La impresión en 3D: ¿Una revolución para el futuro del transporte marítimo?

Autor: José-Esteban Pérez

3D Printing. A revolution for the maritime transport

How is 3D printing going to impact in the maritime transport and how can change maritime traffic patterns?

3D printing technologies could produce a significant impact in the container handling world.

The future will face a deeply change, but it is not yet clear when and how. In any case, the accelerate development of the technologies involved could give surprises in the maritime world, civil as well as naval.

La situación actual invita a contemplar el posible impacto que las nuevas tecnologías para la impresión en tres dimensiones podrían tener en el mundo industrial y dentro del mismo en el mundo marítimo, tanto afectando a la industria de la construcción y la reparación naval, como a la industria naviera, al transporte y al tráfico marítimo e incluso a la industria militar1. Un primer ejemplo es el de la nueva fábrica de General Electric Aviation para fabricar con impresoras 3D las toberas de combustible de los reactores para los aviones Airbus 320, de las turbinas de gas de Siemens. Otros tienen que ver con las posibilidades de utilizar estas tecnologías aplicadas a la resolución de cirugías médicas de variados tipos.

En esencia, la tecnología utilizada permite convertir un archivo informático 3D virtual, tanto de nuevo diseño como mediante la digitalización de un objeto real con un escáner 3D, en un objeto físico tangible.

Ya en primera instancia se puede apreciar una gran ventaja en el uso de esta tecnología: una reducción significativa de las cadenas y los espacios logísticos, tanto en lo que se refiere al almacenamiento de objetos fabricados (piezas de repuestos, elementos intermedios de fabricación o de otro tipo), como a su transporte desde los lugares de producción a los de utilización o de consumo, en su caso, así como del tiempo empleado en estas operaciones. Otra ventaja sería la eliminación de recortes o sobrantes de fabricación, tanto más importante cuanto más fuese el valor de los materiales utilizados.

Es evidente que en la actualidad, cuanto más avanzado y complejos sean los productos que se fabrican, más sensibles y complejas serán las estructuras de las cadenas de suministro, que implican la colaboración y coordinación de muchos actores distintos entre suministradores y distribuidores.

Una explicación esquemática de lo que decimos, especialmente en el caso de productos complejos, se puede representar como sigue.

Cadena tradicional:

Materias primas –> Elementos intermedios –> Equipos –> Manufactura final –> Distribución –> Vendedor –>Comprador/Consumidor final

Esta cadena, en el caso hipotético de utilizar completamente las tecnologías de impresión 3D, tendría el siguiente aspecto:

Materias primas –> Manufactura final &Comprador/Consumidor final

En el caso de la cadena tradicional, todos los espacios representados con flechas requieren, además de otras cosas, de un transporte, de un almacenaje y de una compleja coordinación que suele requerir diseños parciales.

En el segundo caso, las únicas cosas que se transportan son las materias primas hacia el fabricante final, que dispondrá de impresoras 3D, y de los archivos informáticos que contienen la información necesaria a partir de la digitalización del diseño.

Simplificando: en vez de que viajen cosas desde diversos puntos geográficos, viajarán archivos informáticos por la red. Los costes tradicionales de transporte, financiación de los inventarios, de manipulación y almacenaje quedarían prácticamente eliminados.

En el caso de fabricaciones no seriadas o de series pequeñas, las ventajas de las tecnologías 3D serían aún superiores ya que en la mayoría de los casos y dependiendo de la capacidad y flexibilidad de las máquinas de impresión, lo único que cabría modificar sería el archivo informático a utilizar.

Como parece lógico en una evolución de este tipo, también se modificarán los diseños para que la información digitalizada a las máquinas de impresión se adapte mejor a sus métodos y pautas de trabajo.

Podemos inferir pues, que estamos ante una revolución industrial cuyas consecuencias no se pueden prever en estos momentos, pero que puede cambiar los hábitos de producción y consumo en todo el mundo y afectar más a sociedades enteras cuyos desarrollos estén basados en los tipos tradicionales de fabricación y muy especialmente en aquellas con costes salariales muy bajos pero que necesitan cadenas logísticas de almacenamiento y transporte para la exportación y venta de sus productos.

Este futuro modificará a la sociedad, a la industria y al comportamiento de los individuos. Es aún imposible pronosticar hasta qué punto, pero parece lógico pensar en algunos factores claves:

• La tecnología a aplicar se desarrollará de manera acelerada, como está siendo normal en la “sociedad de la información”. Las soluciones diferirán bastante de las aplicables en la actualidad.

• La digitalización nos conduce a actividades más globales e interconectadas.

• La logística cambiará. Los objetos podrán fabricarse en cualquier sitio en el que dispongamos de una impresora 3D adecuada y el software requerido, teniendo además en cuenta que todo el sistema puede ser replicado en cualquier otro lugar.

