El impacto de la impresión 3D en la joyería

3D printing, a huge impact in jewelry

La impresión 3D ha sido el avance tecnológico más significativo que la joyería ha tenido en su historia. Si bien, se han desarrollado equipos para ciertos procesos como elaboración de cadenería, planta para recubrimientos superficiales o instrumentos para brillo; éstos sólo son útiles para empresas que desarrollen estos procesos a escala industrial, en un país como Colombia más del 90% de los productores de joyería son microempresas, es decir, pequeñas unidades productivas que trabajan de manera artesanal, por lo cual equipos industriales para partes específicas del proceso de producción, resultan costosos y en cierta medida inoficiosos gracias al pequeño volumen que manejan. Sin embargo, la impresión 3D es transversal a muchos de los procesos joyeros, lo cual indica que para cualquier empresa de joyería, así sea una muy pequeña, es una tecnología útil, incluso indispensable para estar a la vanguardia de las exigencias del mercado [1].

Para los joyeros es de vital importancia conocer cómo funciona ésta tecnología y para qué sirve, con el fin de determinar la pertinencia de incorporarla dentro de su empresa.

La impresión 3d es tecnología relativamente nueva con escaza información en español, adicionalmente es tecnología muy versátil, aplicable a múltiples industrias, lo que también dificulta encontrar información específica para el caso de joyería. Por esta razón este artículo constituye un rastreo bibliográfico de información relevante para el sector joyero, explicando las ventajas y desventajas de la impresión 3D para la industria en términos claros que les permitan a los joyeros entender y evaluar la pertinencia de adoptar esta tecnología como parte del proceso de producción.

La impresión 3D surge como una consecuencia de tendencias como "makers", "hazlo tú mismo" (Do It Yourself-DIY en inglés o Do It With Others-DIWO) y los espacios de coworking. Todo lo anterior reunía grupos de personas que en su tiempo libre se dedicaban a la fabricación de objetos de diversa índole, por ejemplo objetos de decoración u objetos dañados en casa e incluso objetos mecánicos o electrónicos. En las principales ciudades del mundo, estos grupos de personas contaban con espacios comunes dotados de herramientas para llevar a cabo sus proyectos e intercambiar ideas que permitieran la mejora de los mismos. Éste tipo de centros han tenido un papel fundamental en la divulgación de la impresión 3D y sus bondades.

El primer sistema de impresión 3D fue creado en 1984 por Charles Hull [2], [3], se trata de la estereo-litografía (Stereolithography-SLA en inglés), creada como un sistema de impresión de maquetas para probar prototipos antes de su fabricación en serie. Hacia 1990, Scott Crump creó el sistema Fused Deposition Modeling (FDM) capaz de crear objetos en 3D, gracias a la construcción del mismo capa por capa, cuyo material se solidifica posteriormente con la forma deseada.

Para éste momento, los costos de una impresora 3D eran altos, hasta que el en el 2005 el Dr. Bowyer creó una impresora 3D capaz de imprimir casi todas las piezas de las cuales estaba compuesta (autorreplicable), esto abre paso, gracias a la comunidad "maker", al open source o código abierto, donde varias personas a través de foros en internet colaboran en la mejora del desarrollo de la impresora, acercando esta tecnología a las comunidades y permitiendo la creación de nuevas impresoras que pueden ser ensambladas por los usuarios aún sin amplios conocimientos sobre el tema.

Todo esto contribuye a la reducción de costos y se genera entonces una proliferación de impresoras 3D con diversidad de precios, marcas, materiales, colores, resoluciones, espacios de trabajo, etc. Útiles para un sinfín de ideas que van desde repuestos para objetos del hogar hasta la fabricación de carros, casas [4], computadores y drones. Es decir, hay una cantidad enorme de necesidades que pueden ser cubiertas por la impresión 3D y hay un sinfín de impresoras con características diversas, por lo que los usuarios pueden verse abrumados a la hora de decidir cuál adquirir, para lo cual, debe tenerse en cuenta lo que se desea hacer con la impresora 3D y analizar los aspectos fundamentales que dichos objetos requieren para su fabricación con el fin de obtener la impresora adecuada. Y es que la penetración de la impresión 3D es tan grande que, según la consultora Juniper, en el 2014 se presupuestaba vender 44.000 unidades de impresoras para el hogar y para el 2018 se estima que la cifra superará el millón de unidades [5].

