Fabricación avanzada

Fecha de publicación : 05 October 2024

Publicado por : Parul Atri

El uso de tecnología de fabricación avanzada puede transformar los procedimientos de fabricación y abrir nuevas perspectivas de negocio. Sin embargo, es poco probable que la fabricación avanzada sustituya por completo las tecnologías existentes en un futuro próximo.

Una razón para esto es que numerosas tecnologías existentes, especialmente para operaciones a pequeña escala, siguen siendo eficaces y eficientes. Además, algunas empresas, especialmente las más pequeñas, pueden encontrar prohibitivamente caro adquirir y mantener las herramientas y el software necesarios para la fabricación avanzada.

Además, la transición a tecnologías de fabricación avanzadas requiere una inversión considerable en educación y formación para desarrollar las habilidades necesarias para que los trabajadores las utilicen y mantengan. Por lo tanto, este factor impide, especialmente a las pequeñas organizaciones, capacitar a sus trabajadores para la fabricación avanzada debido a la falta de inversión.

La manufactura es la raíz de todas las innovaciones y desarrollos tecnológicos. Cualquier mejora en la manufactura suele impulsar el crecimiento de innumerables industrias y negocios en etapas posteriores de la cadena de suministro. El uso de tecnología y procesos de vanguardia para aumentar la competitividad de las industrias manufactureras se conoce como manufactura avanzada. Esta manufactura utiliza técnicas de producción flexibles que optimizan el capital disponible y son más efectivas, eficientes y rápidas de respuesta. Si bien existen situaciones en las que los métodos tradicionales y especializados siguen siendo apropiados, como en el caso de tiradas de producción largas y predecibles, la manufactura avanzada tiene la capacidad de gestionar los diversos requisitos de producción y la personalización masiva que las industrias enfrentan con frecuencia, sin necesidad de una gran inversión de capital.

Las tecnologías de fabricación avanzadas mejoran la productividad al brindar a los fabricantes la capacidad de escalar, tanto vertical como horizontalmente, según las necesidades y demandas del mercado. Para integrar las actividades de fabricación y comerciales en una operación continua y eficaz, la fabricación avanzada se basa en las tecnologías de la información y la comunicación (TIC). Esto abarca todas las áreas de la cadena de valor, desde la ideación hasta el final de la vida útil. Para mantener la fabricación a la vanguardia, las tecnologías de fabricación avanzada, a menudo conocidas como «fabricación inteligente», son cruciales.

Ventajas de Advanced

Técnicas de fabricación

• Cuando las operaciones de fabricación son más automatizadas y económicas, los recursos pueden concentrarse más en la investigación y el desarrollo, lo que permite la introducción de productos novedosos y emocionantes.
• Las técnicas de producción modernas son más precisas, consistentes y eficientes en general, lo que da como resultado productos de mayor calidad que son más confiables, accesibles y con precios razonables.
• Al automatizar las actividades de fabricación, la fabricación avanzada ayuda a realizar esfuerzos de producción más eficientes para que el personal pueda concentrarse en trabajos más creativos.
• Una mejor capacidad de respuesta al mercado es posible gracias a la flexibilidad de la fabricación avanzada y a una planificación y programación optimizadas.

El alcance futuro del mercado para

Fabricación avanzada

Se prevé que el tamaño del mercado mundial de la fabricación avanzada alcance aproximadamente los 78 000 millones de dólares en 2035, con una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) de aproximadamente el 22 % durante el período de pronóstico 2023-2035. Los avances tecnológicos y la creciente popularidad de nuevas aplicaciones pueden explicar el rápido crecimiento de los ingresos del mercado de la fabricación avanzada. Los actores de la industria de la fabricación avanzada tienen numerosas oportunidades para mejorar su capacidad y eficiencia de producción gracias al desarrollo de nuevos métodos, materiales y equipos.

Objetivos de la fabricación avanzada

Obtener una ventaja competitiva en el mercado es el objetivo de la fabricación avanzada, y lo logra de diversas maneras. Aumentar la producción es, sin duda, uno de los principales objetivos de la fabricación sofisticada. Se puede vender más a medida que se produce más. Esto no implica que aumentar la producción sea el único objetivo de la fabricación moderna. Otras áreas, como la optimización de procesos y la eficiencia, también pueden mejorarse. Por ejemplo, la fabricación avanzada busca acortar el tiempo de desarrollo de un producto, así como reducir los costos unitarios, el contenido de materiales, los inventarios de materiales y la cantidad de bienes de capital infrautilizados.

