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

e p

rod

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, PhD.canarvaezt@unal.edu.coOficina 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