La impresión 3D ha llegado para quedarse, cambiando la manera como tradicionalmente se fabricaban objetos de diversa índole e impactando sectores como ciencia, industria, alimentación, entre otros.

Como muestra de lo anterior, se exponen los siguientes ejemplos, que representan sólo una parte de los casos existentes.

1. • Transporte particular: el LM3D Swim de Local Motors [6], [7], [8], es un carro hecho a partir de impresión 3D, cuya promesa de venta es que es un carro "seguro, inteligente, sostenible". Con capacidad para 4 personas y un precio Anal de 53.000 dólares, la compañía planea fabricar cerca de 2400 carros al año con sistema eléctrico de propulsión.

2. Otro ejemplo, es la moto eléctrica VOLTA fue diseñada con impresión 3D [9], tecnología que logró disminuir cerca del 30% de los costos de producción. La impresión 3D sirvió para probar la ergonomía y la funcionalidad de varias de las partes de la moto, eliminando la necesidad de encargar costosos moldes de plástico y facilitando la fabricación Anal permitiendo la producción de ediciones especiales.

3. • Industria Alimenticia: Foodini es una impresora 3D capaz de preparar alimentos (dulces o salados) a partir de ingredientes frescos [10]. La idea consiste en agregar cada ingrediente, previamente triturado, licuado o en puré a cápsulas que irán a la impresora. El trabajo que la impresora realiza es poner capas de ingredientes de mínimo 1,5 mm de espesor hasta formar el alimento deseado. La versión inicial de Foodini está pensada para hoteles y hospitales, está versión prepara los alimentos, pero no puede cocinarlos, es decir, después de la impresora 3D deben ir al horno si así se requiere. Sin embargo, posteriormente saldrá al mercado una versión destinada al uso doméstico que será capaz de cocinar el plato para que quede listo.

4. • Medicina: un grupo de médicos estadounidenses logra salvar la vida de un bebé con un problema en el corazón. El niño con una enfermedad denominada cardiopatía congénita, debía ser sometido a una compleja cirugía. En un caso normal, los médicos tendrían que parar el corazón del bebé para mirarlo y determinar qué hacer, sin embargo, en ésta ocasión, se realizó una impresión 3D del corazón del niño [11], [12], a partir de imágenes obtenidas de una resonancia magnética. Gracias a la impresión, los médicos pusieron conocer las formaciones extrañas que el corazón del niño tenía y pudieron realizar una intervención más sencilla.

5. • Biomédica: un colegio en Barcelona se ganó una impresora 3D en un concurso y la ha estado utilizando para enseñarle a sus estudiantes a manejarla proveyendo al colegio de elementos necesarios como premios o herramientas. Lo sorprendente es que un grupo de niños de éste colegio con acompañamiento de su profesor, desarrollaron una prótesis de mano para una de sus compañeras a partir de impresión 3D [13], [14], [15]. Actualmente hay múltiples historias y ejemplos de prótesis realizadas con esta tecnología [16], lo sorprendente de ésta historia en particular es que fue realizada por niños de 12 años en promedio. Así aprenden a utilizar las nuevas tecnologías y a ayudar a las personas. La impresión 3D ofrece la posibilidad de tener prótesis a bajo costo, pudiéndolas cambiar o adaptar al crecimiento de los niños, incluso existe la posibilidad de realizarlas en colores llamativos para ellos como fucsia o azul.

6. • Juguetería: La reconocida marca de juguetes Mattel sacó al mercado en los años 60 un producto llamado "ThingMaker" [17], se trataba de moldes que los niños podían rellenar para hacer sus propios juguetes. Ahora Mattel lanza al mercado nuevamente "thingmaker", la impresora 3D para que los niños puedan fabricar juguetes en casa. Este es un ejemplo claro de la evolución que ha tenido la industria en general al pasar del molde a la impresión 3D en la fabricación de objetos. Este caso también es un ejemplo del cambio que las empresas se ven obligadas a hacer a partir del avance de la tecnología, con el fin de permanecer en el mercado. Thingmaker está equipada con toda la seguridad que un niño requiere para operarla y su funcionamiento es sencillo e intuitivo. Viene con una aplicación de diseño fácil de manejar donde los niños pueden crear sus propias figuras y enviarlas directamente a la impresora 3D, al parecer, la idea en el futuro es que los padres puedan comprarles a sus hijos paquetes de accesorios para Barbie, Max Steel, entre otros, para que los pequeños puedan imprimirlos en casa.

