el sector manufacturero que está más integrado regionalmente en América del Norte, que ha tenido una gran dinámica en los años recientes y que es uno de los sectores en los que esta tecnología ha tenido un fuerte avance. Se calcula que el 30% de las ventas de la industria mundial de impresión 3D van dirigidas a la industria automotriz, especialmente para diseño y prototipos, siguiéndole el sector aeroespacial y de defensa, con el 17,8%, la industria de diseño e impresión de componentes para procesos de ensamblaje (7,5%) y el rubro de arquitectura y diseño (6,9%).[6]
La impresión 3D puede introducir mejoras transversales muy importantes en el sector automotriz (pero aplicable también al aeronáutico y otros). El uso de impresoras 3D para prototipos, por ejemplo, reduce el tiempo de arranque inicial de la producción de un nuevo modelo de automóvil. Esta tecnología también contribuye a fabricar automóviles más livianos que economizan combustible y, por tanto, más amigables con el medio ambiente. Hay innovaciones muy importantes como incorporar cables eléctricos integrados en estructuras huecas (como proceso simultáneo y no en etapas), entramados livianos y con estructuras geométricas complejas que no podrían realizarse con sistemas de producción tradicional. Algunas impresoras 3D están combinando materiales, que a su vez forman nuevos materiales con propiedades superiores a los que existían (más fuertes que los metales tradicionales, por ejemplo), haciendo más resistentes, eficientes y seguros los automóviles.[7]
La impresión 3D se está empleando también para producir la herramienta que la empresa automotriz necesita en la fabricación de los vehículos, especialmente en su ensamblaje. Esto es un gran ahorro porque se fabrican las herramientas con las especificaciones exactas para cada modelo, mejorando su eficiencia, ahorrando material, y contando con ellas en forma mucho más rápida que cuando se subcontrata su producción.
Algunas automotrices están buscando producir la cantidad de partes de autos que realmente se necesitan, en lugar de hacer grandes producciones que deben almacenarse y transportarse. Audi, por ejemplo, ha cambiado su propia cadena de valor interna. Ha colocado impresoras 3D en diferentes partes del mundo con lo cual ha eliminado la sobreproducción de algunas partes, y actualmente las imprime de acuerdo a la demanda en el mercado (cercano).[8]
Asimismo, se está explorando la utilización de MA para producir piezas de repuesto en el mercado de postventas y satisfacer así la demanda específica de estos, sin tener que manejar grandes inventarios o elevados costos de transporte y almacenamiento de ellos.
Las impresoras 3D están empezando a consolidar partes de automóviles combinando subensamblajes en una sola pieza, con lo cual reduce la etapa de ensamblaje en la cadena productiva, acortándola. Si se considera que cada automóvil puede llegar a contar con decenas de miles de partes (si se desagrega hasta el último tornillo), sintetizar las partes en un menor número de ellas, puede simplificar mucho la producción de estos vehículos y se reducen las posibilidades de error en su armado. Delphi, por ejemplo, que es un proveedor de la industria automotriz de primer nivel, está usando fusión selectiva por láser (FSL), el cual derrite y fusiona polvo metálico a través de impresión 3D, para producir surtidores de diesel de aluminio en una sola pieza, eliminando así el gran número de componentes que necesitaban para integrar esta pieza originalmente. Muchas otras mejoras están ya en operación o en puertas, como gestión de fluidos: a través de bombas y válvulas impresas en aleaciones de aluminio.[9] [10]
El potencial para el uso de impresoras 3D en México en el sector automotriz y aeroespacial, entre otros, es mayor al que existe y las posibilidades se multiplican en la medida en que avanza la tecnología. Una mayor presencia de México en las CGV en sus segmentos de más valor agregado, por ejemplo, en diseño, podría verse facilitado considerablemente por este instrumento que ya emplean algunas empresas. Pero también las impresoras 3D ayudan a producir dentro de la propia cadena de valor productos que normalmente se adquieren fuera de ella. Las herramientas empleadas en la producción en los sectores mencionados, pueden ahora elaborarse en forma más eficiente y a mucho menor costo dentro de la propia empresa. México es el tercer importador de herramentales a nivel internacional, detrás sólo de Estados Unidos y China y tiene un gran déficit (1,700 millones de dólares en 2017) en este rubro, pero podría sustituir importaciones con esta tecnología y dar oportunidad a la industria en México de fabricar estos insumos con la tecnología 3D.[11]
El otro lado de la moneda es que esta tecnología puede facilitar el regreso de procesos de producción instalados en México a sus países de origen, pues la ventaja de salarios bajos mexicanos se vuelve irrelevante al sustituirse la producción masiva por una de baja escala, orientada a una demanda final diversificada y atomizada. También la robotización y diversos mecanismos como las máquinas de control numérico computarizado (CNC), pueden apoyar el regreso de partes de la cadena de valor a los países fabricantes de equipos originales (OEM). Es momento, por tanto, de conocer más a fondo esta tecnología y aprovecharla en México para diversificar la producción, agregar mayor valor a sus bienes, incluyendo el diseño de ellos, y generar más producción destinada al mercado nacional, además del internacional.
Referencias:
[1] The Statistics Portal, 3D printers-worldwide unit shipments 2015-2020, https://www.statista.com/statistics/370297/worldwide-shipments-3d-printers/
[2] Mariano Fressoli y Adrian Smith, Impresión 3D y Fabricación Digital, ¿Una nueva revolución Tecnológica?, Integración y Comercio, BID e INTAL, http://www19.iadb.org/intal/icom/notas/39-18/#_ftnref4
[3] El concepto de economías de alcance se refiere a las ventajas en costo que deriva de la producción conjunta de varios bienes o servicios.
[4] Craig A. Giffi, Bharath Gangula, Pandarinath Illinda, “3D opportunity for the automotive industry Additive manufacturing hits the road”, Deloitte, 19/05/2014 https://www2.deloitte.com/insights/us/en/focus/3d-opportunity/additive-manufacturing-3d-opportunity-in-automotive.html#endnote-sup-9
[5] “Adidas y Carbon, la tecnología 3D más veloz hasta ahora, firmaron una sociedad para crear zapatillas con fabricación aditiva, las FutureCraft 4D. Al utilizar la tecnología Digital Light Synthesis de Carbon, las empresas quieren fabricar 100.000 pares de zapatillas para 2019”, Las noticias que marcaron la impresión 3D en 2017, 3Dnatives, el sitio de la impresión 3D, https://www.3dnatives.com/es/noticias-impresion-3d-en-2017-271220172/
[6] “La industria 3D toma forma”, Conexión Intal, 2017, http://conexionintal.iadb.org/2017/06/02/la-industria-toma-forma/
[7] Craig A. Giffi, Bharath Gangula, Pandarinath Illinda, op. cit.
[8] 3D Printing Industry, https://3dprintingindustry.com/news/3d-printing-automotive-industry-2-82838/
[9] Blog de HXX, http://hxx.es/2014/10/27/aplicaciones-de-la-fabricacion-aditiva-industria-automotriz/
[10] Craig A. Giffi, Bharath Gangula, Pandarinath Illinda, op. cit.
[11] “Tres oportunidades a la vista en la proveeduría automotriz”, Manufactura, 22/06/2017, http://www.manufactura.mx/automotriz/2017/06/22/3-oportunidades-a-la-vista-en-proveeduria-automotriz
Muy interesante e importante este rubro de la industria y la economía. Debería tomar este estudio la SECRETARIA DE ECONOMÍA, para promover a las empresas que puedan desarrollar la producción industrial en los diferentes campos de la industria.
Felicitaciones a la maestra Schatan.