Postgrau en

Disseny Avançat en Fabricació Additiva

Els estudiants de la primera promoció del màster en Fabricació Additiva de la UPC School han presentat els seus projectes finals al Digital Lab de l'ESEIAAT-UPC. La sessió, que es va desenvolupar en format concurs elevator pitch , va comptar amb l'assistència d'una trentena d'empreses i professionals del sector. En concret, han estat 7 projectes que proposen innovacions en productes esportius, de salut, d'oci o millores de processos per a la indústria de la fabricació 3D. Totes les propostes fetes pels estudiants resolen problemes reals plantejats per empreses, fet que demostra l'orientació pràctica i aplicada amb què es concep aquesta formació. La fabricació additiva ha arribat per revolucionar la producció industrial i la manera de pensar i dissenyar tota mena de productes finals. Tots objectes creats pels estudiants tenen la particularitat d'haver estat elaborats amb l' estructura anomenada lattice , que incorpora en la composició dels objectes formes en tres dimensions repetides al llarg d'un volum determinat, com si fossin cel·les. Aquest tipus d'estructura permet alleugerar el pes dels productes, estalviar grans quantitats de material per a la seva fabricació i prescindir dels interiors massissos. Els estudiants del màster, amb les seves propostes, van demostrar el seu talent sent agents pioners en el canvi tecnològic que viurà la indústria en els pròxims anys: Roger Arnau ha creat un nou coixí fabricat en 3D per a cadires de rodes . El coixí és transpirable, regulable amb les mans per canviar punts de pressió; també és anti nafres i es pot personalitzar segons les característiques fisiològiques o les necessitats de cada usuari per evitar que apareguin llagues. Gerard Masnou ha creat un nou sistema d'embalatge per a productes fabricats amb impressió 3D de baixa producció. Es tracta d'un sistema modular que dissenya i construeix l'empaquetatge amb matèria vegetal reciclada. El seu valor rau en el fet d'oferir unes directrius per canviar sempre que es vulgui els motlles o la forma adequada per a cada producte que s'ha d'empaquetar. D'aquesta manera, les empreses de fabricació additiva de baixa producció esdevenen més autònomes i estalvien recursos en la contractació externa. Jordi Callau ha dissenyat i fabricat una espatllera protectora de seguretat per a esports de risc . Aquest producte es pot personalitzar segons les característiques fisiològiques de cada usuari, la qual cosa aporta un valor diferencial respecte a altres espatlleres que hi ha al mercat. Mario Pinto ha dissenyat i fabricat un casc per a la pràctica del Taekwondo . La fabricació del casc, amb material TPV i Elastic 5 VA, permet absorbir i amortir els cops. Igualment, aquest producte permet la personalització per a cada usuari, de manera que s'adapta perfectament a cada cap. Johny Alexander Aristazábal ha creat un nou procés d'anàlisi de la qualitat per a productes i peces fabricades amb impressió 3D . Aquest nou sistema està basat en la intel·ligència i la visió artificial, la qual cosa augmenta l'eficàcia dels controls de qualitat i la fiabilitat de la traçabilitat. Actualment, aquest procés de revisió de les peces produïdes amb 3D es duu a terme manualment. Per tant, l'aplicació del deep learning en aquestes tasques augmentarà també la productivitat. Cesc Gudayol i Gema Sánchez han desenvolupat un estudi de viabilitat econòmica en la implementació de la fabricació additiva als processos de producció d'una empresa que ha vist com creix la demanda d'alguns dels seus productes per part dels seus clients. La seva proposta permet a l'empresa prendre les decisions sobre futures inversions en aquesta tecnologia. Marta Martínez i Víctor Lozano han dissenyat una pròtesi per a una nena de 13 anys que pateix una malaltia poc comuna, la síndrome d'MRKH o agenèsia vaginal . Han treballat en la construcció d'una vagina 3D de silicona que se li implantarà el mes vinent. El projecte “Lilium Project” tindrà una aplicació directa en el món de la medicina sanitària de precisió i demostra el potencial de la impressió en 3D en el camp de la cirurgia. La sessió es va estructurar en format concurs elevator pitch , amb un tribunal format per Ramon Pastor (HP), Antoni Gil (HP i direcció del màster), David Adrover (IAM3DHUB) i Marcel Macarulla (UPC i direcció del màster), que van deliberar les propostes guanyadores. Els criteris que es van tenir en compte a l'hora de triar les proposes guanyadores van ser: la solidesa de la proposta de valor, els components innovadors de la idea, l'escalabilitat nacional i internacional i la qualitat de la presentació i la capacitat de resposta a les preguntes. Finalment, els objectes guanyadors van ser Roger Masnou , pel seu coixí fabricat en 3D amb estructura de làtex per a cadires de rodes, i Marta Martínez i Víctor Lozano pel seu Lilium Project. Ambdós tindran l'oportunitat de desenvolupar el seu treball durant sis mesos a la 3D Incubator de Leitat i el Consorci de la Zona Franca.

