Pellets Additive Manufacturing (PAM) y su uso para el desarrollo de un implante mamario bioabsorbible

Pollen AM pellets for 3D printing

La impresión FDM clásica nació empleando bobinas de material, y estas bobinas se producen extruyendo plástico fundido del material en forma de gránulos o granza adquiriendo el diámetro deseado al pasar por el perfil de extrusión.

La transformación de pellet a filamento facilita el transporte, extrusión y compatibilidad de material con la mayor parte de plataformas de impresión 3D del mercado, sin embargo, encarece su coste, aumenta las posibilidades de contaminación, limita su gramaje e influye negativamente en la resistencia de los productos fabricados a partir de él.

Por esta razón, surge otra corriente de funcionamiento donde en vez de utilizar las bobinas se utilizan pellets como materia prima. Imprimir con el material primigenio es más barato, más limpio, es ilimitado y más resistente. No obstante, el diseño y fabricación con extrusores de pellets es mas complejo que con la tecnología tradicional FDM de bobinas.

Pero realmente donde hay un cambio disruptivo en la impresión 3D gracias a las impresoras de pellets, es el uso de nuevos materiales homologados en sectores muy diversos. Para poder hacer efectiva la fabricación de hilo de filamento compatible con el uso en impresión 3D, los polímeros debían cumplir unas características concretas que permitieran crear un hilo constante de un diámetro concreto. Debido a este filtro, muchos materiales no podían ser accesibles en fabricación aditiva, sin embargo con este nuevo sistema, la impresión 3D  con pocos gramos de materiales es una realidad que supondrá un avance más que notorio en trabajos de laboratorio.

FABRICACIÓN ADITIVA CON DIFERENTES TIPOS DE PELLETS

La empresa francesa Pollen AM ha llevado el desarrollo de esta tecnología a niveles muy interesantes de producción. La solución que sigue esta empresa consiste en adaptar la impresora 3D para que la fuente de alimentación de material sea análoga a la de algunas tecnologías de fabricación tradicionales ya consolidadas, y así aprovechar los avances alcanzados por la industria en dichos ámbitos.

La utilización de material granulado por tanto aporta ventajas desde el punto de vista de costes hasta control sobre el proceso. También deja mucho espacio para la experimentación con materiales, su reciclado, etc.

Un ejemplo de la experimentación, es la colaboración de LATTICE MEDICAL con esta tecnología en el desarrollo de un nuevo implante bioabsorbible personalizado , llamado MATTISE, con biomateriales para la reconstrucción mamaria tras el cáncer.


Hoy en día, 1 de cada 8 mujeres tiene cáncer de mama y el 40% se someterá a una mastectomía para curar el cáncer y solo el 14 % de ellas tendrán reconstrucción porque las tenencias reales no son adecuadas. Con idea de solventar este problema surge la idea de LATTICE MEDICAL de desarrollar el implante bioabsorbible disruptivo para la reconstrucción mamara con tecnología PAM.

EL PRIMER IMPLANTE DE MAMA BIOABSORBIBLE UTILIZANDO TECNOLOGÍA PAM DESARROLLADO POR LATTICE MEDICAL

Su enfoque original combina las ventajas de las técnicas de reconstrucción reales para proporcionar una cirugía simple: el implante es bioabsorbible en el cuerpo y los residuos materiales serán expulsados del cuerpo de forma natural. Para ser menos costoso que los implantes actuales, se produce utilizando la tecnología de impresión 3D PAM con material apropiado para reducir la posibilidad de rechazo. El implante impreso en 3D se basa en material de ingeniería de crecimiento de tejido adiposo para adaptarse perfectamente al cuerpo de alojamiento. Al formar una matriz propicia para la regeneración de tejidos, la estructura de la cubierta se puede personalizar para delimitar el volumen de reconstrucción.

Esta prometedora tecnología ofrece un nuevo enfoque rentable, una solución más cómoda para el paciente con una alta tasa de éxito de implantación.


