La impresión 3D destaca por su capacidad de minimizar el uso de recursos al fabricar solo lo necesario. A diferencia de los procesos convencionales, que suelen generar grandes cantidades de residuos al moldear o cortar materiales, la fabricación aditiva utiliza únicamente la materia prima indispensable para construir cada objeto.
La fabricación aditiva (FA) produce un producto de formas complejas a partir de sus datos, capa por capa, con alta precisión y mucho menos desperdicio de material. En comparación con el proceso de fabricación convencional, las tecnologías de fabricación aditiva ofrecen numerosas ventajas ambientales. La más importante es el menor desperdicio de materia prima y el uso de materiales nuevos e inteligentes. Se centra en la producción de un componente con un menor desperdicio de material, consumo de energía y emisiones de la máquina. A medida que más empresas buscan fortalecer su huella ecológica, la sostenibilidad en la FA cobra impulso. Los líderes visionarios de la industria instan continuamente a sus empleados a encontrar nuevas formas de reducir los desperdicios, mejorar el entorno de fabricación de sus empleados y encontrar formas innovadoras de utilizar nuevos materiales para ser más sostenibles. El crecimiento de componentes, bienes y servicios de valor añadido es resultado de estas iniciativas. Si bien la fabricación aditiva y el dominio tecnológico se están consolidando en industrias cruciales, sus ventajas en materia de sostenibilidad son evidentes en el panorama productivo actual. El objetivo principal es identificar los beneficios ambientales de las tecnologías de fabricación aditiva frente a la fabricación convencional. Las industrias ahora pueden elegir las tecnologías más adecuadas para cumplir con sus objetivos ambientales.
La situación
Hoy en día, la fabricación contemporánea requiere un alto consumo de energía, lo que produce una cantidad masiva de residuos y emisiones. Es necesario reducir este nivel de emisiones y revertir el proceso del cambio climático. Las tecnologías de fabricación aditiva (FA) comprenden la impresión 3D, el escaneo 3D y el software asociado, personalizado e independiente. En varios aspectos, la fabricación aditiva es considerablemente más sostenible que los métodos de fabricación convencionales y más respetuosa con el medio ambiente. Por lo tanto, la industria está aprendiendo a adaptarse a las tecnologías de FA para producir diversos productos a través de la investigación y el desarrollo. Así, para maximizar nuestro impacto ambiental colectivo a nivel internacional, las industrias basadas en FA están bien posicionadas para promover la sostenibilidad. Los principios de la sostenibilidad se utilizan para minimizar, reutilizar y reciclar.
Es necesario trabajar con la industria en toda la cadena de valor y pasar de las ilusiones a resultados impactantes. Esto ayudará a construir estrategias y objetivos sostenibles. La gestión industrial debe considerar a múltiples partes interesadas, empleados, clientes, proveedores, sociedades, gobierno, organizaciones sin fines de lucro, certificación, instituciones educativas y otros. Durante la pandemia de COVID-19, estas tecnologías abordaron eficazmente la escasez de la cadena de suministro médico y los desafíos logísticos. Proporcionó a hospitales e instalaciones de atención médica a nivel local y global materiales vitales, como protectores faciales personalizados, hisopos de prueba y componentes de equipos médicos. Al usar FA, la industria aprovechó la solución de los problemas del coronavirus para marcar la diferencia, salvar vidas y brindar sostenibilidad para salvar nuestro mundo.
Es posible integrar muchos componentes en un elemento de una sola pieza de arquitectura generativa. Esta integración también simplificará todo el proceso de producción al eliminar el ensamblaje posterior y reducir la cantidad de material. En comparación, la consolidación de piezas garantiza que los suministros de fabricación y la cadena de suministro tengan menos elementos de almacenamiento. La elección de productos influye directamente en la sostenibilidad de las industrias. Los diseñadores pueden explorar diferentes materiales a través de diseños generativos, determinando cuál podría funcionar mejor para el material y el diseño. También simplifica el proceso de diseño e ingeniería mediante simulación en la nube para evaluar la fatiga, medir la tensión, etc. Elimina la necesidad de prototipos físicos iterativos que ahorran tiempo, desperdicio y recursos. En comparación, estas economías generalmente se consideran ambientalmente sostenibles.
