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Newsletter #2 Estudio de viabilidad y desarrollo a nivel conceptual de una tecnología de fabricación aditiva para el sector del mueble y la madera

Proyecto Fama:

  1. Resumen y motivación del proyecto.

Las tecnologías de fabricación aditiva, que comúnmente se conocen como  impresión 3D, han conocido en los últimos tiempos un aumento en su desarrollo, en su utilización y en las posibilidades de explotación comercial de los productos generados, afirmación fácilmente demostrable considerando las aplicaciones generadas en diversos sectores industriales. Este tipo de tecnologías han sido apoyadas mediante una continua inversión empresarial a nivel mundial, siendo objeto de una intensa actividad de investigación y desarrollo, especialmente en lo referente a los materiales empleados para construir los productos de forma aditiva.

Las ventajas más importantes de la fabricación aditiva son su versatilidad, ya que permite fabricar objetos con geometrías “imposibles” para cualquier otra tecnología de fabricación tradicional; su flexibilidad, al permitir obtener piezas únicas sin necesidad de realizar inversiones en utillaje  ni requerir un lote mínimo de producción; y finalmente, como consecuencia de las anteriores, la posibilidad de fabricar productos altamente personalizados que permiten satisfacer cualquier tipo de demanda de un usuario individual.

En el caso del Sector del Mueble, y aunque existe una amplia variedad de materias primas y materiales alternativos, las empresas  siguen utilizando de forma mayoritaria  la madera o derivados de la misma para fabricar sus productos.Como inconveniente más importante, hay que citar el coste de la tecnología necesaria para fabricar piezas funcionales, es decir piezas que tengan unas características y propiedades más exigentes que los sencillos modelos que pueden fabricarse en una pequeña impresora 3D. El coste de la tecnología incide en un 90% sobre el coste final del producto obtenido.

Tal y como está ocurriendo en otros sectores que procesan otras materias primas como el metal, plástico, arena o materiales cerámicos, la posibilidad de procesar materiales derivados de la madera utilizando la tecnología aditiva abre nuevas formas de diseñar y fabricar, las cuales permiten generar nuevos productos de alto valor añadido, así como nuevos servicios y modelos de negocio que activarían el tejido industrial.

Cabe considerar este proyecto como el primero en una línea de colaboración estratégica entre AIMME y AIDIMA para la consecución de esta regeneración industrial basada en la introducción de nueva tecnología de fabricación en sectores tradicionales.

  1. Objetivo general del proyecto.

El proyecto tiene por objetivo el estudio de la viabilidad y el desarrollo a nivel conceptual de una tecnología de fabricación aditiva para el sector del mueble y del hábitat en general, así como del material o materiales más adecuados en función de la tipología de productos a desarrollar. Se trata de estudiar el campo de aplicación de esta tecnología en base al conocimiento del procesado de otras materias primas, los requisitos técnicos que deben cumplir para este campo de aplicación, el desarrollo del formato y la formulación de la materia prima,  el desarrollo conceptual de una máquina prototipo para el procesado del material desarrollado, la posterior caracterización y validación de los resultados obtenidos, así como el estudio de procesos posteriores para el cumplimiento de las especificaciones establecidas.

  1. Resultados obtenidos.

En primer lugar se revisó el estado del arte, centrándose en las tecnologías y materiales existentes en la actualidad. Dado que el objetivo del proyecto está encaminado al sector del hábitat, se evaluaron diferentes líneas de producto donde podría tener cabida esta tecnología. Debido al coste intrínseco de la tecnología (que supone el 80% del coste del producto) y la duración del proceso de fabricación (habitualmente horas para hacer una pieza), los productos a fabricar mediante tecnología aditiva deben ser de alto valor añadido, geometrías complejas y muy personalizados, ya que no tiene sentido usar máquinas aditivas para series largas y productos repetitivos, que suelen ser de bajo precio.

Se han identificado los siguientes tipos de producto que utilizan madera o derivados, como más ventajosos para usar la FA:

  • Elementos de construcción en madera: elementos estructurales complejos, construcciones completas, paramentos verticales compuestos, elementos estructurales o decorativos efímeros con material reciclable, estructuras de productos complejos de gran tamaño que se puedan revestir con otras superficies decorativas..
  • Elementos artísticos en madera o derivados.
  • Productos que combinen la madera o derivados con otros materiales para dotarlos con características físico-mecánicas o estéticas diferenciales.

En cuanto a tecnologías factibles, se han identificado dos tipos:

  • Inyección de material viscoso, .compuesto por una mezcla de resina y polvo o serrín de madera. Este tipo de tecnología es similar a la utilizada para construir viviendas, radicando la novedad en el tipo de material utilizado.
 Inyección de material viscoso en capas

Inyección de material viscoso en capas

  • Fabricación por láminas (tecnología LOM- Laminated Object Manufacturing). En este caso se podría utilizar chapas, láminas o tableros de madera o derivados de pequeño espesor (entre 0,1 y 3 mm), que se mecanizarían para darles la forma adecuada y se van uniendo a las capas previamente mecanizadas.
Tecnología LOM 2

Tecnología LOM

Se ha aproximado una formulación del material viscoso que podría utilizarse en la tecnología de inyección, partiendo de resinas de poliéster o de poliuretano. Igualmente se han evaluado las características que deben tener las chapas de madera para poder ser utilizadas en una máquina LOM.

Hasta final de año se va a desarrollar un modelo 3D de la máquina de fabricación aditiva que podría trabajar con este último material.

  1. Beneficios del proyecto para las empresas.

El resultado esperado es generar conocimiento para el desarrollo de una tecnología aditiva de procesado de un material basado en la madera que permita a las empresas de la CV, diversificar en productos y servicios de mayor valor añadido, a través de la regeneración de un tejido industrial tradicional en nuevos modelos de negocio, extrapolando casos de éxito de otros sectores industriales.

Cabe esperar que el desarrollo de una tecnología aditiva que pueda utilizar materiales derivados de la madera y permita fabricar productos diferentes a los actuales y con las características funcionales adecuadas, beneficie  a los usuarios finales, a los fabricantes de estos productos, a proveedores de materia prima, así como fabricantes de bienes de equipo.

 Logos financiadores Proyectos IVACE

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