Ens interessa, com a ciutadans vinculats a l’enginyeria i al desenvolupament tecnològic, reflexionar sobre quin ús donem a les eines que anem generant a la nostra professió, i prendre decisions sobre com les apliquem al nostre entorn i per a quines finalitats.
Això és del tot pertinent en uns temps que ens porten a finals del segle XIX, i on de cop tornem a parlar d’armes que arrasen ciutats. Mirant a les noves tecnologies que apareixen, la fabricació additiva o impressió 3D proporciona cada setmana alguna notícia sobre llocs on s’aplica. El ventall és tan ample com ho són les activitats humanes i industrials, de manera que, en un exercici de confiança en la humanitat - dels quals mai anem sobrats - , anem a exposar alguns exemples en els que aquesta tecnologia es posa al servei dels reptes socials als que fem front.
Així, primer de tot ens podem referir a la nova mobilitat descarbonitzada. Es tracta d’un sector on es treballa en múltiples direccions per aconseguir l’abandonament de les emissions associades a combustibles fòssils. Els plantejaments de nous sistemes de transport han format part del debat, i per exemple se n’ha parlat molt del concepte Hyperloop que, propugnat pel polèmic Elon Musk, ha generat moltes iniciatives de recerca. L’Hyperloop es basa en fer passar un vehicle per un tub en el que, simplificant, es fa el buit per a que la resistència de l’aire sigui mínima. El concepte va ser presentat al 2013, i anualment se celebra la European Hyperloop Week, ja deslligada de SpaceX, on grups d’estudiants de diverses universitats presenten i proven els seus conceptes, més amb l’ànim de generar experiències i coneixements que per competitivitat. Els prototips són autèntiques meravelles del maquetisme, i utilitzen amb intensitat totes les tecnologies disponibles. Com no pot ser d’altra manera, la impressió 3D és present en moltes peces. Un exemple ben interessant és el prototip de l’equip Hyperloop CHF a la competició de València de 2021: per a dur-lo a terme es va utilitzar una de les tecnologies que és més a l’abast, la d’extrusió de filament plàstic. En concret, l’equip va disposar d’una Epsilon W50, fabricada per l’start-up nascuda al CIM de la UPC, i que des de Gavà ven impressores 3D arreu del món. Amb ella, van poder disposar no sols de peces en materials diferents sinó de motlles on conformar parts fetes de compòsits. De fet, sovint s’oblida que la impressió 3D permet disposar ràpidament de motlles i utillatges amb els quals s’acceleren processos de fabricació tradicionals.
Aquest cas reflecteix molt bé com la impressió 3D, que va néixer sota el nom de Rapid Prototyping, és la millor eina per plasmar qualsevol nou concepte, permetent passar immediatament una idea de la pantalla (model 3D) a la realitat.
La utilització de la impressió 3D com a eina per a producció seriada ja és més discutida, donat que les tecnologies tradicionals mantenen l’avantatge competitiu de permetre economies d’escala: per més peces que fem en impressió 3D, el preu unitari no baixa. Llavors, són productes de molt alta complexitat els que poden tenir necessitat de la fabricació additiva. Recentment l’empresa Sakuu, desenvolupadora de bateries d'estat sòlid per a cotxes elèctrics, va anunciar la construcció de la primera fàbrica de bateries de liti metàl·lic i d'estat sòlid impreses en 3D, en un projecte liderat per l’enginyeria de Porsche. El procés anomenat Kavian té sis etapes: deposició de pols, condicionament d’aquesta per a rebre deposició de polímers i metalls, inspecció, deposició selectiva d’aglomerant polimèric, projecció també selectiva de tinta metàl·lica conductiva, i empilat de la capa formada en les precedents, i inici de nou cicle. Llavors, la producció seriada de bateries mitjançant impressió 3D representa un exemple extrem per a la mobilitat, donat que normalment s’aplica a personalització de determinats components o per aconseguir estalvis de pes important - i per tant de combustible - en el cas de peces impreses en metall.
