Desde la Revolución Industrial, la producción de bienes ha sido sinónimo de fábricas, máquinas, herramientas, líneas de producción y economías de escala. Por tanto, es novedoso pensar en producción sin herramientas, sin líneas de montaje o sin cadenas de suministro. Sin embargo, eso es lo que emerge como el futuro de los servicios de la tecnología de la impresión 3D.

Por: Laura Cubillos

Ingeniera Industrial – Especialista en Gerencia de Proyectos

La impresión 3D ha revolucionado la industria de la fabricación, ya que ofrece beneficios tales como flexibilidad de diseño, piezas livianas y más fuertes; reducción en costo, en tiempo de producción y en el desperdicio de material. Como resultado, muchas compañías en innumerables industrias han agregado la tecnología de la impresión 3D a sus propias cadenas de suministro.

Hoy se pueden hacer partes, electrodomésticos y herramientas en una amplia variedad de materiales directamente desde el hogar o desde el lugar de trabajo. Usando una computadora, simplemente se crea, modifica o se descarga un modelo digital 3D de un objeto.

La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, es una tecnología aditiva utilizada para hacer objetos sólidos en capas tridimensionales desde un archivo digital sin la necesidad de un molde o herramienta de corte.

La impresión 3D utiliza un diseño asistido por computadora para crear un objeto tridimensional. El diseño se divide en varios planos dimensionales, que le indican a la impresora 3D dónde depositar las capas de material. Es un proceso aditivo, ya que se depositan sucesivas capas delgadas de material entre sí, generando al final un producto tridimensional.

Las impresoras 3D se utilizan para crear de manera económica diseños personalizados y mejorados, para el diseño de piezas que antes no se podían fabricar con tal precisión y calidad. Una sola impresora 3D puede producir una extensa gama de productos a veces ya ensamblados.

Para tal, se requiere de una amplia variedad de materiales: plásticos, vidrio, metales, polímeros, ceras, mezclas de arena y pegamento, nylon, cerámica, material comestible e incluso tejido humano.

La tecnología de la impresión 3D presenta las siguientes ventajas (básicas): menores costos de instalación y menores costos en herramientas; costos de producción más bajos; menor tiempo y menores costos de desarrollo (aumenta el ritmo del diseño del producto); eco amigable: menor influencia en CO₂; precios accesibles al comprador, ya que genera costos de producción bajos para pequeños volúmenes y piezas complejas; menor tiempo de entrega; productos complejos relativamente fáciles de imprimir; flexibilidad (impresión bajo demanda, personalización).

Contrario a las ventajas anteriormente expuestas, la tecnología de la impresión 3D conlleva las siguientes desventajas: baja velocidad de producción; mayores costos de inversión; responsabilidades poco claras con respecto a la propiedad intelectual, garantías, certificación; variabilidad/calidad del proceso; no es eficiente para series grandes; elección limitada de material (a veces); dimensiones limitadas del producto; complejidad de la cadena de suministro (la impresión 3D se agrega a la cadena de suministro).

Adicional a lo señalado, los proveedores de servicios de logística solo podrán almacenar e imprimir los modelos de datos si los fabricantes confían en ellos y si comercialmente están preparados para darles los modelos de datos 3D; esto hará, a futuro, que el “valor” de un producto resida en un archivo digital. Por tanto, los fabricantes intentarán proteger su propiedad intelectual insertando protecciones de copia, estableciendo derechos de licencia, etc.

Las limitaciones que presenta la tecnología de la impresión 3D se relacionan directamente con la durabilidad y las características de los materiales de los componentes impresos, el tiempo de impresión y el precio de las materias primas, así como la disponibilidad comercial de los equipos de impresión.

La impresión 3D aún no es propicia para la producción en masa debido a que su costo es típicamente más alto (por unidad), y menor es el tiempo de producción (por unidad). Si la nueva tecnología pretende transformar por completo la industria global, la impresión 3D debe ser capaz de generar productos en masa en los mismos volúmenes que lo ha venido haciendo las técnicas de fabricación tradicionales.

El impacto de la tecnología de la impresión 3D en la configuración global de las cadenas de suministro puede ser muy perjudicial. La tecnología de la impresión 3D tiene el potencial de eliminar la necesidad de producción de alto volumen, instalaciones y trabajadores de ensamblaje de bajo nivel, reduciendo drásticamente el costo de la cadena de suministro. En términos de impacto en el inventario y la logística, se puede imprimir bajo demanda.