L'empresa IUL Instruments , dedicada a oferir solucions d'automatització per a laboratoris de microbiologia, va proposar als alumnes del màster en Fabricació Additiva un nou repte: desenvolupar un prototip de dispensador per a plaques de Petri en impressió 3D que millori les prestacions del model Petri Labeler que actualment està comercialitzant la companyia per al seu ús en laboratoris. Els estudiants es van repartir en tres grups de treball i un cop desenvolupats els prototips van presentar les solucions dissenyades davant d'un tribunal, format tant per docents del programa com per membres de l'empresa. Aquest tribunal estava integrat per Clara Remacha, de l'equip d'Incubació de Noves Aplicacions i Nous Negocis d'Impressió 3D a HP; Jordi Giménez, Application Technical Consultant sobre 3D Printing a HP; Marc Nicolau, cofundador de Kin; Víctor Font, cofundador de IUL, i Vicenç Font, CEO de IUL. IUL obre aquest tipus de col·laboracions universitat-empresa per seguir innovant en solucions que proporcionen un control microbiològic més còmode, segur i fiable per a la indústria. L'empresa va valorar molt satisfactòriament els prototips dissenyats. Aquests dispensadors estan basats en el model Petri Labeler , Preprinted Barcode Labels Adhesive, que l'empresa va llançar l'any 2016. Les solucions proposades pels alumnes han buscat innovar en l'etiquetatge automàtic dels codis de barres a les parets de les plaques de Petri i en el funcionament del dispensador, tan simple com alimentar una pila de plaques de Petri en un extrem, prémer el botó d'inici i recollir plaques etiquetades a l'altre extrem. La fabricació additiva té el potencial de transformar per complet el model productiu en els pròxims anys. El màster en Fabricació Additiva de la UPC busca formar professionals altament qualificats en aquestes tecnologies d'impressió 3D perquè adquireixin el rigor metodològic i les habilitats necessàries que faran redefinir el paradigma de producció actual i sacsejar el mercat amb productes i models de negoci innovadors. El 17 de febrer de 2023 es posarà en marxa una nova edició del programa.

El president de la Generalitat de Catalunya, Pere Aragonès, va inaugurar el passat dijous UPC FAB Terrassa, una xarxa de laboratoris de l'Escola Superior d'Enginyeries Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa. UPC FAB Terrassa és una iniciativa pionera que incorpora equipaments d'alta gamma tecnològica per a la docència, la recerca i la transferència de tecnologia en l'àmbit de la fabricació additiva . Marcel Macarulla, director acadèmic del màster en Fabricació Additiva, va explicar durant la inauguració el funcionament d'aquests laboratoris, que acolliran a partir del curs vinent les classes pràctiques del màster. Els nous equipaments compten amb quatre espais diferenciats, però que queden integrats conceptualment com un ecosistema, on els estudiants podran idear i treballar els seus propis projectes, assistir i participar en classes pràctiques i fer servir equipaments de darrera generació en l'àmbit de la impressió 3D : Digital Lab : Es tracta d'un taller de disseny i producció d'objectes virtuals i físics mitjançant la utilització de màquines de fabricació additiva (impressores 3D), de fabricació substractiva, talladores làser i fresadora CNC per a la realització de maquetes i prototips de base plàstica. Compta amb l'última tecnologia en fabricació additiva, proporcionada per HP. Els estudiants del màster en Fabricació Additiva desenvoluparan en aquest espai les seves classes. El Digital Lab integra també el Hub d'Innovació en Fabricació Digital HP-UPC, l'objectiu del qual és promoure el coneixement i facilitar a la comunitat de la UPC la interacció amb les tecnologies més avançades de la indústria 4.0 i la fabricació digital. Factory Lab : Gran espai de prototipat analògic equipat amb eines elèctriques i de bancades per a l'ús docent i de recerca, orientat al fet que l'estudiantat aprengui enginyeria fent enginyeria. A més, està equipat amb dues impressores de formigó 3D de gran format, que permeten fer peces de fins 4x4 m2. Creative Lab : Programa per al desenvolupament de projectes interdisciplinaris orientats a complementar la formació acadèmica de l'estudiantat. Compta amb una aula dissenyada explícitament per al treball col·laboratiu, el debat i la generació d'idees. Space Lab : Espai que dona suport a iniciatives i activitats relacionades amb l'enginyeria de l'espai que es desenvolupen a l'ESEIAAT. UPC FAB Terrassa també donarà suport a startups i empreses en la introducció i l'adopció de la fabricació 3D additiva tant en el desenvolupament de productes com en la implementació d'utillatges per a la indústria. La UPC School, amb la col·laboració d'HP com a soci estratègic, obre inscripcions per a la 2a edició del màster en Fabricació Additiva , que començarà el 7 d'octubre en modalitat semipresencial. Aquest programa ajuda als nous professionals del disseny i la fabricació a redefinir el paradigma de producció actual i sacsejar el mercat amb productes i models de negoci innovadors en el marc de la fabricació additiva.