7. La impresión 3D entonces, permite crear en casa un sinfín de objetos que eran exclusivos de industrias especializadas. Esta tecnología supone una avalancha de creaciones donde realmente el único límite es la imaginación, prueba de esto es que haya niños de 12 años diseñando y fabricando prótesis funcionales para personas con limitaciones en alguno de sus miembros.

8. Esto supone un reto grande para las industrias de distintos sectores, que se ven obligadas a transformar sus modelos de negocio con el fin de no desaparecer del mercado en manos de un sustituto hecho en casa a bajo costo. La joyería no está exenta de éste riesgo, viéndose obligada a utilizar la tecnología 3D para mejorar sus procesos de producción. Un ejemplo claro de esto es la joya máxima del arte cinematográfico hollywoodense: la estatuilla dorada de los premios de la academia, el Oscar.

9. • Orfebrería: para la última ceremonia de los premios de la academia, los organizadores querían entregar réplicas de la estatuilla original realizada en los años 20. La compañía encargada de la fabricación escaneó la estatuilla original y con ayuda de la impresión 3D la trajo de nuevo a la vida [18]. El presidente de la academia, Cheryl Boone Isaacs, declaró "con la ayuda de la tecnología del siglo XXI podemos honrar los inicios del Oscar. La nueva estatuilla ejemplifica la artesanía impecable y la naturaleza duradera del arte".

10. Existen innumerables casos que ejemplifican el impacto de la impresión 3D en el mundo, los anteriores sólo dan una idea general de la magnitud y la diversidad de aplicaciones que esta tecnología supone. Sin embargo, la manufactura avanzada, como ha sido denominada ésta y otras tecnologías para la fabricación, progresa cada día y las múltiples mejoras en sistemas y materiales de impresión no se hacen esperar.

En el mercado existen gran cantidad de marcas de impresoras 3D que funcionan con sistemas y materiales diversos, de modo que elegir una adecuada puede ser una tarea abrumadora. Adicionalmente, para el caso específico de la joyería los requerimientos en cuando materiales y resolución son mayores que para otras industrias. Las características a tener en cuenta son las siguientes:

1. • Precio de compra: la importancia de éste ítem va a depender del poder adquisitivo de la empresa que la vaya a adquirir, sin embargo, los costos cada vez son más bajos, mientras que las funcionalidades aumentan.

2. Costo de mantenimiento: La impresora es un equipo como cualquier otro que requiere mantenimiento preventivo, es importante conocer el costo del mismo antes de adquirir la impresora.

3. Costo de los insumos de trabajo: en ocasiones el precio de compra de la impresora es muy atractivo porque el negocio está en la compra permanente de insumos costosos para trabajar, por esto es importante conocer el precio de los insumos, dónde adquirirlos y cuál es su rendimiento, teniendo en cuenta que no cualquier material le sirve a cualquier impresora.

4. Calidad y agilidad de soporte técnico: La impresora se convierte en un equipo de trabajo fundamental dentro de las actividades de diseño y producción de la empresa, tenerla parada acarrearía grandes gastos ya que esto supone un atraso en el trabajo, por lo cual en el caso de que haya algún inconveniente, es necesario solucionarlo a la menor brevedad, por lo cual el soporte técnico debe ser rápido, inteligente y a un costo razonable, es importante conocer la experiencia que otros usuarios han tenido en caso de requerir soporte para medir la calidad de respuesta.

5. Material de impresión: Para el caso de la joyería el color del material de impresión no es tan importante como para otras industrias, lo que sí es realmente importante es que sea un material al que se le pueda aplicar el proceso de cera perdida para continuar con él la producción de la joya. Esto es fundamental y es lo que hace que la impresión 3D sea realmente relevante para la industria joyera.

6. Dimensiones del área de trabajo: ante mayores dimensiones, mayor cantidad de piezas de joyería van a poder imprimirse al tiempo, es importante entender que en caso de que área de trabajo sea pequeña y se requiera imprimir una pieza grande, ésta se puede imprimir por partes para ser ensamblada luego, sin embargo, esto depende del tipo de joyería que se realice, para el caso de anillos, por ejemplo, no se requiere un área de trabajo demasiado grande.

