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Entrevista

“Hoy se pueden diseñar productos finales fabricados por VEO 3D, como las prótesis de mano”

Desde la fabricación de estructuras arquitectónicas en Dubái hasta la producción de prótesis para el cuerpo humano, la manufactura aditiva es el presente y el futuro en el mundo industrial. En la PUCP, nuestros grupos de investigación en ingeniería optimizan los materiales, el diseño y el rendimiento de prótesis de mano; mientras que prototipos y piezas finales se imprimen en nuestra Sala de Manufactura Digital – VEO 3D. El Dr. Michele Chiumenti, investigador del Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (Cimne), de Barcelona, colabora en el marco de un gran proyecto de investigación de la PUCP para la optimización del diseño y del proceso productivo de piezas finales (no solo prototipos) desarrollando softwares específicos de simulación numérica. Él visita nuestra Universidad en calidad de profesor visitante para participar en la planificación de la segunda parte de este proyecto financiado por Concytec.

  • Michele Chiumenti
    Investigador del Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (Barcelona, España)
  • Texto:
    Fiorella Palmieri
  • Fotografía:
    Héctor Jara

¿Cuáles son las ventajas de la manufactura aditiva para la producción de las prótesis de mano que se desarrollan aquí?

El punto clave es pasar de simples prototipos a un producto final a través de un proceso de manufactura aditiva. Hasta hace un tiempo, el sistema de fabricación por impresión 3D solo se usaba para producir las primeras pruebas antes de lanzar un producto al mercado. Hoy se pueden diseñar productos finales fabricados por VEO 3D, como las prótesis de mano. El propósito es imprimir un producto útil, bastante barato, y que tenga un nivel suficiente de funcionalidad y resistencia. La gran ventaja es abaratar costos para los pacientes a través de una producción local aprovechando la gran ayuda proporcionada por software de cálculo.

¿En qué consiste la manufactura aditiva con polímeros, proceso que forma parte de la investigación en la que usted colabora con la PUCP?

El proceso de manufactura aditiva se realiza depositando el material (polímeros, metales, hormigón y hasta adobe) capa a capa y reproduciendo el diseño CAD original. En la PUCP, por un lado, hay una gran experiencia en el ámbito de la caracterización de materiales y, por otro, en la Sala de Manufactura Digital – VEO 3D existe la posibilidad de imprimir piezas utilizando diferentes polímeros. Finalmente, el grupo de Investigación Asistido por Computadora (Inacom) trata el problema numéricamente y colabora directamente con el Cimne en este aspecto.

¿Cómo se trabaja la manufactura aditiva en el Cimne de Barcelona?

El Cimne es un centro de investigación que pertenece a la Universidad Politécnica de Cataluña: somos expertos en métodos numéricos para el análisis en diversos ámbitos de la ingeniería. Mi grupo de investigación está especializado en simular diferentes procesos de producción industrial: fundición, soldadura, estampación y, últimamente, manufactura aditiva. La simulación numérica permite optimizar el proceso así como el rendimiento de las piezas producidas antes de empezar a imprimir. Desarrollamos nuestros módulos de cálculo adaptándolos a las necesidades de la industria o proyectos de investigación específicos. El objetivo de este proyecto en colaboración con la PUCP es desarrollar un software muy especial que caracterice el comportamiento del material (polímeros) depositado por impresión 3D. El profesor Quino Valverde es un buen amigo que conocí cuando realizó su máster y doctorado en la Universidad Politécnica de Cataluña. Este proyecto fue una estupenda ocasión para colaborar en un importante reto de investigación y aprovechar la ayuda de varios equipos de la PUCP.

¿Cuál es la proyección del desarrollo de la ingeniería mecánica computacional y su importancia en el futuro?

La mecánica computacional es una realidad cada vez más presente en el tejido industrial en todos los ámbitos de la ingeniería. Actualmente, en Europa y Estados Unidos, se está impulsando mucho el desarrollo de la manufactura aditiva en todos sus aspectos. Son tecnologías que revolucionan el mundo de la fabricación. Permiten construir cualquier cosa mediante un brazo robótico capaz de depositar y sinterizar o fundir un material capa a capa. No solo hablamos de metales o polímeros, sino también concreto y adobe. He pasado mucho tiempo en China estudiando el proceso de manufactura aditiva con metales para poder entender sus características y ser capaz de reproducir el proceso numéricamente. En la PUCP, trabajamos con polímeros y estamos averiguando la posibilidad de abordar la manufactura aditiva en concreto o adobe.

¿Cuáles son las ventajas específicas de la manufactura aditiva en la construcción de infraestructuras?

La manufactura aditiva permite construir geometrías muy complicadas e inusuales, así se pueden desahogar las fantasías más extravagantes de los arquitectos. ¡Se puede imprimir casi cualquier tipo de forma! Estas mismas técnicas pueden utilizarse para reproducir o reparar monumentos o esculturas del patrimonio histórico. Cabe resaltar que en Dubái hay una nueva propuesta de ley que obligará a introducir la manufactura aditiva en concreto en un 25% de aquello que se construya a partir del 2023. La idea es sustituir métodos tradicionales con la manufactura aditiva, para así dar una gran flexibilidad de diseño y velocidad de ejecución. Incluso, no sería descabellado pensar que un robot construya infraestructuras en la Luna o Marte.

¿Y cómo se aplicará la mecánica computacional en el ámbito de la medicina?

Ya se utiliza en muchos aspectos. Desde la realización de simulaciones de fluido-dinámica en arterias o en el corazón hasta la simulación de procesos de fabricación de prótesis de titanio para huesos, cadera y cabeza, o prótesis externas poliméricas, como son las que analizamos y fabricamos en la PUCP. Los softwares de mecánica computacional son potentes herramientas de análisis para entender y mejorar los procesos industriales y, en particular, para manufactura aditiva.

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