No es difícil entender por qué algunas de las corporaciones más grandes del mundo han hecho grandes inversiones en la impresión 3D en metal recientemente. Actualmente, la fabricación de piezas metálicas a escala requiere que las empresas naveguen por complejas cadenas de suministro globales que suponen una parte inevitable del resultado final.

Sin embargo, el costo, complejidad, y el tiempo asociado con la impresión 3D de metal ha asegurado que la marca de la tecnología en la industria manufacturera multimillonaria siga siendo mínima.

Desktop Metal está trabajando para cambiar eso. Después en este año, la empresa comenzará a distribuir las primeras versiones de su sistema de producción, una impresora 3D que puede producir hasta 100, 000 piezas metálicas a un coste y una velocidad competitivos con los métodos de fabricación tradicionales. El primer producto de la empresa, el Studio System, mejorado la seguridad, velocidad, y precio de prototipos de impresión 3D y pequeños lotes de piezas metálicas.

"La fabricación de metales es uno de los principales impulsores de la fabricación en general, y la fabricación impulsa al mundo, "dice el cofundador de Desktop Metal, A. John Hart, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT y director del Laboratorio de Manufactura y Productividad. "La impresión 3-D es una tecnología asombrosa en términos de sus capacidades y cómo modifica el ciclo de vida del producto, pero estamos en etapas tan tempranas que se necesitan procesos innovadores para abrir las compuertas ".

En pos de ese objetivo, el equipo fundador, que incluye cuatro profesores actuales del MIT y un alumno de la Sloan School of Management, ha supervisado un notable grado de innovación que ha llevado a la empresa a presentar o estar en proceso de presentar más de 200 patentes.

Esa innovación puede ayudar a explicar por qué Desktop Metal ha disfrutado de una trayectoria sin precedentes desde su fundación en 2015. Boston Business Journal informa que el verano pasado se convirtió en la empresa más rápida en la historia de Estados Unidos en alcanzar una valoración de mil millones de dólares, en camino de recaudar $ 277 millones en capital de riesgo.

La industria manufacturera centenaria puede parecer un objetivo formidable para una startup tan joven, pero los brazos inversores de gigantes corporativos como Google, Vado, BMW, y GE han financiado Desktop Metal con la apuesta de que la empresa puede revolucionar la industria a una escala nunca antes vista en el mundo de la impresión 3D.

Una oportunidad de oro

En 2012, Ric Fulop MBA '06 era socio general de North Bridge Venture Partners cuando vio una oportunidad comercial en el hecho de que los procesos actuales para la impresión de metales en 3D eran demasiado lentos para la producción en masa y demasiado costosos para la creación de prototipos. Pasó los siguientes tres años buscando la empresa adecuada para abordar esos problemas antes de decidir que debería iniciar la empresa él mismo.

Reconociendo los enormes desafíos técnicos que tiene por delante, Fulop decidió reunir a un equipo de personas que han pasado sus carreras avanzando en campos relacionados con la impresión 3D, incluida la ciencia de los materiales, diseno de la maquina, automatización, y software.

Las seis personas con las que fundó la empresa incluyen Hart; Yet-Ming Chiang, profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Kyocera; el profesor de ciencia e ingeniería de materiales Christopher Schuh; y el profesor de ingeniería mecánica Ely Sachs, un pionero de la impresión 3-D que inventó el método ampliamente utilizado de impresión por chorro de aglutinante. Los otros cofundadores son el veterano del software de diseño asistido por computadora Rick Chin, y Jonah Myerberg, quien trabajó con Fulop en una empresa anterior y actualmente se desempeña como director de tecnología de Desktop Metal.

"Nos reunimos y dijimos, 'Empecemos a inventar, 'y esa fue una experiencia increíble, "Hart recuerda." Desktop Metal no surgió de IP de ninguno de nuestros laboratorios. Era un equipo fundado en torno a una oportunidad y una visión que luego requería una rápida invención e innovación en el contexto de las necesidades del mercado ".