Fuentes:
Tumaker: 
https://www.tumaker.com/es/site/blog/30/impresion-3d-de-pellets-alimentacion-ininterrumpida-y-autonoma
EDDM:
https://eddm.es/blog-ingenius/impresion-3d-con-pellets/
Pollen AM:
https://www.pollen.am
LATTICE MEDICAL project:
https://www.wiseed.com/en/projet/20365397-lattice

Digital Twin: la clave para la Industria 4.0

Siemens Digital Twins

En el camino hacia la digitalización, la industria 4.0 ha tenido que adoptar nuevos tecnologías y procesos que revolucionan la forma en la que se planea, produce y distribuye. La posibilidad de resolver problemas físicos más rápido, predecir resultados con un grado mayor, diseñar, crear mejores productos y dar un mejor servicio es real gracias al ‘Digital Twin’.

¿Qué es la tecnología Digital Twin?

“Digital Twin o Gemelo Digital son representaciones virtuales de dispositivos o procesos reales, copias digitales con los elementos físicos a los que representan, no solo a través de sus valores mecánicos o geométricos, sino a través de su comportamiento” es como lo definen desde el Instituto Tecnológico de Informática.

El Digital Twin en fabricación tiene base en mediciones masivas, acumulativas y en tiempo real de datos a través de una serie de dimensiones. Estas mediciones pueden crear un perfil evolutivo del objeto o proceso en el mundo digital, capaz de proporcionar información sobre el rendimiento de un sistema y su comportamiento o acciones en el mundo físico como un cambio en diseño del producto o en el proceso de fabricación. Estos enormes volúmenes de datos recopilados y analizados son actualmente accesibles gracias a los últimos avances en conectividad, sensores e inteligencia que ofrecen los sistemas ciber físicos.

El término ‘Digital Twin’ comenzó a aplicarse a la Industria 4.0 a partir de 2003, cuando fue utilizado por el ingeniero informático Michael Grieves en una conferencia en la Universidad de Michigan sobre la gestión del ciclo de vida de un producto. No obstante, este método tiene su origen en los trabajos realizados por la NASA en los años 80 del pasado siglo. Durante esta década, la agencia espacial de Estados Unidos comenzó a realizar simulaciones sobre el comportamiento de las naves o equipamientos para asegurar la viabilidad de ciertas misiones y velar por la integridad física de los astronautas. Ahora, los avances en ‘big data’, ‘cloud computing’ o el internet de las cosas (IoT), así como la facilidad de acceso a estas tecnologías, han facilitado la expansión de los gemelos digitales en otro tipo de organizaciones y sectores.

Esta capacidad de trabajar sobre los sistemas sin afectar al proceso productivo real, nos abre la puerta a la creación de nuevas aplicaciones de monitorización, simulación u optimización. Todas ellas, enfocadas a desarrollar nuevas oportunidades de negocio y nuevos planes de fabricación, o incluso realizar previsiones a futuro, con un nivel de precisión y fiabilidad muy superior a los que encontramos con los actuales sistemas de simulación en planta. De hecho, Gartner predice que en 2021 la mitad de las compañías industriales usará gemelos digitales, lo cual ayudará a aumentar su eficacia un 10%.

Modelo de Digital Twin en un proceso de Fabricación (Fuente: Deloitte University Press) 

Aplicaciones de Digital Twin en fabricación

Para poder enumerar algunas de sus aplicaciones, es más fácil pensar en esta tecnología como un modelo virtual de una máquina de producción, un producto final o incluso todo el proceso de producción en su entorno previsualizado. Al sacar ventaja de los datos del sensor del activo como de los datos contextuales reunidos en distintas condiciones de trabajo, se puede crear una réplica virtual 3D para solucionar problemas y reparar equipos, así como para probar nuevos diseños o implementar mejoras.

A continuación, algunas de las aplicaciones más importantes de un Digital Twin en manufactura:

1. Procesos de Producción

La industria de manufactura podrá tener un conjunto único de datos maestros que residen en una ubicación centralizada. Eso les permitirá a los fabricantes contar con una misma versión de la original. Digital Twin también puede ser usado para comparar datos de calidad en múltiples productos; proporcionando una visión más profunda de los problemas de calidad global y permitiendo a las compañías de manufactura visualizar rápidamente los problemas en relación con el modelo de “verdad única”.

