FUENTE: 3dnatives.com
La fabricación aditiva se considera a menudo una alternativa más ecológica a los métodos tradicionales de fabricación y producción en masa que generan gran cantidad de residuos y emisiones. Una de las razones es que la impresión 3D sólo añade materiales donde realmente se necesitan, reduciendo así los residuos.
Aunque los beneficios para la sostenibilidad de la impresión 3D dependen del proceso, los materiales y los componentes utilizados, ofrece muchas oportunidades para que la industria sea más sostenible y respetuosa con nuestros recursos. Los Objetivos de Desarrollo Sostenible de la ONU también están animando a la industria a seguir estrategias más ecológicas, como medidas de protección del clima o modelos de consumo y producción más sostenibles. En este artículo, presentamos 10 razones por las que la impresión 3D se considera un proceso sostenible y el potencial de esta tecnología de fabricación para un futuro más respetuoso con el medio ambiente.
1. Reducción de residuos y materiales
En comparación con los métodos de fabricación tradicionales, la impresión 3D ofrece ventajas en términos de reducción de residuos. En general, los procesos sustractivos como el mecanizado, el taladrado o el fresado generan más residuos de material en forma de virutas. Este problema no se plantea con la impresión 3D, ya que el material se utiliza directamente para construir el objeto capa por capa. La generación de residuos varía según la tecnología, ya que los procesos de impresión con polvo y resina generan más residuos que otras tecnologías de impresión 3D. Esto se debe a la necesidad de crear estructuras de soporte o al exceso de polvo que no puede reutilizarse por completo. Al planificar con precisión los materiales necesarios, las funciones del software pueden optimizar el modelo 3D para minimizar el uso de materiales. De este modo, se hace un uso más eficiente de los recursos, reduciendo el consumo de energía y las emisiones de la máquina.
La impresión 3D consiste en fabricar directamente sobre la placa, lo que minimiza el desperdicio de material. (Créditos: Devrimb)
2. Producción local
Tradicionalmente, muchos productos proceden de lugares lejanos, lo que genera una dependencia global y unas cadenas de suministro que pasan factura a nuestra economía local y al medio ambiente. Sin embargo, con la impresión 3D local, las empresas pueden fabricar sus piezas y productos desde donde estén, sin depender de fuentes externas, lo que reduce las emisiones de CO2. También se evita el uso de embalajes que normalmente se requiere para transportar las piezas.
3. Fabricación bajo demanda
La fabricación bajo demanda también está vinculada a la producción local. Las empresas pueden fabricar productos bajo demanda y de forma flexible, lo que reduce considerablemente la sobreproducción y la necesidad de existencias. Las piezas de repuesto ya no se almacenan, sino que se fabrican cuando se necesitan. La flexibilidad de la fabricación aditiva significa que los productos pueden crearse a medida para satisfacer las necesidades individuales de los clientes, garantizando la fabricación bajo demanda, lo que podría conducir a una reducción de los procesos industriales en el futuro.
4. Prolongación de la vida útil mediante la reparación
La capacidad de reutilizar componentes a través de la impresión 3D también promueve la economía circular. En la industria, el proceso DED (deposición de energía directa) se utiliza a menudo para reparar componentes dañados aplicando material capa por capa a los componentes existentes en lugar de rehacerlos por completo. Este proceso reduce la necesidad de nuevas materias primas y prolonga la vida útil de los componentes. Casi cualquier metal soldable puede utilizarse para este fin, lo que aumenta la flexibilidad y eficacia del proceso de reparación.
5. Reciclaje y sobreciclaje
Las impresiones fallidas, los proyectos de impresión defectuosos o los que ya no se necesitan pueden fundirse y reutilizarse para fabricar nuevos productos. Los materiales termoplásticos como el ABS, el PETG o el PLA ofrecen estas posibilidades de reciclaje, en las condiciones industriales adecuadas. Sin embargo, esta práctica sigue siendo relativamente rara. En el contexto del upcycling (o sobreciclaje) de productos usados, la tecnología es útil para combinar materiales de desecho con piezas impresas en 3D, creando innovadoras piezas únicas. A pesar de las ventajas mencionadas, el reciclaje de materiales también representa un reto, ya que la calidad del material debe ser lo suficientemente alta como para poder reutilizarse en un proceso de impresión. Otro ejemplo es el proceso Multi Jet Fusion, que ofrece un enfoque sostenible gracias a su tasa de reutilización del polvo de hasta el 80%.