1. • Resolución: este es un aspecto vital en joyería y consiste en que la impresora 3D va creando la pieza por capas hasta alcanzar la altura final, la resolución responde entonces al grosor de esas capas que se mide en micras. A mayor cantidad de micras menor resolución, es decir, mientras menos micras tenga, menos visible será la escala que se genera entre capa y capa. En joyería como se manejan tantos detalles la resolución debe ser muy buena para que el trabajo quede con la calidad adecuada.

2. • Facilidad de manejo de la impresora y de su software: si bien es cierto que cada vez las impresoras son más intuitivas y fáciles de manejar, también es cierto que éste es un aspecto a tener en cuenta en el momento de elegir una impresora 3D, ya que se busca disminuir la curva de aprendizaje y familiarización con la máquina para beneficiar la rentabilidad empresarial.

Tabla 1
Comparativo de impresoras 3d

Fuente: B9 Creations. https://www.imakr.com/global/en/3d-printers/108-b9creator-assembled-v12.html, [27]

Como puede observarse son varios los aspectos a tener en cuenta y no es tan sencillo como elegir por costo una de las impresoras disponibles en el mercado. La Tabla 1, tomada de [27] muestra un comparativo entre las impresoras 3D más comunes para joyería, es importante aclarar que las impresoras 3D que funcionan con filamento plástico no son adecuadas para fabricación de joyas.

Otro aspecto importante que se debe tener en cuenta para la implementación de impresión 3D es el diseño o modelado tridimensional, sin el cual la impresión 3D no presta ningún servicio. Puede afirmarse que es en el modelado 3D donde están en "know how" y el valor agregado de la empresa. Si bien en internet hay cientos de diseños gratis y listos para descargar, esta no puede ser la sustitución del diseño porque se estaría saturando el mercado con más de lo mismo.

El modelado 3D es un punto crítico por dos razones; la primera es que pasa desapercibido ante el ruido que genera la impresión 3D, pero la realidad es que es en él en donde está la fortaleza para competir en el mercado y hacer de la joyería y de la impresión 3D algo extraordinario. Y la segunda razón por la cual es crítico es que la curva de aprendizaje para dominar los programas de modelado 3D para joyería es muy larga, especialmente si se compara con la curva de aprendizaje sobre impresión 3D.

De acuerdo con los foros en línea y los concursos internacionales de diseño de joyas, las mejores aplicaciones de software para modelado de joyería 3D son Rhinoceros Gold de Adobe y Matrix de Gemvision. El tiempo estimado de aprendizaje mínimo se considera que está alrededor de los 8 meses, sin embargo, esto depende de la habilidad y la dedicación que cada usuario tenga.

La impresión y el modelado 3D no constituyen el futuro de la joyería, sino el presente. En el mundo ya se utiliza logrando múltiples modelos de negocio que generan relaciones de mutualismo entre las empresas y sus clientes. Colombia no puede quedarse atrás, es importante para las unidades productivas del país adoptar las nuevas tecnologías en pro de las mejoras del proceso con el fin de generar mayor competitividad y garantizar su sostenibilidad en el mercado.

Es necesario entender que esta tecnología es cambiante y revolucionaria, por lo cual hay que estar atentos ante las tendencias y fortalecer la capacidad de adaptación y el diseño de estrategias y modelos de negocio satisfactorios para la empresa y sus clientes.

Actualmente existen en el mercado impresoras 3D capaces de imprimir directamente en metal (sinterización láser) [28], [29], aunque todavía son muy costosas. Pero tal y como ha ocurrido el precio tenderá a disminuir mientras aumenta la funcionalidad, en cuyo caso los joyeros podrán ser sustituidos por una impresora 3D que cualquiera podrá tener en casa. Por esta razón es indispensable pensar el mercado como algo cambiante y la empresa como algo dinámico con capacidad de adaptación. De ahí la importancia de pensar en nuevos modelos de negocio, tal y como lo está haciendo la compañía MATTEL en su sector hay ofrecer para la venta una impresora 3D capaz de reproducir en casa los juguetes que ellos habían producido hasta hoy en el interior de sus fábricas.

La clave del negocio a futuro está entonces en la manufactura digital, no en la impresión 3D.