Electrónicos impresos en 3D listos para el desafío: Úsela para mitigar el riesgo de la cadena de suministro

La impresión de componentes electrónicos con técnicas de fabricación por adición —coloquialmente conocida como impresión 3D— ha sido posible por algún tiempo —pero el costo, la velocidad y la falta de soporte de infraestructura la relegaron en gran medida a unas pocas aplicaciones agradables, como el mantenimiento y la reparación (MRO) posventa. Sin embargo, ahora, el mercado de impresión 3D para electrónicos está explotando, ya que su capacidad para imprimir piezas como apoyo a la fabricación y para resolver los problemas de la cadena de suministro se está haciendo realidad.

La impresión 3D permite la producción de formas complejas (funcionales) con menos material que los métodos de fabricación tradicionales. Además, las organizaciones de impresión 3D están ofreciendo más materiales (desde plásticos resistentes hasta metales), mejores tecnologías de impresión y métodos de entrega innovadores. Ahora, los posibles mercados son amplios y profundos, e incluyen los mercados de clientes, automotrices, aeroespaciales, médicos/dentales, entre otros.

Mercado creciente

Aunque los cálculos difieren, la comunidad de analistas coincide en que la impresión 3D de electrónicos es un mercado que crecerá rápidamente. Por ejemplo, DataM Intelligence en julio de 2021 predice un índice de crecimiento anual de casi 40 % entre 2019 y 2026¹ (Figura 1).

Figura 1: La tecnología de impresión 3D puede ayudar a los fabricantes de electrónicos a abordar los ciclos cortos de vida útil del producto y los problemas de tiempo de salida al mercado; además, responde al deseo de los consumidores de una mayor personalización de los productos. (Fuente de imagen: DataM Intelligence)

Mientras tanto, SmarTech Analysis calcula que las ventas de hardware aditivo, materiales, software y servicios tercerizados alcanzaron el 18 % (hasta $10.6 mil millones) en 2021 en comparación con el mismo período en 2020. El mercado de impresión 3D en metal creció 16 % y alcanzó $3.9 mil millones, mientras que el mercado de polímeros creció 13 % y alcanzó $5.9 mil millones.²

“La claridad y el contexto son extremadamente importantes al considerar los datos del mercado de impresión 3D”, afirma Scott Dunham, vicepresidente ejecutivo de investigación de SmarTech Analysis. “Nuestras cifras principales incluyen solamente hardware aditivo, materiales, software y servicios tercerizados.” Las cifras no incluyen el equipo auxiliar utilizado en la producción de fabricación por adición ni los ingresos de contratos de servicio obtenidos de las máquinas vendidas. “Incluso sin estos mercados periféricos, los datos del mercado principal de la industria de impresión 3D reflejan una tendencia en alza histórica muy constante”, agrega.

Figura 2: Es probable que el mercado total de fabricación por adición crezca hasta $50.8 mil millones para 2030, de acuerdo con SmarTech. (Fuente de imagen: SmarTech)

3D en la fabricación real

Los beneficios de tener la capacidad para imprimir piezas en 3D son muchos. En momentos en los que los desafíos y la escasez de las cadenas de suministro están en primer plano, la tecnología coloca el suministro en el punto de fabricación, lo que mejora la flexibilidad y la resiliencia de la cadena de suministro. Incluso hay un argumento de sostenibilidad: además de reducir el costo de inventario y el tiempo de envío, se reducen las emisiones ligadas al envío.

La industria automotriz ya ha empezado este camino. En el último verano, Volkswagen anunció que estaba usando impresoras 3D en la producción de automóviles.³ Se está aplicando un proceso —conocido como inyección de aglutinante— para fabricar componentes en la planta principal de la empresa en Wolfsburg, Alemania. La empresa lo explicó de esta manera: Aunque en la impresión 3D convencional se usa un láser para construir un componente capa por capa a partir de polvo metálico, en el proceso de inyección de aglutinante se usa un adhesivo. Luego, se calienta y se le da forma al componente metálico derivado. El componente de inyección de aglutinante permite reducir costos y aumentar la productividad —y los componentes pesan solo la mitad de lo que pesan los que están hechos de acero laminado—.

Figura 3: Dos empleados de Volkswagen verifican la calidad de las piezas estructurales producidas mediante el proceso de inyección de aglutinante para la producción de automóviles, frente al prototipo de impresora especial del centro de impresión 3D de alta tecnología en Wolfsburg. (Fuente de imagen: Volkswagen)

Mientras tanto, los proveedores de impresión 3D están siendo muy ingeniosos en la forma de aprovechar la tecnología de impresión 3D de maneras inteligentes. Por ejemplo, Roboze, que desarrolla tecnología de impresión 3D para superpolímeros y compuestos dirigidos a mercados verticales de alta intensidad, está trabajando en la creación de una red de piezas 3D; los fabricantes que tienen sus propias impresoras 3D pueden ofrecer su tiempo de inactividad no usado a otras empresas locales que no tienen impresoras 3D en sus instalaciones. Aunque esto todavía está en las primeras etapas, me sorprendió por ser un tipo de mentalidad lista para usar, donde todos salen ganando, que podría impulsar el crecimiento del mercado de la impresión 3D aún más.

Las tecnologías de impresión 3D (fabricación por adición) de la actualidad están ofreciendo resultados precisos y repetibles que cumplen con los estándares de aplicaciones uniformes de alto rendimiento, como las aplicaciones aeroespaciales o de defensa. Además, la impresión en volumen es cada vez más factible, y las nuevas ideas sobre cómo usar de la mejor manera las herramientas de impresión 3D disponibles están sumándose a su capacidad potencial para eliminar las imperfecciones de la cadena de suministro y apoyar los esfuerzos de sostenibilidad.

Por ejemplo, DigiKey actualmente ofrece servicios de impresión 3D  a su base de clientes en varias tecnologías y materiales, con una amplia gama de formatos de archivo.

Referencias:

1: https://www.datamintelligence.com/research-report/3d-printed-electronics-market

2: https://www.smartechanalysis.com/news/additive-manufacturing-industry-grew-18-percent-in-2021-to-10-6b-reports-smartech-analysis-projects-50-8b-by-2030/

3: https://www.volkswagen-newsroom.com/en/press-releases/volkswagen-plans-to-use-new-3d-printing-process-in-vehicle-production-in-the-years-ahead-7269