Marcel Macarulla, doctor i enginyer industrial de la UPC, Antoni Gil, enginyer de telecomunicació i project manager a HP, i Jordina Arcal, enginyeria química, emprenedora i professora a la UPC, a més de premi MIT a la innovació en menors de 35 anys, dirigeixen i coordinen el nou màster en Fabricació Additiva que la UPC School posarà en marxa al gener de 2021. En aquesta entrevista ens expliquen quins són els avantatges que introdueix la fabricació additiva en el context de digitalització actual i quines competències hauran de tenir els professionals que liderin la implementació de la impressió 3D a la indústria. Darrerament, en el context de la 4a revolució industrial, s'ha sentit molt a parlar també de la Fabricació Additiva. Ens podeu explicar en què consisteix i quins canvis introduirà en el teixit productiu? Les tecnologies de fabricació additiva permeten fabricar productes aplicant el material només allà on es necessita i de manera controlada, en contraposició a les metodologies tradicionals de substracció o moldeig, que es basen a extreure material d'un bloc fins a obtenir la peça final, o en donar forma mitjançant les cavitats d'un motlle. En el sector de la fabricació additiva hi trobem diferents tecnologies, com la fotopolimerització, l'extrusió de material, la fusió del llit de pols, la deposició d'energia dirigida o bé la injecció de material entre d'altres, i cadascuna té els seus avantatges i inconvenients, molt importants a considerar per escollir la millor tecnologia per a una aplicació en concret. Els avenços que han tingut lloc en les tecnologies de fabricació additiva en els darrers anys han permès que aquestes es deixin de veure únicament com una tecnologia de prototipatge ràpid i les empreses hagin començat a adoptar-les com a tecnologies per a la producció de peça final. Cada vegada més hi ha més empreses que en visionen i desenvolupen els seus nous productes pensats per a ser produïts amb tecnologies de fabricació additiva. La indústria 4.0 promou la connectivitat i flexibilitat en el sistema productiu, això és un punt clau del qual la fabricació additiva se'n beneficia. En aquest context, la fabricació additiva permet a les empreses aconseguir costumització en massa a un preu competitiu, així com flexibilitat per millorar en qualsevol moment els dissenys de les peces ja en producció sense suposar un sobrecost. Aquest fet suposa un canvi de paradigma en el teixit productiu i la seva cadena de valor. Quins avantatges té per a les empreses la fabricació additiva vers la fabricació convencional? Els principals beneficis que comparteixen la gran majoria de les tecnologies de fabricació additiva són principalment: la capacitat de fabricar geometries altament complexes, fins i tot no possibles amb altres processos de fabricació tradicionals; el baix cost de la fabricació per a sèries curtes, ja que no es necessiten elements auxiliars com motlles o utillatges; la capacitat de personalitzar productes a gran escala o la flexibilització de la manufactura amb la iteració i millora d'un disseny ja en producció. També permet reduir el temps de llançament d'un producte al mercat, ja que es pot validar i iterar un disseny amb cicles de temps molt curts, entre altres avantatges. En quin punt de maduresa es troba la implementació de la fabricació additiva en les empreses? Les tecnologies de fabricació additiva aplicades al prototipatge ràpid estan molt consolidades dins de les empreses, però en els darrers anys hi ha hagut un canvi de paradigma i actualment tenim molts exemples, en diferents verticals, de peces i producte final produïts amb tecnologies de fabricació additiva. Per exemple, BMW ha incorporat la tecnologia de fabricació additiva per personalitzar components de l'interior i exterior de vehicle; HP està utilitzant la fabricació additiva per produir part de les seves impressores aconseguint la integració de moltes peces en una de sola més complexa i reduint el cost de producció; o SMILE DIRECT està “imprimint” motlles de la dentadura per a la producció massiva de correctors dentals personalitzats. També en el sector aeroespacial s'utilitza la fabricació additiva per produir peces amb dissenys complexos, molt resistents i molt lleugeres; com també en món del motor i la competició, entre moltes altres aplicacions. Podríem dir que la tecnologia està preparada per a l'adopció en massa per part de les empreses i per ser utilitzada no només en prototipatge sinó en producció, però hi ha una manca de professionals preparats que potenciïn els beneficis de la fabricació additiva i liderin l'adopció d'aquestes dins del teixit productiu. Com ha passat