La impresión 3D y el impacto medioambiental de la fabricación

El cambio climático es real y sigue siendo un tema candente en el ámbito de la investigación, las políticas públicas y el diálogo cultural. Lo que antes era inconcebible —que la actividad humana pudiera afectar a algo de la magnitud del planeta Tierra— ahora se entiende como un hecho científico.

El impacto medioambiental de la fabricación desempeña un papel importante en el cambio climático. No solo por la energía que se consume durante la producción, sino también por la que se utiliza para transportar suministros y piezas en diversas fases de las cadenas de suministro. Por ello, cada vez más organizaciones y consumidores dan prioridad a las prácticas empresariales sostenibles y respetuosas con el medio ambiente.

Lea este artículo para obtener una visión contextual del cambio climático, por qué las empresas se benefician de las prácticas respetuosas con el medio ambiente, cómo imprimir en 3D más piezas reduce sustancialmente las emisiones de carbono y cómo dos organizaciones utilizan las impresoras 3D de Markforged para construir un futuro más sostenible.

Las consecuencias del cambio climático provocado por las emisiones masivas de carbono están bien documentadas. Las temperaturas medias aumentan de forma lenta pero constante; los fenómenos meteorológicos son cada vez más extremos, con sequías más pronunciadas y tormentas más violentas. El calentamiento global también está derritiendo los casquetes polares a una velocidad nunca vista, lo que contribuye al aumento del nivel del mar. Las ramificaciones ecológicas del cambio climático incluyen la destrucción de ecosistemas y hábitats frágiles, lo que amenaza la supervivencia a largo plazo de innumerables especies de organismos vivos y la biodiversidad del planeta en general.

Esto también tiene consecuencias para el ser humano. Las condiciones meteorológicas extremas y las sequías pueden perjudicar las cosechas y amenazar el suministro de alimentos en todo el mundo. Las tormentas fuertes pueden causar pérdidas tanto materiales como humanas. El aumento del nivel del mar también reduce la superficie de tierra habitable: los expertos predicen que las inundaciones costeras se convertirán en un grave problema en la década de 2030, lo que podría provocar el desplazamiento de las comunidades costeras y la consiguiente superpoblación.

El impacto medioambiental de la fabricación. Las fábricas consumen bastante energía. La ingeniería, la producción de bienes y el transporte de piezas a través de las cadenas de suministro representan conjuntamente una parte sustancial de las emisiones que contribuyen al cambio climático.

Pero, ¿qué gana la empresa? Las empresas cada vez son más conscientes de que adoptar prácticas respetuosas con el medio ambiente genera beneficios empresariales tangibles.

Reduciendo los residuos y el consumo de energía, los procesos de fabricación sostenibles mejoran la eficiencia operativa y facilitan el cumplimiento de la normativa. Las prácticas empresariales sostenibles también se están convirtiendo en la norma. Como señaló Harvard Business Review ya en 2016, las investigaciones han demostrado que los consumidores están más dispuestos a pagar precios más altos por productos producidos de forma sostenible y son más propensos a mostrarse leales a esas marcas. Según una investigación de Deloitte, los inversores, los socios de la cadena de suministro y los empleados también prefieren a las organizaciones con conciencia medioambiental. En una encuesta efectuada a 750 directivos en 2021, más de la mitad afirmaron que "sus iniciativas de sostenibilidad medioambiental mejoraron los resultados financieros de su empresa de forma palpable".

Los fabricantes pueden reducir el impacto negativo sobre el medio ambiente fabricando el máximo número posible de componentes mediante la impresión 3D. Las cadenas de suministro convencionales generan enormes huellas de carbono a través de puentes logísticos que consumen grandes cantidades de combustibles fósiles.

La impresión 3D reduce la huella de carbono de varias maneras:

• Menos derroche de energía y material. El propio proceso de fabricación aditiva tiene una huella de carbono muy inferior a la de los procesos sustractivos. La fabricación aditiva genera muchos menos residuos: las formas de las piezas fabricadas no se consiguen mediante la reducción de material, las estructuras huecas reducen aún más el material sin afectar al rendimiento, y los fabricantes pueden producir solo lo necesario.

