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Impresión 3D: ¿Qué será lo próximo en el campo de la Defensa?

El Cuerpo de Marines de EE.UU. probó piezas impresas en 3D en sus tanques M1A1 Abrams. Imagen: USMC

El potencial de la fabricación aditiva, también conocida como impresión tridimensional, ha sido reconocido durante varios años, pero aunque las tecnologías y los procesos de impresión siguen madurando en el sector comercial, todavía es necesario superar los retos técnicos e institucionales para una mayor adopción en la fabricación de defensa.

Grant Turnbull averigua más.

Los analistas de la industria llevan varios años hablando de la naturaleza disruptiva de la impresión en 3D, y los beneficios de poder imprimir piezas bajo demanda para fines de fabricación o de cadena de suministro están bien documentados. Pero en la realidad, las empresas siguen confiando principalmente en los métodos tradicionales de fabricación de piezas, especialmente en el mecanizado por extrusión CNC, y la impresión en 3D sólo se utiliza hasta ahora en las primeras fases de desarrollo y en piezas complejas.

Durante gran parte de la década de 2010, la idea de que los usuarios finales pudieran imprimir las piezas cuando lo necesitaran, reduciendo el coste de almacenamiento de las piezas y aumentando la disponibilidad, no tuvo ninguna repercusión significativa más allá de los programas piloto y los proyectos de investigación.

Según Deloitte, la impresión en 3D entró en una “depresión de expectativas reducidas” a mediados de la década de 2010 y no volvió a crecer hasta alrededor de 2017. Ahora, en su último informe de predicciones tecnológicas, la consultora ve un retorno a un crecimiento saludable para el mercado de la impresión en 3D, con unas ventas que superarán los 2.700 millones de dólares este año y que superan los 3.000 millones de dólares en 2020, lo que equivale a un porcentaje de crecimiento anual de dos dígitos.

Este crecimiento se está atribuyendo al creciente número de materiales que ahora se pueden imprimir a un ritmo más rápido para reducir los plazos de entrega y con mayores dimensiones. “La lista de posibles materiales imprimibles en 3D se ha ampliado a más del doble de lo que era hace cinco años, y las impresoras de materiales mixtos son cada vez más comunes”, señala el informe Deloitte. “El mayor cambio en este sentido ha sido a menudo el abandono del plástico en favor de la impresión en metal.”

Adaptación de la tecnología de impresión 3D para la Defensa

La idea de que las unidades puedan imprimir piezas, en lugar de esperar a que lleguen al frente, es atractiva para los militares. Imagen: USMC

Los fabricantes, las organizaciones de defensa y los usuarios finales militares están evaluando continuamente cómo se puede utilizar la impresión en 3D para reducir costes, aumentar el ritmo de desarrollo y reforzar la resistencia de la cadena de suministro. Un estudio de 2018 sobre la fabricación aditiva realizado por la Agencia Europea de Defensa (AED) señaló que los costes de fabricación pueden reducirse para los lotes de producción iniciales o cuando los lotes de producción son pequeños o muy personalizados (incluidas las piezas con geometrías complejas) para una función específica.

La EDA, sin embargo, identificó varios desafíos que persisten con la impresión en 3D, especialmente en la fabricación. “Hay que tener en cuenta que las tecnologías tradicionales de fabricación de precisión, como el mecanizado CNC, son generalmente de al menos un orden de magnitud superior a las tecnologías de fabricación aditiva”, señala el estudio. “Incluso las más conocidas y desarrolladas de las actuales tecnologías de fabricación aditiva no son adecuadas para aplicaciones que requieren tolerancias muy precisas y fijas”.

También existen otros desafíos técnicos, especialmente cuando las impresoras 3D están conectadas a una red más amplia, también conocida como la Internet de los objetos. Los hackers con intenciones maliciosas podrían robar diseños e incluso comprometer partes mediante la modificación de archivos de origen.

“Organizaciones de investigación y actores industriales europeos investigarán el potencial de las tecnologías de impresión 3d para la producción de futuros explosivos y propulsores”.

