Notas editoriales

Con la introducción de la cuarta dimensión en la tecnología 4D los objetos impresos tienen la capacidad de cambiar su forma por sí mismos dependiendo de estímulos externos como la luz, el calor, la electricidad, el campo magnético y el uso constante.

Al integrar la dimensión del tiempo los objetos cambian su forma en función de las necesidades y demandas sin piezas electromecánicas ni piezas móviles. Es decir, el material se transforma con el tiempo y su uso y no requiere intervención humana para ayudar al proceso.

La fabricación aditiva ha transformado por completo la forma en cómo las piezas, componentes y equipos se fabrican facilitando su diseño y desarrollo en áreas muy específicas en donde los métodos tradicionales de fabricación o la producción masiva no es una alternativa.

Esta tecnología 4D todavía no está lista para un sistema de fabricación a gran escala, sin embargo, la producción se facilita debido a la flexibilidad que permite el utilizar diferentes materiales que al unirlos formaran una anisotropía, característica que habilita al objeto cambiar la estructura ya sea a doblando, alargando, torciendo o corrugando a lo largo de sus 4 o 5 ejes; se puede manejar tanto la geometría como cambiar las funciones de los materiales. Concepto que no se podría realizar con la tecnología 3D.

Resumiendo, este novedoso concepto, podemos decir que la capacidad de los objetos para transformar su estructura con el tiempo mediante el comportamiento de diferentes materiales se denomina impresión 4D o 5D

La impresión 4D está todavía en su etapa inicial y aún más la 5D, la base es la misma impresión en capas sucesivas. Tiene una configuración casi infinita y a una resolución de micrómetros creando sólidos con distribución espacial molecular con un rendimiento multifuncional sin precedentes.

Aplicaciones
Es tan positiva esta tecnología que la NASA la utiliza para elaborar en 3D varios de los productos que en estos momentos se encuentran en Marte. El equipo de Tecnología de Disposición Robótica (RDT por sus siglas en inglés) del Marshall Space Flight Center en Huntsville, Alabama, está diseñando y fabricando cámaras de combustión ligeras, boquillas compuestas de carbono e inyectores que incorporan tecnologías automatizadas de deposición robótica.

NASA

El proyecto RDT probó cada uno de los productos bajo los lineamientos del proyecto Long Life Additive Manufacturing Assembly conocido como proyecto LLAMA. 

El objetivo del proyecto LLAMA es evolucionar los procesos utilizando materiales optimizados en su peso para validar la operatividad, rendimiento y reutilización a través de pruebas de fuego caliente. Todas las pruebas pasaron con muy alto nivel y demuestran la capacidad tecnológica que la NASA tiene.

El hardware acumuló ocho salidas a 365.4 segundos de duración total a fuego caliente. La cámara principal de combustión experimentó presiones de hasta 750 libras por pulgada cuadrada (psi) y temperaturas de gas caliente calculadas a cerca de 6,200 grados Fahrenheit.

Las boquillas de carbono diseñadas para 7,000 libras de empuje demostraron su capacidad para soportar condiciones climáticas extremas con temperaturas de más de 4,000 grados Fahrenheit.

La NASA está trabajando en avances que beneficiarán a futuras misiones espaciales al proporcionar piezas de motores de cohetes líquidos más ligeras y rentables en lugar de hardware tradicional, que es más pesado y normalmente se compone de más piezas.

Del espacio a la planta
Si la NASA que necesita una exactitud milimétrica y una extrema confianza en sus productos para mantener sus naves en el espacio, confía en la manufactura aditiva que se puede esperar en el sector de la manufactura.

Hoy, en los días de pos pandemia, la estrategia de operaciones abarca todas las cuestiones sobre cómo una empresa producirá, comprará, moverá y venderá bienes.

Las soluciones pueden variar mucho, pero si los horizontes se abren hacia la fabricación aditiva, las oportunidades podrían ser mayores. Una mayor eficiencia operativa siempre es un objetivo, pero si además hay posibilidades de reducir el tiempo de producción, la flexibilidad en los cambios, la reducción en el costo total de la fabricación y los gastos en general vale la pena analizar esa posibilidad.

Para muestra sólo un botón, GE en su centro de ingeniería Avanzada en Querétaro, uno de los complejos de ingeniería y diseño tecnológico más importantes de México, dedicado al diseño de turbo maquinaria y sistemas de generación de energía; un gran soporte para la industria de aviación y energía mexicanas.

NASA

GE ha cambiado su producción de boquillas de combustible de ciertos motores a reacción; espera producir anualmente con el mismo diseño miles y miles. Se podría suponer que los métodos de fabricación convencional serían los más adecuados, pero la tecnología de impresión aditiva permite que una boquilla que solía ensamblarse a partir de 20 piezas fundidas por separado se fabrique en una sola pieza. Es seguro que esta acción reducirá el costo de fabricación en un porcentaje alto.

Reflexionando sobre estas posibilidades, ¿cuánto se podría ahorrar cortando los pasos de montaje o reduciendo los inventarios a través de la producción sólo en respuesta a la demanda real u ofreciendo una configuración del producto a la medida?

En un mundo híbrido de métodos de fabricación tradicionales y nuevos, los industriales de la manufactura tendrán muchas más opciones.