Como parte de nuestra serie “¿Cuáles son las ventajas de la impresión 3D?“, vamos a examinar más detenidamente cada uno de nuestros diez factores principales. En este artículo exploramos hasta qué punto la fabricación aditiva puede presumir de ser “sostenible”.
El tema de la “fabricación ecológica” es complejo y, del mismo modo que en la producción de coches eléctricos, hay muchos niveles en lo que puede o debe definirse como “sostenible”: el producto final puede tener unas credenciales ecológicas impresionantes para el usuario final, mientras que algunos aspectos de su producción pueden tener un impacto medioambiental similar al de un motor de combustión interna convencional.
A pesar de la demonización del plástico en la última década, la impresión 3D es intrínsecamente sostenible en muchos aspectos y puede, si se utiliza de forma inteligente, reducir los residuos, localizar la producción y aumentar el reciclaje.
Sin embargo, la idea de que la impresión 3D es la cúspide de la fabricación ecológica está muy lejos de la realidad. Un estudio elaborado por la Universidad de Loughborough, en el Reino Unido, demostró que, en realidad, el uso de láseres y calor durante el proceso de impresión significa que el consumo de energía es extremadamente alto, mucho mayor, de hecho, que el de las tecnologías convencionales con las que suele compararse.
Uso del material
Sin embargo, existe el argumento de que esto se ve compensado por el uso mínimo de material. La impresión 3D suele requerir mucho menos material que un proceso tradicional, ya que sólo utiliza el material necesario para construir la pieza (más una pequeña cantidad de material de sacrificio). La fabricación sustractiva elimina grandes cantidades de materiales que luego se desperdician.
Diseño optimizado
Con la impresión 3D, los ingenieros pueden ahora optimizar los diseños para reducir aún más la cantidad de material necesario sin afectar a la resistencia o integridad de la pieza, especialmente mediante el uso de herramientas automatizadas de optimización del diseño. Por ejemplo, las características de diseño como las celosías y las estructuras de nido de abeja reducen significativamente el material y, por tanto, el peso total de un componente, al tiempo que conservan la resistencia necesaria para funcionar. Se trata de un factor importante para los sectores automovilístico y aeroespacial, donde una reducción del peso repercute directamente en el consumo de combustible. Autodesk realizó una prueba de concepto en 2020 amalgamando los métodos tradicionales de fundición e impresión 3D, produciendo un prototipo de armazón de asiento de avión de clase turista que era, de media, un 54% más ligero que sus homólogos convencionales. Estos asientos ahorraron colectivamente hasta 63 toneladas de combustible por avión en el Airbus A380, reduciendo las emisiones de carbono en 126.000 toneladas en el mismo periodo (¡equivalente a retirar 80.000 coches de la carretera durante un año!). Como en este ejemplo, la impresión 3D tiene la capacidad única de consolidar múltiples piezas en menos componentes, o incluso en uno solo, lo que significa menos ensamblajes, menos fijaciones y una ruta más sencilla hacia el reciclaje. En un momento en que el sector de la aviación está sometido a presiones para reducir las emisiones, las rutas hacia aviones ligeros y con menos combustible son las más buscadas.
Emisiones de distribución
Hasta que no exista el “santo grial” de las impresoras “plug and play” y que se adapten a múltiples materiales a un precio aceptable, la visión de la construcción bajo demanda in situ aún no ha llegado. No obstante, los acontecimientos de los últimos 18 meses han hecho que las empresas empiecen a replantearse ser iamente las cadenas de suministro, allanando el camino a las oficinas de servicios especializados que eliminan las pruebas y tribulaciones de hacer funcionar maquinaria compleja. La capacidad de imprimir piezas en cualquier lugar, y en una fábrica relativamente pequeña, teóricamente podría reducir significativamente las emisiones de distribución a través del transporte, además de eliminar la necesidad de instalaciones de almacenamiento monstruosamente grandes. Para algunos de los primeros usuarios de los sectores automovilístico y aeroespacial, donde las cifras de emisiones son más dramáticas, las implicaciones medioambientales son enormes.
Tipos de material
Los polímeros también son altamente reciclables. Gran parte del polvo residual de Ricoh 3D se recicla y reutiliza: el 90% de nuestro material estrella de polipropileno se recicla dentro del proceso, lo que lo convierte en uno de los materiales SLS con menor tasa de renovación del mercado actual.
Ahora también están apareciendo en el mercado soluciones imaginativas para el reciclaje de materiales de desecho. Algunas empresas, como Hot Wire Extensions, con sede en Suiza, están cogiendo polvo de nailon SLS 3D de desecho y creando espectaculares piezas de mobiliario e instalaciones artísticas. El líder del mercado, Materialise, lleva tiempo utilizando material de nailon de desecho para fabricar piezas cosméticas no funcionales destinadas a la venta al público en general.
El nailon sigue siendo el material dominante en la impresión 3D a nivel internacional, pero es uno de los más difíciles de eliminar. Por este motivo, Ricoh 3D defiende el polipropileno como alternativa al nailon, ya que ofrece propiedades equivalentes, o incluso superiores, a un coste comparable, y puede reciclarse con mucha mayor facilidad.
La demanda de materiales de origen biológico producidos a partir de plantas, aceites naturales o materia cultivada por bacterias, en contraposición a los materiales tradicionales derivados del petróleo, también está surgiendo en la industria, y empresas como Lego han prometido eliminar los plásticos vírgenes de origen fósil de sus productos para 2030 mediante la inversión en materiales reciclados y de origen biológico. El material PLA (ácido poliláctico) se fabrica a partir de fuentes totalmente renovables y se ha popularizado entre los usuarios domésticos mediante la impresión FDM. Puede que estos materiales biodegradables y renovables no sean adecuados para todas las aplicaciones, pero las empresas de materiales los están perfeccionando cada vez más para que tengan propiedades mejoradas. Sin duda, seguiremos viendo cómo las innovaciones en el consumo de energía y la eficiencia de los materiales dominan la agenda, junto con la adopción acelerada de herramientas de diseño generativo que aligeran y consolidan los productos. Todavía no es “verde”, pero la impresión 3D puede resultar de vital importancia para crear una industria manufacturera más sostenible.