2. Integración de Sistemas

Las visualizaciones 3D a nivel de sistema pueden verificar restricciones como la huella espacial o conexiones físicas. Al conectarse a los Digital Twins de otros componentes, se pueden simular interacciones, incluidas las transferencias de datos y las funcionalidades de control, así como el comportamiento mecánico, eléctrico y los escenarios hipotéticos. Se reduce el esfuerzo de integración en el sitio y el tiempo de inactividad asociado para el cliente.

3. Mejoras en la operación

La mejora en las operaciones es una de las aplicaciones mejor entendidas para este tipo de tecnologías. La industria de manufactura primero crea una representación virtual de un activo en el campo utilizando la visualización de modelos livianos. A continuación, capturan datos de sensores inteligentes integrados en el activo, lo que proporciona una imagen más clara del rendimiento y las condiciones operativas del mundo real; también pueden simular ese entorno real para el mantenimiento predictivo.

4. Innovación de productos a futuro

Se pueden diseñar y desarrollar nuevos productos con información basada en el comportamiento de los productos existentes en el mundo real. El rendimiento y el uso del cliente se ven reflejado en un Digital Twin, y luego se incorpora al proceso de desarrollo y fabricación del producto para ayudar a aumentar el margen del producto, y por ende, la satisfacción del mercado.

Con esta tecnología, los técnicos de desarrollo e innovación pueden comprender mejor las necesidades de los clientes, mejorar los productos existentes, optimizar las operaciones, e incluso mejorar el servicio postventa; todo esto a la vez que crean avances para nuevos productos y servicios.

5. Ingeniería y desarrollo

Tradicionalmente, la ingeniería ha estado utilizando la tecnología de Digital Twins para crear representaciones virtuales para diseñar y mejorar productos. Con el tipo de aplicación que se pueden utilizar ahora, el producto existe mucho antes de su producción en físico, básicamente comenzando como una visión de lo que debería ser el producto. Los avances e innovaciones del IoT permiten capturar datos de productos implementados en el campo, y estos datos se pueden aplicar al Digital Twin para la mejora continua del producto.

Digital Twin en la actualidad

Como se había mencionado previamente, a pesar de la existencia del término aplicado a la industria se comenzó a escuchar desde el 2003, no fue hasta que IoT obtuvo aplicaciones reales en la industria, que Digital Twin fue comenzado a ser utilizado y considerado una de las principales tendencias tecnológicas alrededor del 2018.Y es en esos años, que algunas organizaciones comenzaron a implementarla dentro de sus procesos de manufactura. Algunas de ellas son las siguientes:

• General Electric
• Siemens
• Oracle
• Dassault
• SAP
• Altair, entre otras.

Las aplicaciones en estas compañías van desde modelos de datos coherentes en todos los aspectos del ciclo de vida del producto, y su simulación de manera precisa; hasta construcción de modelos digitales para el desarrollo de productos, así como la innovación en función de la adquisición y el análisis de datos en tiempo real.

Digital Twin en manufactura es una realidad y ya está ayudando a las empresas a satisfacer mejor las necesidades de sus clientes, así como a adaptarse rápidamente a las nuevas demandas del mercado. Lo más interesante es que aún queda mucho por descubrir.

Fuentes:

Instituto Tecnológico de Informática:

 https://digitaltwins.iti.es/

Deloitte Insights: 

https://www2.deloitte.com/us/en/insights/focus/industry-4-0/smart-factory-connected-manufacturing.html

Manufactura 4.0:

 https://manufactura40.com/digital-twin-manufactura/

I-Scoop:

https://www.i-scoop.eu/internet-of-things-guide/industrial-internet-things-iiot-saving-costs-innovation/digital-twins/

IoT y drones para una agroindustria conectada y sostenible

El proceso de optimización y de modernización que están experimentando las técnicas agrícolas desde finales del siglo XX resulta vital para asegurar en el futuro la correcta alimentación de la población y una producción sostenible.

Telefónica y la FAO -Organización de Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura- firmaron en 2018 una alianza para colaborar en el desarrollo y la puesta en marcha de iniciativas de innovación, digitación y análisis de datos en el sector agrícola para potenciar el desarrollo de la agricultura, la seguridad alimentaria y la nutrición. Esta alianza además hace un énfasis especial en la necesidad de brindar apoyo concreto a las comunidades locales rurales/agrarias en el acceso a la información.

