Foro: Retos del desarrollo en la cuarta revolución industrial
Megatendencias de la Impresión 3D y oportunidades para Colombia
Carlos Alberto Narváez Tovar, PhD.
XXXII feria internacional de BogotáAuditorio Principal de Corferias
Bogotá, 26 de septiembre de 2018
1
Contenido
• ¿Qué es la impresión 3D?
• Megatendencias de la impresión 3D
• Oportunidades para Colombia
2
Procesos de Manufactura
Sustracción Conformación
Fundición Adición3
[1] [2]
[3] [4]
“Additive manufacturing (AM), also known as 3D printing, uses computer-aided design to build objects layer by layer”
4
American Society of Testing and Materials - ASTM [5]
Modelo CAD 3D
Archivo STL
Corte por
capas
Sistema AM
Acabado
5
“3D printing is the operation at the heart of additive manufacturing”
Peter Zelinski. Editor-in-chief, Additive Manufacturing [6]
La AM es una parte central de la industria 4.0
6Fuente: Roland Berger [7]
La impresión 3D superó 7.3 billones de dólares en el 2017
7Fuente: UPS [8]
• Representa 0,04% del mercado de manufactura global
• Norteamérica y Europa representan un poco más de 2/3 de los ingresos del mercado
Usos de la impresión 3D
8
Partes Funcionales29%
Prototipo18%
Otros33%
Prueba visual de concepto10%
Moldes y herramental10%
Adaptado de UPS [8]
Materiales para impresión 3D
9Fuente: Stratasys [9]
La impresión 3D es una de las diez megatendencias industriales
10
Reducción de tiempos de espera
Personalización, lotes pequeños y
disponibilidad regional
Menor costo unitario por
herramental, personal y logística
Fuente: KPMG [11]
La impresión 3D es una de las diez megatendencias industriales
11
Disminución de logística por repuestos y
productos básicos
Disponibilidad de hardware robusto
y asequible
Competitividad de materiales con
tecnologías tradicionales
Fuente: KPMG [11]
La AM tiene impactos dramáticos sobre las compañías
Sustitución de tecnologías
Rediseño de cadenas de valor y suministro
Negocios pequeños, flexibles y especializados
12
La AM tiene impactos dramáticos sobre las compañías
Democratización del diseño y la manufactura
Bajo riesgo de entrada al mercado para nuevos competidores
Disminución de la ventaja por bajo costo de la mano de obra
13
La AM impacta otras megatendencias industriales
Impresión 3D
Desafío de talento
Manufactura por clusters
Eficiencia energética
Fábrica del futuro
14Adaptado de KPMG [11]
El índice de Impresión 3D mide como un país apoya la AM
Impresión 3D (50%)
• Venta de impresoras
• Impresoras instaladas
• Solicitudes de patentes
Demanda (10%)
• Consumo per cápita
• Tamaño del mercado doméstico
Comercio (10%)
• Importaciones y Exportaciones
• Inversión Extranjera
15
Personas (10%)
• Graduados en ciencia e ingeniería
• Disponibilidad de habilidades digitales
Gobernanza (10%)
• Estabilidad política
• Legislación
• Propiedad intelectual
Tecnología (10%)
• Penetración del internet
• Inversión en I+D
• Capacidad de innovación
16Adaptado de A.T. Kearney [12]
Followers: “To move ahead, they will need government engagement and policies that promote technology adoption and infrastructure development”
Leaders
Challengers
Recomendaciones a los empresarios
17
Integrar la AM a su cadena de
suministro
Revisar su
estrategia
Aceptar el reto
Adaptado de KPMG [11]
Caminos para nuevos negocios
18
Camino III – Evolución del Producto• Personalización• Incremento de
desempeño/funcionalidad• Costo cero por incrementar
complejidad
Camino IV – Evolución del modelo de negocio• Personalización masiva• Empoderamiento del cliente • Manufactura en el lugar de uso• Desintermediación de la cadena
Camino I – Estasis
• Diseño y prototipado rápido
• Producción de herramientas personalizadas
• “No se aceptan cambios”
Camino II – Evolución de la cadena• Manufactura cerca del punto de