Lo que significa que nunca más debe tener el producto terminado apilado en estantes o en almacenes. Cuando necesitamos un producto, simplemente lo hacemos. Y eso colapsará la cadena de suministro en sus eslabones más simples, agregando nuevas eficiencias al sistema.

Esas eficiencias se ubican en toda la cadena de suministro, desde el costo de distribución, pasando por el costo de ensamblaje y de transporte, hasta el final del componente en sí; todo mientras reduce los desperdicios, maximiza la personalización y mejora los tiempos del ciclo de montaje.

El modelo tradicional de la cadena de suministro se basa en las limitaciones tradicionales de la industria, eficiencias de producción en masa, necesidad de trabajadores para ensamblaje de bajo costo y alto volumen, y justo a tiempo; los productos manufacturados son distribuidos a los clientes a través de redes de almacenes, con plazos de ejecución largos, altos costos de transporte y una gran huella de carbono. La impresión 3D evita esas restricciones.

La impresión 3D encuentra su valor en la impresión de bajo volumen, artículos específicos para cada cliente, artículos con una complejidad mucho mayor de lo que es posible por los medios tradicionales. Esto a la vez elimina la necesidad de instalaciones de producción de grandes volúmenes y con trabajadores de ensamblaje de bajo nivel, reduciendo así al menos la mitad de la cadena de suministro de un solo golpe.  

La impresión 3D elimina la necesidad de grandes inventarios a granel, de igual forma, elimina la necesidad de instalaciones de producción de alto volumen, reduce costos de transporte, evita penalizaciones por rediseño, reduce el tamaño económico de un lote; genera soluciones de embalaje más económicas y efectivas, permite la verificación de diseños, oferta diseños personalizados a menor costo (producción personalizada).

Asimismo, evita los centros de mecanizado y las herramientas para tal fin, genera personalización económica masiva, aumenta la velocidad de respuesta, elimina el desfase entre el diseño y el producto, reduce los tiempos de entrega, promueve la fabricación a pedido, la demanda es “halonada” directamente por el cliente final, el plazo de ejecución es corto, mejora la flexibilidad del proceso, elimina la intermediación de la cadena de suministro.

Además, mejora la calidad del producto, reduce el desperdicio en la producción de este, incorpora comentarios y sugerencias de los clientes, elimina el exceso de partes que causan lastre y agregan peso, reduce la incertidumbre de la demanda, reduce el impacto medioambiental de los desechos que se acumulan en la producción tradicional.

Con la impresión 3D, la fabricación será más ágil y capaz de reaccionar ante las constantes demandas del cliente. Esto significa que habrá menos productos en proceso, menos productos terminados en transporte y en stock, y por tanto, menor obsolescencia del stock existente. Aunque el costo por unidad puede ser mayor, con un almacenamiento reducido y un producto menos obsoleto, los costos generales del sistema en la cadena de suministro con la tecnología de la impresión 3D pueden ser más bajos que los de las cadenas de suministro tradicionales.

La impresión 3D permitirá diferenciar un único producto en tránsito en la cadena de suministro. Lo que generará un aumento dramático en la transmisión información, y la materia prima, a menudo versátil y útil para varios productos, se convertirá en el inventario. Este proceso es ideal para lotes pequeños y demanda incierta.

Las oportunidades para la impresión 3D no se aprovechan por completo mediante la reducción de costos de fabricación, la impresión 3D ofrece oportunidades para nuevas estrategias de marketing y canales de distribución. En lugar de fabricantes que generan productos basados ​​en las demandas previstas, la impresión 3D permite la fabricación basada en demanda en tiempo real.

Esto se traduce en plazos de entrega más cortos desde el pedido hasta la entrega (lead time). La cadena de suministro será mucho más flexible para acomodar los aumentos repentinos en la demanda de productos.

Las redes globales de instalaciones de impresión 3D brindarán a las empresas la capacidad de responder rápidamente a los cambios en la demanda del mercado e introducir nuevos productos rápidamente y a bajo costo. Además, los procesos de diseño más versátiles podrían desencadenar una nueva ola de productos e innovación.

