ExOne y Voxeljet se unen para impulsar una nueva etapa de la fabricación aditiva industrial

La fusión de ExOne y Voxeljet bajo el paraguas de ExOne Global Holdings marca el final de un capítulo histórico que se remonta a los inicios de la fabricación aditiva. Estas dos empresas, que han liderado el sector de la inyección de aglutinante industrial durante décadas, volverán a aunar sus fortalezas tecnológicas y organizativas.

Rudolf Franz (antiguo miembro de Voxeljet y actual miembro del Consejo de Supervisión de ExOne Global Holdings), Ingo Ederer (cofundador de Sandbinder Jetting), Whitney Haring-Smith (presidenta del consejo de administración de ExOne Global Holdings) y Eric Bader (director ejecutivo de ExOne Global Holdings) reflexionan sobre los pioneros inicios de la fabricación aditiva, centrados en la Universidad Técnica de Múnich y la región de Augsburgo.

Los orígenes de la inyección de aglutinante se remontan a principios de la década de 1990, y su desarrollo inicial tuvo lugar en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Por esa misma época, la Universidad Técnica de Múnich también estaba llevando a cabo investigaciones sobre la inyección de aglutinante con el objetivo de desarrollar un sistema de fabricación aditiva viable industrialmente para aplicaciones de fundición.

“Desde el principio, teníamos claro que no queríamos desarrollar una tecnología de laboratorio”, recuerda Ingo Ederer. “Nuestra ambición era construir un sistema listo para la producción que pudiera sobrevivir a la dura realidad de las fundiciones y aportar un valor económico real”.

Los experimentos iniciales se centraron en los polvos de polímeros. A través de conversaciones con socios industriales como EOS y ACTech, y con fabricantes de automóviles como BMW y Daimler, quedó claro que el uso de la arena como material era clave para liberar el verdadero potencial industrial de esta tecnología. El factor decisivo fue la significativa ventaja en productividad que ofrecía la inyección de aglutinante en comparación con los métodos existentes de sinterización láser de arena.

“La arena fue el factor decisivo”, explica Ederer. “Una vez que nos dimos cuenta de que la inyección de aglutinante podía procesar la arena más rápido, de forma más económica y a mayor escala que las tecnologías alternativas, el camino hacia la industrialización se hizo evidente”.

Desde el principio, la atención se centró en una solución que pudiera utilizarse de inmediato en la fundición.

Concretamente, esto implicaba la composición química adecuada del aglutinante, una alta estabilidad del proceso y la escalabilidad a grandes volúmenes de construcción. El carácter visionario de este enfoque se hizo evidente alrededor del año 2000. En aquel momento, un estudio de mercado preliminar realizado por una consultora estimaba la demanda global en solo 11 sistemas. Esto reflejaba el escepticismo hacia esta tecnología, que se adelantaba mucho a su tiempo.

“A menudo nos decían que el mercado simplemente no existía”, explica Rudolf Franz. “Pero creíamos que si la tecnología resolvía realmente los problemas industriales, el mercado vendría por sí solo, y la historia ha demostrado que esa suposición era acertada”.

En sus inicios, la empresa se enfrentó a numerosos retos técnicos. Diversos enfoques para el recubrimiento de arena resultaban inestables o difíciles de controlar, mientras que los componentes químicos altamente corrosivos imponían requisitos exigentes a los materiales y al diseño de las máquinas. Solo a través de continuas mejoras en los materiales y del desarrollo de nuevas técnicas de recubrimiento y tecnologías avanzadas de cabezales de impresión lograron finalmente dar con un proceso estable y repetible. “Hubo momentos en los que el éxito no estaba garantizado”, admite Franz. “Esta tecnología estuvo a punto de fracasar muchas veces. Lo que finalmente marcó la diferencia fue la perseverancia y la voluntad de replantearse los pasos fundamentales del proceso”.