Tipos de fabricación avanzada

• Producción eficiente: La ingeniería simultánea, a diferencia de la ingeniería secuencial, es el enfoque de este trabajo, que también incluye diseño, simulación, modelado físico e informático, tecnología de fabricación de vanguardia y métodos de control. Tanto la fundición de precisión como el prototipado rápido emplean esta tecnología.
• Producción Inteligente: Emplea métodos para prolongar la vida útil y optimizar el uso de las instalaciones de fabricación mediante las TIC y los sistemas logísticos relacionados. Esto se logra mediante una monitorización eficaz, un mantenimiento rutinario y reparaciones.
• Organización eficaz: Coordinar y aprovechar los recursos industriales, tanto tangibles como intelectuales. Esto se aplica a licitaciones virtuales, empresas, recursos e instalaciones compartidos, estructuras organizativas innovadoras, unidades de incubación, gestión del conocimiento, comercio y comercio electrónico.

Soluciones de fabricación avanzadas

• Inteligencia Artificial y Aprendizaje Automático La IA y el aprendizaje automático pueden transformar por completo la industria manufacturera. Si bien la IA existe desde hace tiempo, los últimos avances, como la computación en la nube, el big data y el aprendizaje automático, están impulsando este concepto a la vanguardia de la economía mundial. La IA en la industria manufacturera puede optimizarse para facilitar soluciones basadas en datos en tiempo real mediante la recopilación de datos de diferentes ramas de la empresa. Por ejemplo, los datos de la línea de producción pueden ayudar a calcular y predecir la duración del ciclo de fabricación y permitir una planificación y programación precisas. Mediante sensores, la IA puede monitorizar la calidad de los productos o el estado de los equipos de producción. La IA puede utilizarse en el ámbito de las compras para realizar previsiones precisas de la demanda y solicitar las materias primas necesarias en consecuencia. Se prevé que la IA pueda impulsar un aumento del 40 % en las ganancias de la industria manufacturera para el año 2035.
• Nanotecnología: La necesidad de componentes más pequeños aumenta a medida que nuestros dispositivos se hacen más pequeños. Dado que los diseñadores necesitan integrar más funcionalidad en una estructura compacta, la nanotecnología ocupa un lugar cada vez más destacado en diversos sectores. Además, las partículas nanométricas se utilizan en aplicaciones químicas y biológicas, donde pueden mejorar las características de los materiales, regular la espectroscopia de luz y modificar la reactividad química.
• Robótica: La robótica se encuentra entre los procesos de fabricación modernos, lo cual no sorprende, dado que estas tecnologías automatizadas permiten la elevación de cargas pesadas, movimientos y uniones precisos, y una mayor uniformidad del trabajo en numerosas unidades de producción. La robótica industrial es increíblemente útil para realizar operaciones peligrosas, ya que reduce el riesgo para las partes interesadas, los gastos generales y el desperdicio, a la vez que produce bienes de forma más fiable, rápida y económica. Las industrias automotriz, aeroespacial, de forja, de bienes de consumo y muchas otras utilizan robots con frecuencia, y a medida que avanza nuestra comprensión de la robótica, también lo hace nuestra capacidad para introducir sistemas automatizados en otros campos.
• Fabricación aditiva: En la fabricación aditiva, se utilizan software CAD o escáneres de objetos 3D para indicar a las máquinas que depositen material con formas geométricas exactas capa por capa. De esta forma, los fabricantes reducen la probabilidad de fallo del sistema, lo que ofrece numerosas ventajas, como la reducción del peso, la complejidad y los problemas de disipación térmica. Los sectores aeroespacial, médico, de prototipos, automotriz, de productos de consumo y muchos otros se benefician de la fabricación aditiva, y estas industrias se expandirán a medida que la tecnología se vuelva más asequible y sencilla de usar.
• Mecanizado láser: El mecanizado y la soldadura láser, que utilizan tecnología láser, permiten la producción rápida y precisa de artículos. Los láseres eliminan las grietas y las uniones deficientes, a la vez que mantienen la integridad de la pieza mediante el control preciso de la cantidad de calor que se aplica al material. Actualmente, estas tecnologías permiten fabricar recipientes a presión, soldaduras con sensores de proximidad, soldaduras de baterías, dispositivos electrónicos sensibles y muchos otros productos de forma más segura y precisa.

Industrias que utilizan

Fabricación avanzada

La fabricación avanzada no puede incorporarse en prácticamente cualquier empresa que pueda financiar materiales compuestos o computación en la nube. Solo puede tener éxito si se cuenta con una infraestructura de TI sofisticada, como en los sectores de vehículos eléctricos, robótica, aeroespacial y otros.