A largo plazo, esta tecnología tiene el potencial de redefinir los métodos tradicionales de fabricación. El concepto de hacer productos en plantas grandes y complejas podría quedar obsoleto a medida que las empresas adoptan el modelo de fabricación con tecnología de la impresión 3D.

La logística global se vería afectada con la reducción en los volúmenes de envío de carga aérea, con la personalización de los productos los niveles de inventario, a medida que se ordenan, caerán vertiginosamente. Esto tendría el impacto de reducir dramáticamente las necesidades de almacenamiento.

La logística aguas abajo también se vería afectada. Estrategias de producción a medida podrían afectar fundamentalmente la relación fabricante-mayorista-minorista. A futuro, la experiencia de compra también podría ser muy diferente.

En algunos sectores, los minoristas dejarán de existir o se convertirán en “escaparates” para los fabricantes, sin tener existencias propias. Los pedidos son gestionados por el fabricante, y entregados en el lugar exacto que indique el consumidor. 

Surgiría un nuevo sector importante de la logística, el que se ocuparía del almacenamiento y movimiento de las materias primas que “alimentan” o abastecen las impresoras 3D. Como las impresoras 3D llegarán a ser más asequibles al público en general, el mercado de entrega a domicilio de las materias primas aumentará.

Desde este punto de vista, ya no es financieramente eficiente enviar productos a todo el mundo cuando su fabricación se puede hacer casi en cualquier lugar al mismo costo o menor. Las materias primas de hoy son archivos digitales y las máquinas que los fabrican los productos están cableadas y conectadas, más rápido y eficiente que nunca.

Esto exige un nuevo modelo de cadena de suministro. Con soporte de abastecimiento local, la tecnología de impresión 3D tiene el potencial de reestablecer las estructuras separadas de la cadena de suministro global y reensamblarlas como un nuevo sistema local.

Además, la tecnología de impresión 3D crea una estrecha relación entre diseño y fabricación y marketing. La tecnología 3D tiene la capacidad transformar una cadena de suministro conectada a una cadena de suministro global, sin dejar de ser una cadena de suministro totalmente local.

Referencias

Barz, A., Buer, T. and Haasis, H.D. (2016), “A study on the effects of additive manufacturing on the structure of supply networks”, IFAC-PapersOnLine, Vol. 49 No. 2, pp. 72-77.

Baumers, M., Dickens, P., Tuck, C. and Hague, R. (2016), “The cost of additive manufacturing: machine productivity, economies of scale and technology-push”, Technological Forecasting and Social Change, Vol. 102, pp. 193-201

Derossi, A., Caporizzi, R., Ricci, I., & Severini, C. (2019). Critical Variables in 3D Food Printing. Fundamentals of 3D Food Printing and Applications, 41–91.

Derossi, A., Caporizzi, R., Azzollini, D., Severini, C., 2018. Application of 3D printing for customized food. A case on the development of a fruit-based snack for children. Journal of Food Engineering 220, 65e75.

Despeisse, M., Baumers, M., Brown, P., Charnley, F., Ford, S. J., Garmulewicz, A.,… Rowley, J. (2017). Unlocking value for a circular economy through 3D printing: A research agenda. Technological Forecasting and Social Change, 115, 75–84.

Mckinnon, A. (2016). The possible impact of 3D printing and drones on last-mile logistics: An exploratory study. Built Environment, 42(4), 617–629.

Michael J. Ryan, Daniel R. Eyers, Andrew T. Potter, Laura Purvis, Jonathan Gosling, (2017) “3D printing the future: scenarios for supply chains reviewed”, International Journal of Physical Distribution & Logistics Management, Vol. 47 Issue: 10, pp.992-1014

Mohr S, Khan O. (2015) 3D Printing and Supply Chains of the Future. In: Kersten W, Blecker T, Ringle CM, editors. Innovations and strategies for logistics and supply chains: Technologies, Business Models and Risk Management, Berlin: epubli GmbH; pp.:146–174.

Rogers, H., Baricz, N. and Pawar, K. (2016), “3D printing services: classification, supply chain implications and research agenda”, International Journal of Physical Distribution & Logistics Management, Vol. 46 No. 10, pp. 886-907.

Sasson, A. and Johnson, J.C. (2016), “The 3D printing order: variability, supercenters and supply chain reconfigurations”, International Journal of Physical Distribution & Logistics Management, Vol. 46 No. 1, pp. 82-94.