En 2003, un problema relacionado con las patentes llevó a la empresa original, Generis, a dividirse en dos caminos estratégicos. Voxeljet se centró inicialmente en los servicios de impresión bajo demanda, expandiéndose más tarde a los sistemas a gran escala, mientras que ProMetal (posteriormente ExOne) se dedicó a la expansión sistemática de su negocio internacional de sistemas. Ambos enfoques desempeñaron un papel decisivo en la industrialización del chorro de arena 3D.

“En retrospectiva, esta división no fue un revés, sino más bien un impulso”, afirma Ederer. “Las dos estrategias diferentes respondieron a las necesidades de sus respectivos mercados y, juntas, impulsaron la tecnología de inyección de aglutinante hacia la realidad industrial a un ritmo mucho más rápido”.

Las demandas de la industria de la fundición, en particular de la industria automovilística, fueron una fuerza impulsora detrás de innovaciones clave. Parámetros como el volumen de construcción, la velocidad de impresión, la calidad de la superficie, la robustez del sistema y la selección de materiales se mejoraron continuamente en estrecha colaboración con los usuarios. Las ventas iniciales de sistemas a BMW y Daimler en 2002 fueron un hito, y a partir de 2004, los avances tecnológicos continuaron con la introducción de instalaciones a gran escala en Estados Unidos.

“Lo que convenció a los clientes no fue una sola función, sino la fiabilidad de todo el proceso”, señala Franz. “Una vez que los fabricantes de automóviles comenzaron a confiar en esta tecnología, su adopción se aceleró rápidamente”. A mediados de la década de 2010, la arena impresa se había convertido en la tecnología estándar para la creación de prototipos y la producción de lotes pequeños, y a partir de 2020, las implementaciones multisistema y la producción en masa de formas complejas comenzaron a hacerse realidad.

Los cabezales de impresión, el núcleo de la inyección de aglutinante, han experimentado importantes avances tecnológicos en los últimos años. La productividad se ha multiplicado varias veces, la vida útil se ha extendido de unas pocas horas a aproximadamente 4.000 horas de funcionamiento, y la estabilidad del proceso ha mejorado drásticamente. Hitos como la impresora de arena S15, la impresión de PMMA, la introducción de las máquinas SMAX, los grandes sistemas como el VX4000 y los recientes avances en automatización y productividad han sentado las bases para numerosas aplicaciones industriales.

“Hoy en día, muchas aplicaciones en la fabricación de automóviles, la industria aeroespacial, la energía eólica o el gigacasting serían imposibles sin la impresión 3D con arena”, destaca Whitney Haring-Smith. “Lo que comenzó como un experimento se ha convertido en una tecnología fundamental en las fundiciones modernas”.

Las impresoras de mayor tamaño, la optimización de superficies basada en software y una mayor ampliación de escala están generando un nuevo impulso. Al mismo tiempo, el diseño CAD, el diseño de fabricación aditiva y las transformaciones estructurales en la industria de la fundición siguen siendo retos críticos, lo que hace que la experiencia y los conocimientos técnicos sean cada vez más importantes.

Hoy, ExOne y Voxeljet vuelven a combinar sus fortalezas complementarias. Con más de 500 sistemas desplegados en todo el mundo, se está formando una red global para la fabricación aditiva, respaldada por una sólida infraestructura de servicios y recursos de desarrollo integrados.

“De cara al futuro, nuestros clientes y socios se beneficiarán de la estabilidad y la continuidad”, afirmó Eric Bader, director ejecutivo de ExOne Global Holdings. “Al combinar el liderazgo de ExOne en la fundición digital en arena con la experiencia de Voxeljet en la impresión 3D industrial a gran escala, estamos aunando décadas de experiencia. Nuestro objetivo es garantizar la fiabilidad, impulsar la innovación específica y lograr un crecimiento sostenible”.

Por lo tanto, esta fusión es más que un simple paso estratégico; simboliza un nuevo capítulo coherente en la historia de la fabricación aditiva, que ha evolucionado desde sus primeras etapas experimentales hasta convertirse en una tecnología industrial fundamental en el sector de la fundición.