• Cadenas de suministro que no generan altas emisiones de carbono. Si se considera únicamente la fabricación, la huella de carbono de la fabricación sustractiva ya es significativamente superior a la de la fabricación aditiva. Sin embargo, la importante huella de carbono negativa de la fabricación tradicional se ve agravada por las actividades de la cadena de suministro que requieren estos procesos para hacer llegar el producto allá donde se necesita. Después de fabricar los productos, el transporte y la logística necesarios producen una huella de carbono muy superior a la de la propia fabricación. La impresión 3D permite imprimir las piezas in situ, lo que elimina estos múltiples pasos que generan grandes emisiones de carbono y aumenta la eficiencia operativa.

Greentown Labs, en Somerville (Massachusetts, EE. UU.), es la mayor incubadora climatotecnológica de Norteamérica, una comunidad de organizaciones innovadoras que trabajan para cambiar la forma en que el mundo genera energía. Entre los éxitos de Greentown Labs figuran Sweetgreen, Form Energy, Via Seaparations y Zwitterco. La nueva startup que tiene las condiciones para cambiar nuestro modo de vida es Transaera. Transaera, una nueva empresa surgida del MIT, se dedica a construir sistemas de aire acondicionado respetuosos con el medio ambiente, energéticamente eficientes y asequibles.

Los sistemas de aire acondicionado contribuyen en gran medida al cambio climático. En la mayoría de los hogares, estos sistemas representan la mayor fuente de consumo de electricidad y, por tanto, la que produce más emisiones de carbono. Según Ross Bonner, director tecnológico de Transaera, el uso del aire acondicionado representa el 4 % de las emisiones mundiales de carbono, el doble que el sector de la aviación, que se sitúa en el 2 %. Teniendo en cuenta la expansión del uso del aire acondicionado en todo el mundo, incluso una mejora moderada en su eficiencia y la reducción de residuos puede suponer una mejora sustancial en la huella de carbono global. Hasta hace poco, el funcionamiento de los aparatos de aire acondicionado no había cambiado mucho desde que se inventaron a principios del siglo XX; pero el uso de un novedoso material que capta la humedad —un tipo de estructura orgánica metálica (MOF, por sus siglas en inglés)— permite a los sistemas de aire acondicionado de Transaera enfriar el aire de forma más eficiente.

Bonner cita el acceso a las impresoras 3D de Markforged como una de las principales ventajas de trabajar en Greentown Labs: «Cuando se intenta cambiar las reglas del juego de cualquier tecnología, hay que superar muchos obstáculos técnicos. La forma de superarlos es mediante la iteración constante, probando cosas permanentemente, aprendiendo cosas, probando las innovaciones y mejorando».

En comparación con la fabricación tradicional, la fabricación aditiva consume mucho menos material durante la fabricación, ya que la forma de la pieza no se consigue mediante la reducción. Incluso en comparación con otras impresoras 3D, Bonner afirma que Markforged ayuda a Transaera a fabricar sus prototipos de forma más sostenible y con menos residuos:

Vestas es una empresa líder mundial en energía eólica con sede en Dinamarca que diseña, fabrica e instala turbinas eólicas, además de encargarse de su mantenimiento. Vestas es el mayor fabricante de aerogeneradores del mundo, con turbinas en más de 86 países.

De las 100 empresas más sostenibles, Vestas ocupó el primer puesto en sostenibilidad en una evaluación de criterios como la productividad del carbono, los ingresos procedentes de actividades no contaminantes y las inversiones limpias.

La empresa utiliza la fabricación aditiva por cuestiones de sostenibilidad en su objetivo de alcanzar el cero neto de las emisiones de CO2 para 2030, y tiene previsto producir aerogeneradores con cero residuos para 2040.

Gracias a la implantación de su programa de fabricación digital directa (DDM) y al almacenamiento de más de 2000 archivos de piezas digitales en la nube, los especialistas de Vestas podrán imprimir in situ desde cualquier parte del mundo herramientas de mantenimiento crítico, prototipos de piezas de turbinas y componentes de turbinas según las especificaciones.

El uso de The Digital Forge mejora aún más la huella de carbono de Vestas al reducir drásticamente el transporte y los envíos en sus cadenas de suministro, teniendo en cuenta que, en todas las actividades de fabricación, la logística es responsable de la mayor parte de las emisiones de carbono.