Sin embargo, organizaciones como la EDA siguen explorando las diferentes posibilidades que ofrece la impresión en 3D. En diciembre de 2018, seis Estados miembros de la AED participantes -Finlandia, Francia, Alemania, Países Bajos, Polonia y Suecia y Noruega- firmaron un acuerdo para trabajar juntos en el proyecto de Additive Manufacturing Techniques for Energetic Materials (AMTEM).

Con Francia como nación líder, 15 organizaciones de investigación y actores industriales europeos investigarán el potencial de las tecnologías de impresión en 3D para la producción de futuros explosivos y propulsores.

El proyecto AMTEM se lanzó oficialmente en marzo de 2019 y continuará durante otros cuatro años para evaluar los materiales adecuados y las técnicas de impresión en 3D relacionadas. La idea es que estas nuevas técnicas podrían dar lugar a nuevos tipos de ojivas y propulsores con un mayor rendimiento y, al mismo tiempo, garantizar una producción más rápida y barata para lotes pequeños y la creación rápida de prototipos. Esto también podría ampliarse para desarrollar nuevos conceptos de municiones y misiles con un mayor rendimiento operativo.

Impresión 3D en primera línea

La fabricación de aditivos se considera particularmente importante para las unidades que se despliegan en operaciones, especialmente cuando se encuentran en lugares remotos difíciles de abastecer por tierra o aire.

El Cuerpo de Marines de los Estados Unidos es una fuerza que regularmente se encuentra desplegada en los confines de la tierra, donde hay poca infraestructura y los plazos para la recepción de piezas pueden ser de varias semanas, si no de meses, lo que se traduce en que los equipos se vuelvan inservibles y o se encuentren fuera de servicio.

No es de extrañar entonces que el USMC esté explorando varias formas de utilizar la impresión en 3D para mejorar la preparación operativa y la eficacia de la misión. En enero, el Cuerpo anunció que había probado con éxito los impulsores impresos en 3D en varios de sus tanques M1A1 Abrams, realizando alrededor de 100 horas de pruebas de calificación. Ahora planea usar piezas impresas en 3D cuando las piezas originales se desgastan y no se puede conseguir un sustituto lo suficientemente rápido.

“Llámelo una llanta de repuesto o una solución provisional”, dijo Joseph Burns, director técnico de la Marine Corp Systems Command’s (MCSC) Advanced Manufacturing Operations Cell, en una declaración del USMC. “Esto puede ser útil en una misión, en un ejercicio de adiestramiento o en lo que sea crítico en ese momento.”

Un impulsor elimina eficazmente el polvo del motor de los Abrams para mantener los filtros limpios, lo cual, si no funciona correctamente, puede degradar el rendimiento del tanque. MCSC está creando ahora un paquete de datos técnicos de 100 páginas, con la primera versión prevista en breve y la calificación completa poco después.

Burns señaló que la impresión en 3D del impulsor es una opción más cara, aunque esto se ve compensado por el rápido ritmo al que se puede entregar una pieza.

La 31 Marine Expeditionary Unit (31 MEU) -una fuerza de despliegue permanente- también ha usado impresoras 3D como una alternativa, aunque sea como fuente temporal de piezas. En abril, se anunció que un USMC F-35B había volado con una pieza que había sido impresa en 3D por la organización logística de la unidad. Se trataba de un parachoques de plástico relativamente pequeño y sencillo para la puerta del tren de aterrizaje, pero la alternativa habría sido una sustitución lenta y costosa de todo el conjunto de la puerta.

La unidad también desarrolló una tapa de lente impresa en 3D para proteger la costosa cámara en robots terrestres que la unidad también ha desplegado. Las plantillas para ambas partes estarán ahora disponibles para cualquier otra unidad que pueda tener requerimientos similares en el futuro.

Aunque la impresión en 3D todavía tiene que superar varios retos técnicos que la convierten en una opción económicamente mejor que los métodos tradicionales, los beneficios que se pueden obtener de la adopción de esta tecnología están demostrando ser difíciles de resistir para aquellos que fabrican equipos o para aquellos que están en primera línea y necesitan piezas rápidamente para mantener la eficacia operativa. Espere ver aún más usos innovadores de esta tecnología en el futuro.

Fte. Global Defense Technology

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