Lista de industrias que se están transformando hoy en día gracias a técnicas de fabricación avanzadas:

• Productos de consumo: En las primeras etapas del ciclo de vida del desarrollo de un producto, la impresión 3D es excelente para crear productos electrónicos de consumo complejos con una estética y funcionalidad realistas. Las primeras iteraciones, proporcionadas con rapidez y precisión, han sido beneficiosas para los productos deportivos. Los modelos arquitectónicos detallados, la utilería y el vestuario para espectáculos son otros ejemplos de su uso exitoso. Es posible que más productos de consumo se adapten a la fabricación aditiva en los próximos años, a medida que la tecnología de impresión 3D mejore el volumen y la velocidad de fabricación.
• Energía: La capacidad de crear rápidamente componentes especializados y esenciales que resistan condiciones adversas es crucial para el éxito en el sector energético. El desarrollo de componentes eficientes, ligeros y a demanda, así como de materiales ecológicos mediante fabricación aditiva, ofrece soluciones para diversos requisitos y funciones de campo.
• Medicina: El sector médico, en rápida evolución, está utilizando soluciones de fabricación aditiva para ofrecer innovaciones a profesionales, pacientes e centros de investigación. Los fabricantes médicos utilizan diversos materiales de impresión 3D duros, flexibles, opacos y transparentes para crear diseños más personalizables que nunca. Mediante el uso de componentes de grado quirúrgico, prototipos funcionales, modelos anatómicos realistas y prototipos funcionales, la fabricación avanzada está permitiendo desarrollos inimaginables para tecnologías que salvan vidas. Dispositivos de implantes de biomateriales ortopédicos, dispositivos dentales, modelos prequirúrgicos a partir de tomografías computarizadas, guías de sierra y broca personalizadas, carcasas e instrumental personalizado son algunas de las aplicaciones que están transformando el sector médico.

Últimas innovaciones en

Fabricación avanzada

• Simulación: La segunda ciencia de innovación y gestión más popular empleada por los gerentes de fabricación es la simulación. La fabricación justo a tiempo se apoya en la simulación, que ofrece las siguientes ventajas: cálculo de los recursos ideales necesarios, tiempo de permanencia de las piezas en el sistema, tiempo de tránsito y utilización de máquinas y personal. Mediante la Ingeniería Computacional Integrada de Materiales (ICME), los ingenieros de producto pueden diseñar un modelo virtual del producto y probar su rendimiento en diferentes condiciones antes de proceder a la producción real. La fabricación virtual puede simular los procesos de fabricación, lo cual resulta muy útil para eliminar ineficiencias y optimizar la producción.
• Realidad Aumentada: Para los técnicos de taller, la realidad aumentada ofrece un manual de instrucciones inmersivo y detallado. Se muestra el funcionamiento interno de las máquinas para que los empleados aprendan, lo que mejora la experiencia educativa y reduce el gasto innecesario de tiempo y dinero. La realidad aumentada puede facilitar el mantenimiento de los equipos de producción. Dado que las aplicaciones de RA combinan la realidad real y la virtual de forma innovadora, pueden ayudar a los fabricantes a optimizar el proceso de producción. Promueve la precisión y la evaluación de la planificación digital en un entorno físico.

El futuro de la fabricación avanzada

Los cobots, o robots colaborativos, están diseñados para realizar actividades laboriosas o peligrosas junto a los humanos. Se prevé que, a medida que la tecnología de cobots se desarrolle, se utilizarán con mayor frecuencia en la fabricación, lo que aumentará la productividad y la seguridad. Además, una estrategia de producción conocida como fabricación circular prioriza la reducción de residuos y el aumento de la eficiencia de los recursos. El uso de fuentes de energía renovables durante la producción y la creación de artículos fácilmente desmontables y reciclables son dos aspectos de esta estrategia.

¿Cómo pueden las pequeñas organizaciones impulsar la adopción de la fabricación avanzada?

Para desarrollar conocimientos y experiencia en manufactura avanzada, las pequeñas empresas pueden colaborar con especialistas como consultores y proveedores de tecnología. Esto les ayuda a superar dificultades técnicas, mantenerse al día con la actualidad y acceder a recursos como financiación y capacitación. Además, pueden aprovechar las iniciativas gubernamentales de apoyo, como subvenciones, préstamos y exenciones fiscales, para financiar la adopción de equipos de manufactura sofisticados. Al facilitar el acceso a la tecnología para las pequeñas empresas, estos programas pueden contribuir a reducir la presión financiera que supone invertir en ella.

En conclusión

La fabricación avanzada no es una moda pasajera ni una palabra de moda que caerá en el olvido en pocos años. Es un fenómeno que crecerá rápidamente en el futuro próximo, allanando el camino para fábricas inteligentes gestionadas remotamente que implementen tecnologías de fabricación nuevas y avanzadas. El primer paso en esta dirección sería que los fabricantes comenzaran a establecer una infraestructura para que sus iniciativas de fabricación avanzada despeguen.