Una de estas iniciativas la conforman los pilotos de eficiencia híbrida basados en tecnología “Smart Agro” que se están implementando en varios países de América Latina. Este proyecto consiste en la instalación de sensores en los cultivos para detectar factores como la humedad del suelo, el riego y el consumo de agua en terreno. Los sensores, a su vez, incorporan conectividad IoT para enviar la información que recopilan a la plataforma habilitada en la nube y que es accesible a través de smartphone o tablet. Así los agricultores reciben recomendaciones de riego, alertas al detectar valores fuera de los rangos establecidos y la previsión del tiempo en la ubicación exacta del campo.

Tríptico proyecto Smart Agro - Telefónica y FAO 

Todo ello les permite tomar decisiones para optimizar el riego y así mejorar el rendimiento de sus cultivos. Los tres países donde se está llevando a cabo el proyecto piloto (Perú, Colombia y El Salvador) muestran resultados muy significativos. 

En Perú, los rendimientos de los cultivos de algodón aumentaron en más de un 70% en comparación con las parcelas vecinas donde no se aplica ninguna tecnología para la eficiencia del agua. En Colombia, los agricultores que utilizan esta tecnología observaron una mejora en la calidad del cultivo de la papa, lo que condujo a un aumento del 86% en la rentabilidad en comparación con los agricultores que no la aplicaron. 

PROYECTO SMART AGRO COLOMBIA

Proyectos como “Smart Agro” favorecen el proceso de transformación digital tan necesaria en este sector y a revolucionar el uso eficiente de recursos escasos como el agua, además de ayudar significativamente en la toma de decisiones. 

Otra iniciativa llevada a cabo es el uso de "drones conectados". Los drones suponen una plataforma idónea de monitorización. La principal ventaja en el uso agrícola frente a otros medios aéreos, es su facilidad de despliegue, que permite monitorizar parcelas de terreno de una manera muy sencilla, rápida y a bajo coste, con objeto de proporcionar información de alto valor para la toma de decisiones en el campo.

Drones aplicados a la agricultura de precisión

Los sensores espectrales embarcados en el dron permiten tomar imágenes aéreas de muy alta resolución de toda la parcela que se esté estudiando ofreciendo información relevante al agricultor como detectar el nivel de nitratos del terreno e incluso el vigor de los cultivos por el brillo de las hojas (reflectancia vegetal). Estos datos, tras un posterior procesado, permiten conocer las necesidades de abonado de cada parcela, de esto modo, obteniendo un mapa de abonado.

Además del nivel de abono, se puede determinar el volumen de agua requerido (si tiene estrés hídrico el cultivo), si presenta necesidades específicas de poda, detectar la presencia de malas hierbas, así como la monitorización en tiempo real del avance de especies invasivas.

Otras aplicaciones más evidentes y conocidas, pero igualmente de interés para el sector agrícola, se enfocan en todo lo relacionado con la topografía (mediciones de parcelas, levantamientos catastrales,…), el control de grandes masas de agua embalsada, cauces de los ríos, seguridad y vigilancia de los cultivos, etc.

Al estar equipados con un módulo de posicionamiento GPS, la operación de muchas de estas actividades agrarias se realiza de manera automática y con total precisión en base a una planificación y trazado previamente definido.

DRONES PARA LA AGRICULTURA

Estas iniciativas facilitan la implementación de aquellos Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) que promueven soluciones más eficientes y efectivas en el uso de los recursos naturales en la agricultura. Las ODS son una serie de 17 metas sobre desarrollo sostenible que establece las Naciones Unidas dirigidas a todos los países, independientemente de su grado de desarrollo o riqueza. Iniciativas de este calibre ayudan principalmente a cumplir el segundo objetivo: "Poner fin al hambre, lograr la seguridad alimentaria y la mejora de la nutrición y promover la agricultura sostenible".

Fuentes:

https://cic40.es/internet-de-las-cosas-para-una-agricultura-sostenible/https://www.telefonica.com/es/web/public-policy/blog/articulo/-/blogs/smart-agro-alianzas-institucionales-para-una-agricultura-sostenible?utm_source=twitter&utm_medium=relevance&utm_content=corporativo&utm_term=publicpolicyhttps://empresas.blogthinkbig.com/drones-en-agricultura-de-precision/