• Todo esto plantea una importante y múltiple incógnita respecto a los conceptos de propiedad intelectual y propiedad industrial; incógnita no resuelta aún hoy cuando todavía nos movemos en niveles mucho más elementales.

• Los problemas derivados de posiciones dominantes especialmente los referidos a la propiedad del software pueden tener una enorme dimensión tanto económica como social.

Con todo lo (poco) que hoy sabemos, sí se puede adelantar que las tecnologías de las que estamos hablando impactarán en la industria y los servicios del transporte y las redes logísticas globales, y en nuestro caso, en el transporte marítimo.

El transporte marítimo de materias primas y alimentarias no se verá afectado, pues aquellas seguirán siendo necesarias para producir cualquier cosa, y sólo variará, como siempre ha sucedido, en consonancia con el crecimiento económico mundial. En cambio es posible que cambien algunos patrones en el transporte marítimo de materias primas, pues quienes ahora reciben productos manufacturados, en el futuro del que hablamos demandarán materias primas para fabricar “in situ” lo que antes recibían de otros.

Tampoco el transporte de productos energéticos sufrirá modificaciones por el desarrollo de las tecnologías a las que nos estamos refiriendo. Sólo lo hará en relación con los cambios en la utilización de las fuentes de energía, y muy significativamente por la sustitución de combustibles fósiles por energías renovables; proceso que en el ámbito global se prevé muy lento. (Una cosa es que se detenga el crecimiento del uso de combustibles fósiles y otra muy distinta es que se vaya a reducir su uso de manera sustancial a corto plazo).

Por el contrario, el impacto en el transporte en contenedores, elementos fundamentales en la logísticas de bienes manufacturados, si puede ser importante y afectar al uso de buques portacontenedores, multipropósito y de carga general.

Un paréntesis sobre los buques portacontenedores

Quizá convenga dedicar unas líneas breves al transporte de contenedores. Fue un norteamericano, Malcolm Mc Lean el que inventó el contenedor (o caja). Empezó con una modesta flota de camiones, y transformó la filosofía del transporte marítimo a partir de la indiscutible idea de que con un buque solo se hace dinero cuando está en el mar y no cuando está en puerto. Para ello hay que agilizar la carga y descarga utilizando cajas iguales ya cargadas previamente. La labor de estiba de los bienes a transportar se hace en origen dentro de las cajas, que cuando el buque llega a puerto son cargadas en él de la fácil manera que ya conocemos

. El primer buque transportando contenedores llamado “Ideal X” zarpó de Newark (N. York) para Houston en el ya lejano año 1956, llevando a bordo 58 contenedores de 35 pies2.

En el año 2014 se realizaron en el mundo algo más de 600 millones de cargas/descargas de contenedores en una progresión históricamente creciente salvo en el año 2009, reflejo de la crisis económica mundial.

La magnitud de la transformación en el transporte producida por el usos de los contenedores, tanto por mar como por carretera o ferrocarril se puede poner de manifiesto con unas simples cifras: Antes del uso de contenedores, el coste medio de cargar a bordo una tonelada era de 5,86 US$. Dentro de un contenedor el coste pasó a 0,16 US$, y la eficiencia de carga, de 1,3 tons/hora a 10.000 tons/hora3.

Es evidente que en el proceso de carga en origen, cada pieza a transportar debe ser manipulada para colocarla en el contenedor, que comenzará su viaje por carretera o por ferrocarril hasta el puerto de carga. Pero ya la carga no se tocará hasta su llegada al destino final, lo cual, además de la economía, mejora la intermodalidad y la seguridad en el transporte.

Hoy día, los mayores buques portacontenedores en construcción tendrán capacidad para 21.000 contenedores, (astillero Shanghái Waigoqioao, para la naviera “China Nauticgreen” a entregar en 2018.)

Bien, el desarrollo de las tecnologías de impresión 3D de las que venimos hablando en esta sección, afectará sin duda al conjunto de negocios, actividades, empleos y modos de conducirse en el mundo (y no sólo) del transporte, y no únicamente en su modalidad marítima, de la que este Blog se ocupa, sino también y de un modo muy importante en el transporte por carretera y por ferrocarril que en ambos casos están más colonizados por los bienes manufacturados y menos por las materias primas, que el transporte marítimo.

También un impacto militar.

