El auge de la impresión 3D promete generar modificaciones profundas en el mercado de sistemas integrados mediante la aceleración del proceso de creación de prototipos en el corto plazo y la creación de productos revolucionarios que borrarán los límites entre los diseños físicos y electrónicos en el futuro.
Se prevé que, a nivel mundial, las ganancias de mercado de la industria de la impresión 3D crecerán casi un 40 % por año hasta 2020, momento para el cual se espera que el tamaño agregado del mercado supere los $35 000 millones, en comparación con los $5600 millones de 2014, según la compañía de investigación del mercado IHS Inc.
La impresión 3D, llamada a menudo "fabricación aditiva", es la extensión de material en capas para crear objetos de todo tipo. Con los objetos de impresión 3D basados en modelos diseñados por computadora, la fabricación aditiva puede producir fácilmente objetos mucho más complejos que los que pueden producirse con las técnicas de fabricación sustractiva convencionales.
Originalmente, las impresoras 3D usaban plásticos de polímero. Sin embargo, la fabricación aditiva usa ahora una gama más amplia de materia prima, incluidos metales y nanomateriales de avanzada, como el grafeno.
Una de las aplicaciones más obvias de la impresión 3D es la creación rápida de prototipos.
Según el exanalista de IHS, Alex Chausovsky, la impresión 3D es un método mucho menos costoso para crear prototipos que las técnicas de fabricación tradicionales, lo cual elimina la necesidad de creación de herramientas personalizadas o moldes de inyección. Chausovsky señaló que, anteriormente, Ford Motor Co. tardaba hasta cuatro meses y gastaba hasta $500 000 para crear el prototipo de un colector de entrada de un motor. Con la impresión 3D, los ingenieros de Ford ahora solo necesitan cuatro días y $3000.
Con la ayuda de la fabricación aditiva, los ingenieros pueden probar los diseños, implementar modificaciones y probar configuraciones nuevas de una manera que no hubiera sido posible antes. Debido al costo de la impresión 3D, el efecto de la tecnología posiblemente se limite al proceso de creación del prototipo en un futuro cercano. Para los equipos de sistemas integrados que enfrentan la exigencia creciente de acortar los tiempos de desarrollo, la impresión 3D puede ayudar a reducir estos tiempos para los aspectos mecánicos de los diseños.
La tecnología de la impresión 3D también podría reducir los tiempos de desarrollo de las placas de circuito impreso (PCB), según VDC Research. El desarrollo de PCB puede requerir una gran cantidad de tiempo, y las reconstrucciones pueden ser caras y prolongadas. VDC señaló que las PCB e, incluso, los capacitores se pueden imprimir usando la tecnología de impresión 3D. Esto le permitiría a un equipo producir un prototipo para probarlo solo horas después de diseñarlo, lo que podría tener un efecto radical en el tiempo de salida al mercado.
A medida que la tecnología de impresión 3D mejora y los costos disminuyen, la tecnología se podría emplear para la fabricación real de sistemas. Esto puede permitir que los dispositivos electrónicos creados mediante impresión 3D se integren directamente a las partes o los compartimientos mecánicos de los equipos.
VDC prevé nuevos sistemas 3D de alta velocidad capaces de usar tinta nanomaterial para imprimir circuitos electrónicos. A modo de ejemplo, dichos sistemas podrían producir parachoques de automóviles fabricados con un sistema electrónico de evitación de colisiones integrado a la estructura.
Dicha tecnología de impresión 3D cambiaría radicalmente el proceso de desarrollo de los sistemas integrados mediante la unificación de la ingeniería física y electrónica en un proceso único y continuo que podría generar productos que hoy son inimaginables.