GE está abriendo un nuevo laboratorio en su sede mundial de investigación en Niskayuna, Nueva York, que se dedicará a transformar la tecnología de impresión en tres dimensiones en un medio viable para la fabricación de piezas funcionales para una amplia gama de sus negocios, incluyendo aquellos del ámbito aeroespacial y de la salud. La empresa tiene como objetivo aprovechar el potencial de la tecnología para fabricar piezas más ligeras, que operen mejor, y que sean más baratas que las piezas fabricadas mediante las técnicas de fabricación convencionales.

La tecnología para la impresión de objetos en tres dimensiones ha existido durante décadas, pero sus aplicaciones se han visto en gran parte limitadas a artículos novedosos y a la fabricación a medida especializada, como la fabricación de prótesis personalizadas. Sin embargo, la tecnología ha mejorado hasta el punto que estas impresoras pueden producir objetos complejos a partir de materiales duraderos , incluyendo cerámica y metales como el titanio y aluminio, con una resolución de la escala de las decenas de micrómetros.

Como resultado, varias empresas como GE y la gigante Defensa y Aeroespacio Europea (AEDS, por sus siglas en inglés) están trabajando para aplicarlo a situaciones más afines a la industria convencional, donde se necesita muchas copias de la misma pieza.

La primera aplicación de la tecnología por parte de GE podría ser en unas máquinas de ultrasonido más baratas y que funcionen mejor que las versiones actuales. Una de las partes más caras de una máquina de ultrasonido es el dispositivo que transforma las señales electrónicas en sonido y viceversa—la parte en contacto con la piel de una persona durante una exploración con ultrasonidos. Estos transductores están formados por miles de pequeñas columnas espaciadas entre 30 y 40 micrómetros de distancia unas de otras, en que cada columna es extremadamente delgada, con una altura entre ocho y diez veces mayor que su anchura. Hacer estas piezas mediante moldeo resulta muy difícil, puesto que liberarlas del molde es complicado. A raíz de estas complicaciones, GE fabrica este tipo de piezas utilizando una herramienta de corte de precisión que va tallando lentamente un trozo de cerámica. El proceso es lento y costoso y sólo puede ser utilizado para hacer una gama limitada de formas.

Actualmente, GE ha desarrollado una nueva tecnología de impresión que extiende una capa delgada de una mezcla compuesta de cerámica embebida en un precursor polimérico. Cuando un patrón de luz ultravioleta es proyectado sobre esta capa, el material solidifica sólo en las partes que han sido expuesta a la luz. Entonces, se reparte otra capa de mezcla sobre la anterior y se vuelve a iluminar con la luz ultravioleta, construyendo de esta forma, capa por capa, la estructura.

El proceso todavía no está listo para la producción en masa, comenta Prabhjot Singh, ingeniero mecánico y responsable de proyecto en GE Investigación. Sin embargo, como el proceso es más rápido y ahorra material, "podría lograr reducir los coste de producción en varios órdenes de magnitud", destaca Singh. Con el nuevo proceso, los diseñadores de GE podrían mejorar el rendimiento del transductor, ya que su diseño no estaría tan limitado en cuanto a los tipos de formas que se pueden producir se refiere. Esto podría permitir el desarrollo de máquinas de ultrasonidos de alta resolución.

GE también está investigando la posibilidad de imprimir algunas partes de aviones, una estrategia que recientemente EADS también ha empezado a seguir. En los laboratorios de EADS en Filton, Reino Unido, un equipo de investigadores demostró que es capaz de imprimir varias piezas diferentes de metal para aviones con una tecnología que utiliza un láser para calentar polvo de metales hasta formar figuras sólidas de metal. Usando esta técnica, EADS ha impreso bisagras metálicas para las cubiertas del motor: las bisagras permiten abrir las protecciones para realizar el mantenimiento del motor. Las partes tienen unas formas intrincadas que mantienen la resistencia al mismo tiempo que reducen su peso a la mitad. Las nuevas bisagras han sido sometidas a las pruebas utilizadas para las piezas convencionales y han demostrado que cumplen los requisitos necesario para su uso. La reducción del peso es esencial en la industria aeroespacial. De acuerdo con EADS, la reducción del peso de un avión en sólo un kilogramo puede resultar en un ahorro de combustible de 3,000 dólares al año, o 100,000 dólares a 30 años—el tiempo de vida típico de un avión.

Sin duda, la tecnología aún tiene sus limitaciones. Aunque muchas aleaciones metálicas funcionales pueden ser impresas, las de alto rendimiento utilizadas en el interior de los motores aún no se pueden producir de esta manera (este tipo de piezas requiere un nivel de control muy preciso de las temperaturas de los materiales durante la fabricación que aún no se puede lograr con la impresión). GE utilizará la nueva tecnología para imprimir piezas del motor—tales como las hélices de las turbinas—pero sólo para probar ciertas propiedades de un diseño, tales como su aerodinámica, y no su capacidad de soportar altas temperaturas y presiones. Singh destaca que esto podría ayudar a acelerar el proceso de diseño haciendo posible la fabricación de una parte de alta precisión en un plazo de unas semanas en vez de unos meses.

La otra limitación principal de la tecnología es el tamaño de los objetos que puede imprimir. Dependiendo del material y de la impresora, es posible imprimir cosas que de desde unos pocos centímetros de longitud hasta cerca de un metro como máximo. La impresión de alas o de algunas de las partes más grandes de las turbinas de las plantas de energía de GE aún no es posible. Además, hay algunas cosas que probablemente nunca se harán mediante la impresión en tres dimensiones. "Nunca se podrá utilizar para fabricar algo como clavos. Sin embargo, eventualmente podría ser utilizada para producir las herramientas que fabrican los clavos ", señala Jonathan Meyer, responsable del equipo de investigación de EADS Innovation Works.