Visión Artificial: cómo aplicarla a la Impresión 3D

La Inteligencia Artificial está presente en más empresas a cada día que pasa. Ya se trate de chips de computadora, componentes de teléfonos inteligentes o piezas de cámaras, el hardware de muchos productos es cada vez más pequeño. La tendencia está impulsando a las empresas a idear nuevas formas de fabricar las piezas que impulsan nuestro mundo.


Ingrese Boston Micro Fabrication (BMF). La empresa fue cofundada por el profesor del MIT Nicholas Fang en 2016 para mejorar la resolución y precisión de la impresión 3D. Hoy en día, BMF está ayudando a los clientes en la carrera hacia piezas cada vez más pequeñas al ofrecer nuevos tipos de impresoras que se utilizan para fabricar productos electrónicos, dispositivos médicos, chips de microfluidos y más.


Las máquinas de la compañía utilizan una tecnología desarrollada conjuntamente por Fang para imprimir productos de tamaño milimétrico con detalles en la escala de micrones: objetos que puede ver a simple vista, pero cuyos detalles probablemente tendrá que entrecerrar los ojos para distinguirlos.


La compañía dice que las impresoras permiten la creación de nuevas piezas con geometrías complejas y diminutas y funciones completamente nuevas.


"Puede imprimir cosas que no puede moldear", dice el director ejecutivo de BMF, John Kawola. “Es una razón por la que mucha gente piensa en la fabricación aditiva, porque no están limitados por los límites del moldeado. Ofrece a las empresas una nueva libertad de diseño ".

Micro tecnología para un impacto masivo

Fang ha estado estudiando las propiedades de la luz y la micro fabricación durante más de 20 años. Durante los últimos 10 de esos años, ha sido miembro de la facultad del MIT.


Una gran parte de su trabajo, que tiene lugar en su Laboratorio de nanofotónica y nanofabricación 3D, implica estudiar enfoques comunes de impresión 3D que exponen un material a la luz para endurecerlo o curarlo. Uno de estos enfoques, el procesamiento de luz digital (DLP), utiliza un destello de luz de un proyector para curar cada capa de material que se imprime.


BMF utiliza una lente especial para enfocar la luz proyectada a escalas mucho más pequeñas.


“El proceso comparte muchas similitudes con los microscopios normales, excepto que estamos entregando una imagen digital en lugar de iluminar una luz uniforme en un microscopio”, explica Fang sobre el enfoque de BMF.


BMF también ha desarrollado nuevos sistemas de control y diseño de software para mover con precisión la plataforma de impresión durante la producción.


Para comenzar a formar el negocio, Fang trabajó con el Venture Mentoring Service del MIT y buscó la orientación de ex alumnos del MIT y otros miembros de la facultad. En 2017, la empresa fue seleccionada para pasar por el acelerador de inicio STEX25, que está a cargo de MIT Startup Exchange. Fang dice que la experiencia ayudó a BMF a pensar en las oportunidades comerciales a perseguir y presentó a los fundadores a socios como Johnson y Johnson en el Programa de Enlace Industrial del MIT.


Muchos de los primeros clientes de BMF eran laboratorios de investigación universitarios interesados en superar los límites de la impresión DLP. Desde entonces, BMF ha lanzado plataformas de impresión con velocidades de producción cada vez más altas.


"Se trata de tener una tecnología que pueda equilibrar la obtención de la mejor precisión y acabado superficial posibles con la posibilidad de hacer algo que sea viable en un entorno de producción", dice Kawola.


BMF dice que su tecnología de impresión, llamada microestereolitografía de proyección, la convierte en la única empresa de impresión 3D que puede igualar la precisión del moldeo por inyección. Eso permite a los clientes evitar pedir moldes diminutos para nuevos productos y prototipos, un proceso que puede llevar tiempo y ser muy caro: Kawola dice que los moldes necesarios para hacer algunas de las piezas impresas en BMF cuestan hasta medio millón de dólares. Eso hace que la impresión 3D sea la opción de producción más barata y sencilla en muchos casos.


La demanda de productos finales más pequeños también está impulsando directamente la estrategia de mercado de BMF. Algunos de los productos que las empresas han pedido a BMF que ayuden a fabricar incluyen chips de microfluidos, herramientas de diagnóstico médico y quirúrgico, componentes para auriculares de realidad virtual y audífonos.


“Creo que el ejemplo de los audífonos realmente muestra cómo la demanda de la aplicación final está impulsando a la industria a hacer las cosas de una manera más distribuida y personalizada”, dice Fang.

Aumentar la producción, no el tamaño

Actualmente, BMF tiene alrededor de 100 máquinas implementadas en una variedad de industrias y laboratorios de investigación. Las empresas utilizan principalmente las impresoras para crear prototipos de nuevos productos, pero el otoño pasado BMF lanzó la última versión de su plataforma de impresión, la microArch S240, a la que llama la "primera y única" impresora 3D de micro precisión capaz de producir tiradas cortas de producción industrial.


El volumen de producción de la plataforma depende del tamaño de la pieza que se está fabricando, pero Kawola dice que para una pieza de unos 3 milímetros de largo, el microArch 240 puede producir alrededor de 100.000 unidades por año.


El S240 es la mayor incursión de BMF en la producción a escala industrial hasta ahora. Kawola reconoce que se necesitan más innovaciones si BMF va a comenzar a fabricar piezas para productos de mayor volumen.


"Si va a ser viable para volúmenes más altos, como en muchos productos de consumo, la [velocidad de impresión] probablemente tendrá que ser más rápida", dice Kawola. “Pero no creemos que deba ser 10 veces más rápido. Si es entre tres y cinco veces más rápido, comienza a ser económicamente viable para la producción [rangos de cientos de miles a millones por año] ".


Los fundadores no creen que falten muchos años para alcanzar esos hitos, principalmente porque creen que BMF seguirá beneficiándose de la innovación en industrias que utilizan las mismas piezas que sus impresoras.


“Lo bueno de industrias como la nuestra, la impresión 3D o la robótica u otras relacionadas con el hardware, es que todos estamos aprovechando la potencia de procesamiento cada vez más barata y la inteligencia artificial y la visión artificial se vuelven más fáciles para nosotros”, dice Kawola. “El proyector DLP que usamos para la fuente de luz es el mismo que se usa en un proyector de computadora portátil o un proyector que tiene para su hogar. A medida que se vuelven más baratos y de mayor resolución, ya que la resolución 4k se convierte en un caso de uso industrial real para los proyectores DLP, entonces podemos comprar 4k y, de repente, nuestra zona se vuelve cuatro veces más grande. Eso significa que básicamente puedes ir cuatro veces más rápido ".

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Este artículo ha sido elaborado tomando el MIT como fuente