6. Materiales respetuosos con el medio ambiente
La impresión 3D ofrece ahora una amplia gama de materiales sostenibles, reciclables y de origen biológico. Además de los metales y plásticos tradicionales, cada vez se utilizan más materiales nuevos que pueden reducir la huella ecológica. Entre ellos se encuentran los materiales biodegradables, como los filamentos fabricados con almidón de maíz, posos de café, caña de azúcar o residuos de trigo. Todos ellos pueden eliminarse de forma más respetuosa con el medio ambiente. El PLA, obtenido a partir de materias primas naturales como el maíz, es especialmente popular en la comunidad. Añadiendo subproductos, el filamento puede ser casi 100% de base biológica. El PLA también es biodegradable en plantas industriales de compostaje. Los plásticos no fósiles como el PET o el PHA fabricados a partir de materias primas renovables, así como los filamentos de ABS y PET reciclados, también apoyan la economía circular. Sin embargo, la sostenibilidad de todos estos materiales depende de una serie de factores, como la fuente de materias primas, la compatibilidad con los ecosistemas, las rutas de transporte y la capacidad de reciclaje. La investigación, experimentación y mejora continuas de los materiales existentes podrían ayudar a reducir el impacto medioambiental en el futuro.
7. Producción eficiente desde un punto de vista energético
Al combinar varias funciones en un único ciclo de producción, la impresión 3D ofrece oportunidades de ahorro energético. Una de las principales ventajas es la eficiencia energética del producto final. En el sector aeroespacial, el peso reducido de los componentes impresos en 3D se traduce en un menor consumo de combustible y menos emisiones que las piezas fabricadas tradicionalmente. Gracias al uso de menos materiales de relleno y a un uso más eficiente de los materiales, la impresión 3D permite una producción más rápida con un menor consumo de energía. Además, es posible utilizar filamentos especiales con un punto de fusión más bajo o una placa de impresión aislada con aerogel, que puede mantener temperaturas de hasta 60°C sin apenas consumo de energía adicional. También se pueden tomar otras medidas, como aislar el cabezal de impresión con silicona o lana de roca, que reduce la pérdida de calor, o construir una carcasa alrededor de la impresora para evitar la fluctuación de temperatura.
8. Diseño optimizado mediante softwares
El uso de software de modelado 3D permite optimizar el diseño de forma eficaz, reduciendo el consumo de material y el tiempo de impresión. Las simulaciones virtuales ayudan a eliminar detalles y soportes innecesarios, y algunos programas ofrecen herramientas para la detección temprana de errores y el análisis de fallos durante el diseño CAD. Las soluciones de software permiten probar digitalmente los modelos, lo que ahorra material y energía al imprimir pruebas innecesarias. Del mismo modo, la transferencia digital de diseños CAD reduce la necesidad de centros de fabricación, lo que disminuye los costes de transporte y las emisiones. Además, fabricar conjuntos complejos como componentes de una sola pieza reduce el consumo de material y energía. Actualmente se están trabajando en nuevos procesos que deberían permitir detectar y corregir errores de impresión en tiempo real mediante inteligencia artificial.
9. Proyectos para proteger el medio ambiente
La impresión en 3D no sólo ofrece la posibilidad de una producción más sostenible, sino que también supone un compromiso efectivo con la preservación de las especies y de nuestro entorno. Se está utilizando para reproducir la naturaleza e imprimir corales, nidos, arrecifes o colmenas, ofreciendo a los animales un hábitat artificial idéntico al natural. Varias empresas también participan en proyectos para preservar el océano o producir alternativas a la carne y el pescado. Esto no sólo ayuda a proteger a los animales, sino que también reduce las emisiones de CO2, ya que el consumo de una tonelada de carne de vacuno genera hasta 12 kg de CO2. Varias empresas están utilizando la fabricación aditiva para producir carne de origen vegetal, que promete tener un 95% menos de impacto ambiental que la producción tradicional de carne.
10. Investigación e innovación
Por último, pero no por ello menos importante, el umbral para crear prototipos y experimentar con la impresión 3D es muy bajo. Esto permite a las empresas y a los innovadores aplicar rápidamente nuevas ideas y desarrollar soluciones sostenibles. Gracias a esta flexibilidad, se desarrollan constantemente mejoras de productos y tecnologías, especialmente en términos de protección medioambiental. Muchas empresas y startups están desarrollando activamente la fabricación aditiva para hacerla más eficiente e incluso más respetuosa con el medio ambiente. Este impulso innovador abre nuevas posibilidades para aplicaciones creativas y procesos industriales, y permite optimizar constantemente la impresión 3D en términos de sostenibilidad.