Dada la creciente importancia de las preocupaciones ecológicas y la popularidad de las regulaciones ambientales, el crecimiento sostenible continúa con una producción respetuosa con el medio ambiente. La eficiencia ecológica es fundamental para la sostenibilidad, y cualquier reducción en el consumo de energía y materiales puede contribuir a la reducción del calentamiento global. Las impresoras 3D permiten fabricar automáticamente productos personalizados, perfectamente adecuados para la aplicación requerida. Estos productos ofrecen un rendimiento ambiental excepcional y estándares más altos.
La tecnología FA conecta una capa con otra, otra capa, y así sucesivamente. Comienza con archivos digitales, como archivos CAD o salida de escaneo 3D de un objeto existente. Produce objetos físicos utilizando la entrada de materiales en forma de alambre, polvo, etc. Proporciona un estímulo emocionante y comparte altas expectativas. Esta tecnología proporciona prototipos rápidos avanzados, que pueden fundir e imprimir metales y alimentos. Sin embargo, en los últimos años, esta tecnología innovadora es asequible para uso doméstico. La tecnología FDM puede fabricar objetos de bajo costo y amplía la longevidad de los bienes más allá de los límites del fabricante. Las impresiones 3D ayudan también a eliminar el factor que afecta la obsolescencia de los productos.
Necesidad de la FA
Existe una necesidad de un entorno sostenible en las industrias de fabricación que impacta positivamente y mejora la eficiencia laboral. La fabricación aditiva abre nuevas posibilidades y proporcionará nuevas opciones para satisfacer esta necesidad constante. El mejor uso posible de la FA es producir productos que ningún otro proceso de fabricación puede lograr. La FA permite la impresión de diseños novedosos con menos piezas y menos desperdicio. La FA elimina las desventajas de los materiales rígidos e inflexibles al utilizar materiales que pueden imprimirse según la especificación deseada. A diferencia del mecanizado y otras técnicas de fabricación sustractiva, la FA utiliza solo el material necesario para crear el componente, minimizando significativamente el desperdicio. La demanda energética se reduce al no generar desperdicio.
El alto grado de automatización, libertad de diseño y control del software de impresión 3D permite alcanzar niveles de precisión imposibles de alcanzar con muchas otras tecnologías. Dado que las máquinas controlan todo el proceso de FA, se ahorra mucho tiempo en la transferencia de datos. Es posible una creación de prototipos más rápida y, en consecuencia, unas pruebas de concepto más rápidas. Una impresora 3D crea un componente completo sin herramientas, eliminando la dependencia de accesorios y reduciendo el tiempo de producción. Además, dado que la mayor parte del proceso de fabricación está automatizado, se reduce la necesidad de intervención manual. Esto reduce los costes laborales y fomenta la contratación de trabajadores menos cualificados.
La FA permite mejoras inmediatas en el diseño del producto o en los procesos de producción. Un fallo en el diseño del producto en otros métodos de fabricación también requiere procesos de fabricación significativos para corregirlo. Dado que la FA suele utilizar una sola materia prima y puede gestionarse digitalmente, simplifica los ajustes, facilitando la optimización del producto. La calidad del material, la orientación de las piezas dentro de la plataforma de construcción y la calibración del sistema son posibles causas de este problema. Es necesario determinar, supervisar y gestionar todos los parámetros del proceso de fabricación de los componentes de FA para garantizar la compatibilidad entre las piezas. La fabricación aditiva también puede utilizarse para crear fuentes de energía renovables.
Sostenibilidad ambiental en la industria de fabricación
La fabricación sostenible promueve actividades ecoeficientes para minimizar la contaminación y alienta las innovaciones sostenibles emergentes. La fabricación sostenible también se conoce como fabricación verde, con el objetivo de lograr actividades que impactan la arquitectura, el diseño de procesos y los conceptos de productos. También es altamente competitiva y de alto consumo de energía en el sector de automoción. Las industrias están tomando medidas activamente para aumentar la productividad y minimizar el desperdicio. La producción sostenible puede ser altamente económica. Disminuye el uso de energía, reduce el tiempo de procesamiento y minimiza el desperdicio y los materiales inútiles. El principal beneficio es mejorar el rendimiento de nuestras instalaciones y procesos. Es más confiable y automática, lo que brinda protección contra riesgos.
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