Según un estudio de la Comisión Europea, en 2050 la impresión 3D podría ahorrar hasta el 90% de las materias primas necesarias para la fabricación.

Irene Presti

 

En un mundo cada vez más consciente del medio ambiente, la sostenibilidad se ha convertido en un imperativo para la industria, y la manufactura aditiva está demostrando ser una herramienta poderosa en este sentido. En este artículo, exploraremos cómo la manufactura aditiva está revolucionando la industria al reducir residuos, consumir menos energía y promover la economía circular. Para respaldar nuestra discusión, presentaremos casos de estudio que ilustran cómo la impresión 3D ha permitido diseños más eficientes y materiales sostenibles.

 

 

¿Cómo puede avanzar la impresión 3D hacia la sostenibilidad?

¿Es la impresión 3D respetuosa con el medio ambiente, ya sea en la práctica o en su aplicación? ¿Cómo favorece la sostenibilidad?

La fabricación tradicional a menudo genera una cantidad significativa de residuos, ya sea en forma de material sobrante durante el proceso de mecanizado o como productos defectuosos que deben ser desechados. La manufactura aditiva, en cambio, construye objetos capa por capa a partir de material en polvo, líquido o filamento, lo que permite un uso más eficiente de los materiales y reduce drásticamente los desperdicios. Un estudio realizado por la Universidad Técnica de Delft encontró que la impresión 3D puede reducir los residuos de material hasta en un 90% en comparación con la fabricación tradicional.

Otro aspecto importante de la sostenibilidad es el consumo de energía. La manufactura aditiva a menudo requiere menos energía que los métodos de fabricación convencionales, especialmente en casos donde se eliminan procesos como el mecanizado.

Los proyectos de sostenibilidad de la impresión 3D abarcan una amplia gama de sectores y demuestran el gran potencial que encierra este método de fabricación para futuras soluciones respetuosas con el medio ambiente.

 

A continuación se citan algunos ejemplos de organizaciones que ofrecen aplicaciones ecológicas de impresión 3D:

 

Regeneración de ecosistemas marinos: Reef Arabia es una empresa de arrecifes artificiales que imprime en 3D corales de arenisca de calidad marina para plantarlos en el océano, lo que ayuda a regenerar arrecifes de coral agotados. Llevan imprimiendo y replantando arrecifes desde 2012, con innovaciones en constante desarrollo

Los investigadores del coral ya pueden imprimir en 3D el esqueleto de un arrecife de carbonato cálcico, el material natural del que está hecho el coral.

Prototipos de microchips: aunque todavía no hemos visto su pleno desarrollo, la creación por IBM de prototipos de microchips mediante tecnología de impresión 3D apunta a una forma potencialmente revolucionaria de desarrollar piezas informáticas sin necesidad de extraer enormes cantidades de minerales y metales de la Tierra. También tiene el potencial de devolver la construcción de semiconductores a suelo estadounidense, creando puestos de trabajo y reduciendo la actual dependencia de "naciones potencialmente hostiles".

Ayuda en catástrofes: una ventaja clave de la impresión 3D es su idoneidad para producir piezas de repuesto, lo que permite ayudar positivamente a las comunidades afectadas por catástrofes a reconstruir eficazmente las infraestructuras. Por ejemplo, la ONG tecnológica Field Ready imprimió en 3D accesorios y arandelas para tuberías de agua sobre la marcha en respuesta al devastador terremoto de 2015 en Nepal.

 

La manufactura aditiva está transformando la industria al ofrecer soluciones sostenibles

• Ayuda a las empresas manufactureras a diseñar y construir de forma más eficiente que los procesos de fabricación tradicionales, lo que reduce su impacto medioambiental negativo.
• La fabricación aditiva implica menos residuos y, con el tiempo, puede basarse principalmente en materiales respetuosos con el medio ambiente.
• Se pueden producir fácilmente piezas de repuesto si hay que reparar algo, lo que fomenta la circularidad.
• Los productos, piezas y prototipos pueden fabricarse localmente, lo que reduce la huella de carbono del transporte y el uso de energía.
• Elimina la necesidad de un enorme inventario de productos (gran parte de los cuales acaban como material de desecho desperdiciado), ya que pueden imprimirse en función de las necesidades.
• La impresión 3D agiliza los procesos de fabricación, lo que reduce la mano de obra, el equipo necesario y el consumo de energía.
• Reduce el tamaño y el ruido de las fábricas, lo que se traduce en menos emisiones de carbono.