uso• Flexibilidad y capacidad de
respuesta• Reducción de inventario
Impacto en la cadena de proveedores
Imp
acto
en
el d
esa
rro
llo d
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uct
o
Composición del mercado para el 2025
Automotriz20%
Electrónica de consumo
28%
Aeroespacial15%
Médico y dental16%
Industrial12%
Arquitectura4%
Otros5%
19Adaptado de Frost & Sullivan [10]
Sector Médico
20http://enablingthefuture.org/
Sector Médico
21http://e-nablemedellin.com/es/inicio/
Sector Médico
22
http://fabrilab.com.co/
Sector Médico
23
Microtia
Malformación congénita
Cartílago, implante Medpor o prótesis
6,4 por cada 10 000 niños
Sector Médico
24
Escaneado 3D CADCaracterización
MaterialesImpresión 3D
PLA
Layfom 40
PCL
Sector Moda y Joyería
25
[13]
Sector Moda y Joyería
26http://www.prototype3d.com.co/
Sector Arquitectura
27
[14]
Sector Arquitectura
28http://www.conconcreto.com/impresora-3d-gran-formato-el-futuro-es-ahora
Conclusiones
• La impresión 3D es una parte central de la industria 4.0
• Las claves están en:– El empoderamiento del cliente– La personalización masiva– Producción en el lugar de uso– La democratización del diseño y la manufactura
• El sector necesita apoyo gubernamental
29
Agradecimientos
• Jessica Zuleima Parrado, Ingeniera mecánica, Universidad Nacional de Colombia.
• Voxel3d http://voxel3d.net/
30
¡Muchas gracias!
Carlos Alberto Narváez Tovar, [email protected] 402 Edificio 453Departamento de Ingeniería Mecánica y MecatrónicaUniversidad Nacional de Colombia Sede Bogotá
31
Referencias[1] WARDjet. An example of a 5-Axis waterjet cutting head used to cut complex 3-Dimensional parts on a CNC waterjet cutting machine. <https://es.m.wikipedia.org/wiki/Archivo:5-Axis-Waterjet-Cutting-Head.jpg >. Consultado 18-09-2018.
[2] NearEMPTiness. Schmieden von Damaszener Stahl im LVR-Industriemuseum Solingen. <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Forging_of_Damascus_Steel_in_Solingen_02.JPG>. Consultado 18-09-2018.
[3] Allen Drebert. Pouring molten gold into ingot mold at La Luz Mine. <https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/47/Pouring_gold.jpg>. Consultado 18-09-2018.
[4] Jonathan Juursema. A photo of the printing head of a FELIX 3D Printer in action. <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Felix_3D_Printer_-_Printing_Head_Cropped.JPG>. Consultado 18-09-2018.
32
Referencias[5] ASTM international. Additive manufacturing overview. <https://www.astm.org/industry/additive-manufacturing-overview.html>. Consultado 19-09-2018.
[6] Peter Zelinski. Additive Manufacturing and 3D Printing Are Two Different Things. Additive Manufacturing magazine, 08-04-2017. <https://www.additivemanufacturing.media/columns/additive-manufacturing-and-3d-printing-are-two-different-things>. Consultado 19-09-2018.
[7] Roland Berger. Additive manufacturing in Aerospace and Defense. Roland Berger, 2017.
[8] UPS. 3D printing: The next revolution in Industrial Manufacturing. 2016.
33
Referencias[9] Frost & Sullivan. Global Additive Manufacturing Market, Forecast to 2025. Mayo de 2016.
[10] Frost & Sullivan. Global Additive Manufacturing Market, Forecast to 2025. Mayo de 2016.
[11] KPMG. Industrial Manufacturing Megatrends Research, 2014.
[12] Sean Monahan y otros. 3D printing: Disrupting the $12 Trillion Manufacturing Sector. A.T. Kearney, Inc., 2017.
[13] Shapeways. Brass 3D Prints by Shapeways<https://www.flickr.com/photos/51579195@N02/12092209685>. Consultado 18-09-2018.
34
Referencias[14] 3DPrinthuset (Denmark). 3D printer nozzle in action - Building on demand (BOD) project <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:BOD_printer_nozzle.jpg>. Consultado 18-09-2018.
35