Entre los avances del equipo se encontraba una técnica de impresión llamada deposición de metal encuadernado, que funciona extruyendo polvo metálico mezclado con un agente aglutinante, de manera similar al proceso capa por capa que es común en la impresión 3D de plástico. Luego, las partes se colocan en un eliminador, donde un fluido patentado disuelve el agente aglutinante, antes de sinterizar y densificar en un horno.

La deposición de metal enlazado funciona con muchas de las mismas aleaciones que el proceso de moldeo por inyección de metal (MIM) que se ha utilizado ampliamente en la fabricación desde la década de 1980. incluyendo acero inoxidable, cobre, y titanio.

"Convertimos la impresión 3D en metal en algo amigable para la oficina que puede colocar en cualquier lugar, "Dice Fulop." Simplemente conéctelo y podrá hacer piezas de metal ".

Studio System hizo que la impresión 3-D fuera práctica para la creación de prototipos de oficina y la producción de bajo volumen. Pero para que Desktop Metal pueda competir con el mercado mundial de fabricación, la empresa necesitaba reinventar aún más el proceso de impresión.

El sistema de producción de la empresa aprovecha otra técnica patentada llamada chorro de un solo paso, un proceso complejo pero aparentemente suave en el que un cabezal de impresión con unidades esparcidoras de polvo en cada lado se desliza hacia adelante y hacia atrás por un área de construcción. Con cada pase, la impresora deposita capas precisas de polvo metálico antes de inyectar un agente aglutinante sobre el polvo. Cada capa de polvo es tan fina como un cabello humano.

Según la empresa, el sistema es la impresora 3D de metal más rápida del mundo, 400 por ciento más rápido que el sistema de chorro de aglutinante más cercano y 100 veces más rápido que las impresoras láser actuales.

"Una gran parte de la inaccesibilidad hasta este punto ha sido el costo y la velocidad de impresión, "Dice Hart." Si alguna vez ha visto cómo se imprime una pieza de metal en 3D ... algunas plantas crecen más rápido ".

Un futuro brillante

Fulop estima que se enviarán dos docenas de sistemas de producción en 2019 a medida que la compañía continúe escalando. Con pedidos llegando, muchos de los clientes de Desktop Metal buscan comprar varios sistemas para imprimir en volúmenes mucho más altos que 100, 000 piezas.

Todavía, No está claro cuánto afectará la impresión 3D al procesamiento de metales convencional en un futuro próximo. Procesos de fabricación tradicionales, como el casting, tienen sus ventajas para crear piezas relativamente simples en grandes volúmenes.

"Cuando la gente dice que la impresión 3D representará el 20 o el 40 por ciento de la fabricación en algunas décadas, Creo, 'Probablemente no, ' y luego, 'Es demasiado pronto para decirlo, "Hart reconoce". Dicho esto, es tan temprano que estoy seguro de que la industria de fabricación aditiva crecerá 10 o 100 veces en los próximos cinco a 10 años más o menos ".

Medir el impacto de la impresión 3D en metal utilizando el volumen de ventas de las máquinas y materiales actuales probablemente subestima su verdadero valor. Las capacidades únicas de la impresión 3-D deberían revelar opciones novedosas para ingenieros y diseñadores que intentan fabricar objetos como motores de aviones más eficientes y estructuras automotrices más ligeras.

"La impresión 3D le permite transformar la complejidad en simplicidad, "Hart explica." Considere cuántos productos requieren la ingeniería simultánea y el ensamblaje eventual de muchas piezas, y cómo las limitaciones de diseño y la logística de la fabricación dan forma a la forma en que desarrollamos los productos. La impresión 3D le permite consolidar ensamblajes en partes individuales, y diseño para un rendimiento óptimo. Pensar solo en el costo de la impresión 3D ignora el increíble valor desbloqueado por los nuevos diseños, y por rapidez y flexibilidad en las operaciones. Cuando piensas en esos aspectos de la mano, ves el verdadero avance ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.