Los daños de guerra obligan a costosas operaciones que en muchos casos requieren la retirada temporal del buque del teatro de operaciones o la asistencia técnica y de transporte de los nuevos elementos que sustituyan a los dañados. En el caso específico de la marina de los Estados Unidos de América se está estudiando cómo las tecnologías 3D avanzadas pueden llegar a permitir que se escaneen a bordo y e impriman los elementos dañados en el buque. Parece claro que los libros de instrucciones y las especificaciones técnicas darán paso a una biblioteca de archivos informáticos que manden información digital a las impresoras 3D para obtener lo que en cada momento se requiera. Lo que ahora es sólo un inicio, será decisivo para las labores de fabricación, mantenimiento y para su entorno logístico, además de la reducción o eliminación de los espacios para piezas o elementos de respeto, incluida la siempre peligrosa situación de que en cumplimiento de la Ley de Murphy, la pieza o elemento necesario en un momento determinado no se encuentre a bordo.

La Armada de su Majestad Británica está desarrollando un proyecto que le permitiría fabricar pequeños buques construidos mediante tecnologías de impresión 3D que serían operativos dentro de 14 años. Se trataría de un barco de 15 mts de eslora fabricado mediante impresión de láminas metálicas, plástico o grafeno.

Igualmente se están desarrollando proyectos de fabricación con tecnologías de impresión 3D, de embarcaciones submarinas no tripuladas destinadas a destruir minas. Estarían manejadas desde drones aéreos, comandado todo ello desde tierra o desde un buque de la flota militar.

Dónde estamos ahora y hacia dónde vamos

Como ha sucedido siempre, y más en la actualidad debido al exponencial avance de las tecnologías en presencia, se están lanzando hipótesis derivadas de la novedad y la fascinación que sugieren posibilidades sin fin con resultados de transformación total del mundo en el que vivimos.

Hay que poner los pies en el suelo e interiorizar que no estamos aún en ese futuro y que el camino es arduo. La tecnología de impresión se empezó a desarrollar hace ya 30 años, y el impacto no ha sido tan enorme hasta ahora como cabría suponer en un principio, lo que es normal.. También es verdad que no se habían incrementado paralelamente las capacidades y potencia de computación necesarias para producir los planos 3D con que alimentar a las impresoras; pero existen predicciones de que la producción de impresoras 3D (250.000 unidades en 2015) se doblará 4 en 2016.

Otros inconvenientes actuales son, en muchos casos, que la terminación superficial del producto impreso es rugosa y requiere un adicional trabajo de pulido y que aún la operación de las impresoras no es totalmente automática y requiere profesionalización y ciertos trabajos manuales. Aunque nuevos métodos y materiales se van desarrollando, todavía no es posible imprimir con materiales diferentes simultáneamente.

También parece evidente que el progreso de la utilización de las tecnologías de impresión 3D corra paralelo a la evolución en el uso de nuevos materiales (no sólo polímeros en su caso) capaces de resistir las fuertes solicitaciones físicas de todo tipo a que pueden ser sometidas los elementos a fabricar.

Impacto en el transporte marítimo

Algunos analistas mantienen que el impacto de las tecnologías de impresión 3D en el transporte marítimo no será muy grande al menos durante los próximos veinte años, y piensan que los efectos se verán compensados por el aumento de la demanda general de transporte derivada de un continuo crecimiento económico mundial5.

Otros opinan que el efecto de estas nuevas tecnologías digitales será revolucionario y que cambiará el escenario de la industria y los modelos de transporte de una manera sustancial, al acercar la producción a los centros de la demanda en un proceso opuesto a la descentralización hacia lugares de bajo coste laboral, afectando de manera importante el transporte marítimo y a los modelos de tráfico6.

Incluso se llega a hablar de futuros “buques fábrica” con alto potencial de máquinas de impresión 3D que sustituirían en parte a la proliferación de estas máquinas en los centros de consumo.

Los resultados de los cambios que se producirán serán tanto mayores cuanto más deprisa avancen los desarrollos tecnológicos que se vayan requiriendo.

Pero en general parece más fácil que las dificultades tecnológicas se vayan resolviendo cada vez más rápidamente que las que se ocasionarán desde el entorno de los negocios: derechos intelectuales, licencias, luchas contra las piraterías en este caso industriales, etc parecen más difíciles de resolver como ha ido pasando siempre desde el crecimiento imparable del “mundo digital”.

En cualquier caso, está por ver si se está abriendo un enorme abanico de oportunidades, o un definitivo desafío para la concepción global del transporte ¿Cómo impactará en las estrategias e inversiones de los operadores y de los constructores de buques?

Obviamente, la pregunta a la que nos gustaría contestar es: ¿cómo y quiénes convertirán este desafío que sin duda existe, en positivas oportunidades?

Autor: José-Esteban Pérez

[1]. Revista INGENIERÍA NAVAL, Mayo 2015

[2]. World Maritime News

[3] WMN puertos USA, valores aprox.

[4].Gartner. ShipIT DK

[5] Impact 3D Printing. M. Ye. Delft University

[6] R. Clegg. LR Foundation. Norshipping 2015

Revista Ingeniería Naval. www.ingenierosnavales.com