Un cop vist com la fabricació additiva pot ser diferencial en el repte de la nova mobilitat, podem fer una ullada a com aquesta intervé en altres àmbits d’interès social, com el de la salut. No és un tema nou, i amb la pandèmia va resultar clau en els primers moments de trencament de cadenes de subministrament. Aquests darrers dies hem conegut com des de la Vall d’Hebron es posa a l’abast dels pacients una impressora 3D per elaborar medicaments personalitzats. I és que si tots som diferents - i per exemple un infant és molt diferent d’un adult - , les dosis i composicions també ho han de ser. La fabricació per extrusió de pastes (tecnologia usada en aquest cas) facilita el control de dosificacions, la multi-materialitat, la generació d’una aparença “amable” de gominola, etc. La llista d’avantatges és més àmplia:
- Evita possibles errors amb la dosi administrada
- Millora l'efectivitat del compliment del tractament fent que tingui un millor gust
- El pacient pot triar el format que més li agradi, i la consistència semisòlida de gominola fa més senzill prendre la medicació.
- Facilitat de transport i conservació, substituint a medicaments que precisaven nevera, ampolles…
- Els mateixos avantatges també ho són pels adults, en processos d’ajust de dosi, o en el cas en que es prenen molts medicaments, doncs poden fusionar-se en un de sol, imprès.
De moment es tracta d’un primer estudi amb pacients infantils, en la que s’està utilitzant una impressora v3D, la M3DIMAKER, desenvolupada al Regne Unit per FabRx, una start-up nascuda al University College London.
Donant un gir al contingut, una de les acusacions que es fa a la indústria és que genera productes que després acaben a la brossa. La nostra relació amb l’entorn és de depredació de recursos naturals, per a continuació omplir-la de residus. Per posar-ho en xifres, aquest mes de gener es presentava el nou Clúster de Residus, que a Catalunya el formen 693 empreses agrupant més de 40 mil treballadors, i amb una facturació agregada d’uns 10.000 milions d’euros. Des d’universitats com la UPC, es duu a terme molta recerca centrada en l’aprofitament de residus i subproductes industrials, i des del seu Centre CIM s’estudia com integrar-los en processos d’impressió 3D. L’àmbit de la impressió 3D per a la construcció és un d’ells, donat que els morters de formigó poden admetre molts additius per aconseguir característiques especials, i per a això s’estudien diferents possibles residus d’altres processos.
De fet, la impressió en 3D per a la construcció ja té per sí mateixa molts avantatges intrínsecs, començant per la possibilitat de fer formes lliures ben atractives sense encofrats, i aconseguint reduir emissions de CO2 respecte a els processos convencionals. I no sols es pot integrar residus, sinó aprofitar materials del lloc on es fa l’obra, reduint moviments de materials i fent un procés d’economia circular. Com a mesura de l’impacte d’aquesta tecnologia, la demanda de proves pilot i demostradors està fent que s’articuli una futura start-up, ARIDDITIVE, per fer impressores 3D de formigó d’alta capacitat.
Finalment, la mateixa indústria no s’escapa de poder ser repensa com a lloc de desenvolupament de les persones, en les que aquestes no siguin un medi sino un fi en si mateix. És el concepte Indústria 5.0, en el que totes les noves eines tecnològiques sortides de la quarta revolució industrial es posen al servei de la societat. Un aspecte gens nou és el de la robotització, però ara amb un rostre més amable amb els cobots, que fan costat a les persones facilitant la seva activitat. Així, veiem robots posant i traient plataformes d’impressores 3D, podent deixar desatesa una operació que pot ser nocturna. És el que fa Athena 3D Manufacturing a Arizona, que ha integrat un robot col·laboratiu FANUC per a multiplicar la productivitat de les impressores 3D, que només s’aturen en el moment d’extreure les peces fetes i posar una nova plataforma on imprimir. Això facilita que l’operari pugui fer tasques de més nivell, començant per l’adaptació del robot i dedicant sobretot el seu temps al postprocessat de les peces per als clients, on està el valor que l’empresa proporciona.
Un altre camp, que reservem per una altra ocasió, és quan aquest robot es transforma en una impressora 3D. Novament, s’entra en un territori on la innovació tecnològica pot ser molt potent. Si pensem per exemple en robots de soldadura, ens trobem en un àmbit on les nostres pimes poden tenir moltes oportunitats. El robot, programat per operacions seriades de soldadura a peces que van passant per la línia, podria passar a ser un “escultor en el buit” de peces metàl·liques impreses en 3D des de zero: l’escenari de substituir amb fabricació additiva llargues, complexes i costoses operacions de mecanitzat s’obre pas.
Com a conclusió, aconseguir que tots aquests casos mostrats repercuteixin en una millor societat ha de ser també la preocupació dels tècnics que fem possible tots aquests avenços.