en altres tecnologies disruptives, potser el creixement del sector s'ha produït de manera molt més accelerada que la capacitat d'adaptació dels seus professionals. És així? Exacte, la fabricació additiva és un canvi de paradigma. Tradicionalment als enginyers se'ls ha format en tecnologies subtractives o de moldeig. Això fa que, inconscientment, durant el procés de disseny en fabricació additiva tinguin en compte les limitacions de les tecnologies tradicionals. La fabricació additiva dona molta més flexibilitat de disseny, ja que permet fer geometries molt més complexes que no estan a l'abast de les tecnologies de fabricació tradicionals. Això implica haver d'utilitzar nous softwares que permeten aprofitar al màxim les possibilitats de llibertat de disseny, com ara bé el disseny generatiu, les estructures lattice o l'optimització topològica. Tots aquests canvis han aparegut ràpidament i els professionals i les empreses no han tingut temps d'adaptar-se i formar-se en l'àmbit de la fabricació additiva, tot alentint-ne en alguns casos l'adopció i generant frustració. Al gener posareu en marxa la 1a edició del màster en Fabricació Additiva de la UPC School. Per a qui està pensada aquesta formació i quines competències professionals aporta? Aquesta formació està pensada per a aquells professionals que vulguin reconvertir la seva carrera, així com per a titulats acabats de graduar que vulguin completar la seva formació en l'àmbit de la fabricació additiva. Pel que fa a les competències ens focalitzem en diferents àmbits: coneixements, habilitats i estratègia en la fabricació additiva, així com metodologies de disseny. El màster està pensat per donar una formació holística als participants: ensenyarem no només coneixements tècnics sinó també aquells coneixements soft necessaris per ser un bon professional a la indústria. Així, l'ensenyament estarà basat en metodologies col·laboratives i en grups multidisciplinaris, tot fent ús d'eines que permetin el treball en equips distribuïts, replicant la realitat que després es trobaran a les empreses. Quina experiència professional en l'àmbit aporta el seu quadre docent? El quadre docent està format bàsicament per professionals del sector de la fabricació additiva i per professionals experts en els seus àmbits de coneixement (com la innovació, gestió d'equips, etc.). Quant als experts en fabricació additiva, en el màster hi participen des de professionals que es dediquen al disseny i desenvolupament de maquinària per a la fabricació additiva (com ara enginyers o desenvolupadors de negoci d'HP), professionals que utilitzen les tecnologies de fabricació additiva per dissenyar nous productes, i experts que es dediquen a proveir materials complementaris a les tecnologies de fabricació additiva (com ara adhesius, postprocessat, etc.). En aquest màster hem volgut incorporar professionals de tot l'ecosistema de la fabricació additiva per tal de donar una visió completa de les possibilitats de la tecnologia i les seves aplicacions. Al màster col·labora HP, empresa pionera en tecnologia d'impressió 3D. Quin és el seu paper dins del programa? HP ha ajudat a definir l'estructura i el contingut del màster. A més a més, participa en la direcció i compta amb la col·laboració d'enginyers experts en la tecnologia, que participaran en la impartició de les assignatures. Per altra banda, HP ha equipat el Fablab de l'ESEIAAT (Escola Superior d'Enginyeries Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa), que és on es duran a terme les classes presencials del màster, amb una impressora 3D HP Jet Fusion Color sèrie 580. D'aquesta manera, els estudiants del màster podran fer pràctiques amb maquinària equivalent a la que existeix a la indústria. En quina modalitat es proposa el màster? El màster es proposa en una modalitat semipresencial. Com a norma general, 2-3 hores a la setmana es realitzaran activitats en remot asíncrones. La resta d'activitats es realitzaran, o de manera presencial, o remota síncrona.  La situació actual de la pandèmia ens ha donat l'oportunitat de replantejar les sessions presencials per assimilar un ensenyament el més pròxim possible a la realitat actual de les empreses, que s'han vist obligades a teletreballar en equips distribuïts. Hem preparat les classes per tal que es puguin realitzar tant de forma presencial com en remot, per poder-nos adaptar a la situació que requereixi cada moment. Creiem que això afavorirà que els estudiants també aprenguin aquestes metodologies de treball i ens ajudarà a diferenciar el màster d'altres, ja que es treballaran competències que moltes vegades queden oblidades en altres programes.