La industria de la impresión 3D alcanzó los 14.700 millones de dólares en 2023, según los datos de Additive Manufacturing Research. Lo que es más importante: se estima que va camino a alcanzar los 58.000 millones de dólares en 2032, gracias a iniciativas globales clave. 

Sin embargo, existe un desafío importante: la tecnología es actualmente ineficiente y costosa, en particular para la impresión 3D de metales. Afortunadamente, la aparición de una tecnología complementaria, la inteligencia artificial (IA), puede cambiarlo todo.

Las iniciativas estadounidenses y el escenario mundial

EE.UU. está demostrando su potencial de crecimiento a través de la orden ejecutiva "Made in America" del presidente Biden, la Ley de Reducción de la Inflación, la Ley Bipartidista de Infraestructuras, AM Forward y la Ley CHIPS. Estas iniciativas persiguen la sostenibilidad, la resistencia de la cadena de suministro y la reconversión, objetivos para los que la impresión 3D se encuentra en una posición única.

Desde hace más de una década, se sabe que la fabricación aditiva (AM) puede producir piezas que mejoran la eficiencia en sistemas que van desde los motores a reacción hasta los reactores nucleares. 

La pandemia de COVID-19 reveló que la impresión 3D podría actuar como una forma de seguro de la cadena de suministro. Al deslocalizar la producción mediante herramientas de fabricación digital, los países pueden introducir resistencia en la cadena de suministro y reducir las emisiones de los envíos al extranjero.

Sólo hay un problema: la impresión 3D está estropeada. En su estado actual, la variedad más apta para la producción de la tecnología, la fusión láser por lecho de polvo (LPBF) para piezas metálicas, es derrochadora, cara y excesivamente complicada.

Imprimir con éxito una pieza en una máquina LPBF significa hacer numerosas iteraciones de un diseño dado para compensar el complejo entorno de impresión, en el que las grietas y distorsiones pueden no sólo hacer que un trabajo falle, sino incluso romper la máquina.

Cada parte de dicho proceso es costosa en términos de dinero, energía y recursos naturales. Modificar una pieza para LPBF suele depender de un costoso software de simulación, de la costosa experiencia de varios empleados y de la costosa amortización de una impresora 3D metálica de un millón de dólares que puede no estar imprimiendo nada. 

Lo que es más importante desde el punto de vista medioambiental, fabricar un componente 10 o más veces es un derroche de electricidad y de polvos metálicos caros, derivados de un proceso de fabricación típicamente contaminante.

La IA al rescate

Afortunadamente para el mundo de la impresión 3D y para el propio mundo, la IA puede ser la respuesta.

Varias startups trataron de mejorar la AM mediante el uso de la IA. Printpal.io, por ejemplo, utiliza la IA para capturar los defectos que se producen durante un proceso de impresión en 3D, mientras que Ansys dispone de un software que predice automáticamente la distorsión de las piezas. Sin embargo, sólo hay una empresa que haya utilizado la IA para hacer que el propio proceso de impresión funcione realmente.

Con un respaldo de 3 millones de dólares, 1000 Kelvin fue fundada por ex empleados de Siemens que se dieron cuenta de que nadie estaba abordando adecuadamente el problema. A su vez, la startup de Berlín-Los Ángeles desarrolló su software AMAIZE impulsado por la IA para lograr una impresión 3D correcta a la primera. 

Los usuarios sólo tienen que cargar un modelo 3D en la nube de AMAIZE, que analiza la pieza. La herramienta, entrenada en millones de puntos de datos de alta calidad -incluyendo tanto física simulada como mediciones reales generadas con chips Nvidia- identifica las áreas de una construcción que pueden encontrar problemas durante la impresión.

 A continuación, corrige automáticamente esos errores, no cambiando el propio archivo de diseño, sino modificando las instrucciones de la impresora. En ese sentido, AMAIZE es una IA copiloto para la AM.

No hay necesidad de cambiar el modelo 3D original basándose en intensas simulaciones por ordenador. AMAIZE simplemente saca un archivo que le dice a la impresora que ajuste su potencia láser aquí, su técnica de escaneado allá y listo, el usuario tiene su pieza deseada. 

En el caso de un proveedor de lanzamiento de cohetes que utiliza AMAIZE, la tecnología fue capaz de reducir en un 80% el número de estructuras de soporte para un componente crítico, lo que se tradujo en un ahorro de costos de más del 30% por pieza.

"Estamos entrando en una era de fabricación sin precedentes, no sólo tecnológicamente, sino porque países de todo el mundo, desde EE.UU. hasta China, están desglobalizando activamente sus cadenas de suministro", afirmó Omar Fergani, CEO de 1000 Kelvin. 

“La impresión en 3D está llamada a ser un facilitador clave de esta tendencia, pero para ello tendrá que funcionar de forma adecuada y eficiente. En 1000 Kelvin, intentamos conseguir precisamente eso”, añadió.

Lo mejor es que la herramienta ya funciona. No se trata de un sueño lejano que finalmente se hará realidad. Si todos los fabricantes y usuarios de máquinas LPBF la adoptaran, podrían empezar a utilizar la impresión 3D sobre metal de forma eficaz hoy mismo. 

No es de extrañar, entonces, que algunos de los fabricantes de impresoras 3D de más alto perfil hayan integrado AMAIZE en sus máquinas, incluida EOS, la firma con mayor cuota de mercado de LPBF de metal. Mientras tanto, el desarrollador de CAD más popular del mundo, Autodesk, incorporó AMAIZE también a Fusion como herramienta complementaria. 

Dado que la herramienta supera el mayor obstáculo de la impresión 3D en metal, también permitiría a las empresas reticentes a sumergirse en la AM a que prueben sin miedo.

En otras palabras, la industria de la AM metálica de 14.700 millones de dólares podría esencialmente desbloquearse al instante, lo que significa que todos los beneficios que promete -sostenibilidad, resistencia de la cadena de suministro, deslocalización- podrían materializarse casi de inmediato. 

De este modo, la IA podría ser uno de los ingredientes clave que faltan para hacer que todo el asunto de la fabricación digital funcione realmente.

Nota publicada en Forbes US.