 

Veamos algunos sectores específicos en los que la sostenibilidad de la fabricación mediante impresión 3D está mejorando el impacto y la huella de carbono de una empresa:

 

Construcción: ¿Son sostenibles las casas impresas en 3D?

Sí. Desde paredes impresas en 3D hasta hormigón, la fabricación aditiva tiene montones de aplicaciones y ventajas para la construcción sostenible. La impresión 3D acorta las cadenas de suministro y reduce la enorme huella de carbono del transporte de materiales pesados y de gran tamaño utilizados por la industria de la construcción. Por ejemplo, el gigante de la construcción sostenible y la ingeniería Arup imprime en 3D piezas de acero especiales allí donde se necesitan, en lugar de tener una planta de producción central que envía los productos por todo el mundo.

También reduce el material de desecho. Esto es significativo, dado que los modelos de construcción actuales estiman un desperdicio del 30% de todos los materiales de construcción en cualquier obra. La reducción de los precios de las impresoras 3D supone una posible solución a la escalada de los costes de la vivienda y a la desigualdad en este ámbito.

Medicina: el sector médico, quizás el más radicalmente transformado por las tecnologías de impresión 3D, se ha beneficiado enormemente de la capacidad de fabricar productos médicos de vanguardia y difíciles de conseguir de otro modo, especialmente en países en desarrollo o desatendidos. En algunos hospitales del mundo ya imprimen en 3D prótesis personalizadas que tienen beneficios como durabilidad y mejor adaptación en el cuerpo.

 

Ahora, no todo es sustentabilidad en manufactura aditiva, tengamos en cuenta algunas cuestiones, que si bien son menores que cualquier tipo de fabricación, hay que tener en cuenta:

Aunque las aplicaciones de la impresión 3D son apasionantes, desgraciadamente no borran el inherente (y significativo) impacto medioambiental de la impresión 3D. La limitación más obvia de la impresión 3D es su actual dependencia de los plásticos vírgenes, aunque como hemos visto, existe tecnología inteligente sostenible para remediar este inconveniente si las empresas están dispuestas a elegir materiales más sostenibles.

En cualquier caso, los métodos de impresión 3D consumen mucha energía (aunque bastante menos que el mecanizado CNC) y a veces producen emisiones tóxicas.

Dado que los filamentos deben calentarse a alta temperatura para formar objetos con las impresoras 3D, una solución a la enorme cantidad de energía consumida durante la impresión reside en los materiales utilizados. Utilizando materiales más respetuosos con el medio ambiente y con un umbral de baja temperatura, se puede reducir el consumo de energía.

El uso de materiales, la temperatura de la maquinaria, el color del filamento, la cantidad de calor utilizada en la placa de impresión y el modelo de impresora pueden afectar al grado de emisión de COV. Además de los COV, la impresión 3D puede emitir partículas, materiales gaseosos o nanopartículas que potencialmente plantean algunos riesgos para la salud.

 

Reflexiones finales sobre la sostenibilidad de la impresión 3D

El incesante auge de la invención y la fabricación humanas a escala mundial pone de manifiesto la necesidad de desarrollar soluciones de desarrollo más sostenibles. La impresión 3D puede ser esa solución, siempre que logremos un equilibrio favorable a gran escala entre sus aplicaciones sostenibles y el impacto medioambiental inherente a la impresión 3D.

Sin embargo, aún quedan desafíos por superar, como la mejora de la eficiencia energética de los procesos de impresión y la ampliación de la gama de materiales sostenibles disponibles. Con un enfoque continuo en la innovación y la colaboración entre industrias, la manufactura aditiva tiene el potencial de desempeñar un papel clave en la construcción de un futuro más sostenible.

 

Irene Presti es especialista en Impresión 3D y experta en Project Management en www.irenepresti.net

 

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