ORGANIC: Transformación biológica de los procesos de fabricación aditiva para la producción sostenible de productos bioinspirados

El proyecto ORGANIC promueve la transformación biológica de la fabricación aditiva (AM) mediante la integración de principios biológicos, sistemas inteligentes y materiales sostenibles en la tecnología de Fused Granulate Fabrication (FGF). Combinando biotecnología, ingeniería, tecnologías de la información e inteligencia artificial, ORGANIC introduce un enfoque transformador e inspirado en la naturaleza para la fabricación.

El proyecto desarrollará una arquitectura biointeligente compuesta por un sistema de optimización PSPP (proceso-estructura-propiedad-rendimiento), equipos FGF de alta precisión y un sistema de control cognitivo con capacidades self-X, que incluyen configuración, monitorización, optimización y autorreparación autónomas.

Además, un sistema de “gentelligence” impulsado por inteligencia artificial permitirá que el proceso de fabricación aditiva evolucione como un organismo vivo, garantizando una mejora continua y autónoma tanto del hardware como del software. Este enfoque refuerza la fiabilidad, adaptabilidad y sostenibilidad de la producción mediante fabricación aditiva a lo largo del tiempo.

Contexto

Europa lidera la transición global hacia la fabricación sostenible. Como mayor exportador mundial de bienes manufacturados, la Unión Europea ha sido reconocida durante mucho tiempo por su excelencia en el diseño y la producción de productos de alta calidad. Durante la última década, la industria europea ha asumido el reto de alcanzar la neutralidad climática y de adoptar los principios de la economía circular, con el objetivo de desvincular el crecimiento económico de la degradación ambiental.

Esta transformación está impulsando la creación de productos sostenibles -más ecológicos, circulares y energéticamente eficientes- que se están convirtiendo en la nueva norma, promoviendo una innovación radical en materiales, procesos de fabricación y cadenas de valor.

Esta transformación exige una innovación profunda en materiales y procesos, donde los materiales de base biológica y la fabricación aditiva (AM) desempeñan un papel clave. La AM permite una producción sostenible y personalizada con un uso mínimo de residuos y energía. Sin embargo, la fabricación a gran escala de productos biobasados complejos sigue siendo un desafío.

El proyecto ORGANIC tiene como objetivo liberar todo el potencial de la fabricación aditiva mediante la biologización, integrando principios inspirados en la naturaleza en los procesos productivos.

Desarrollará:

• Un sistema de diseño asistido por ordenador (CAx) capaz de establecer relaciones fiables proceso–estructura–propiedad–rendimiento (PSPP) para productos bioinspirados fabricados mediante AM.
• Nuevos sistemas de fabricación AM de gran formato y protocolos de caracterización para superar las limitaciones actuales en el procesamiento de materiales biobasados en estructuras multimateriales y complejas.
• Arquitecturas digitales avanzadas que permitan el control, la optimización y la gestión evolutiva de los procesos de AM.
• La integración de estrategias de control adaptativas y autónomas (self-X), incluidas capacidades de autorregeneración, para mejorar la capacidad de respuesta y la resiliencia a corto plazo.
• Un marco “gentelligence” para la evolución a largo plazo, inspirado en la estructuración de la información del ADN y en los mecanismos naturales de adaptación, garantizando una mejora continua en distintas aplicaciones y sectores.

Resumen y objetivos

El proyecto ORGANIC tiene como objetivo definir un marco de referencia para la transformación biológica de los procesos de fabricación aditiva (AM). El proyecto implementará nuevas estrategias de fabricación biointeligente, adaptadas a las particularidades de las cadenas de valor de la AM. Se desarrollarán herramientas y sistemas avanzados de diseño, ingeniería y fabricación que permitirán la producción precisa y optimizada de grandes productos bioinspirados (por ejemplo, estructuras reticulares), elaborados mediante la combinación de diferentes compuestos biobasados reforzados con fibra totalmente reciclables, utilizando técnicas avanzadas de Fused Granulate Fabrication (FGF) en gran formato (LFAM).

Se desplegará una infraestructura digital para controlar, optimizar y hacer evolucionar el sistema AM de ORGANIC, imitando la adaptación de los sistemas biológicos a los cambios y la relación genotipo-fenotipo de la evolución natural, con el fin de avanzar hacia modelos de fabricación regenerativos y con impacto neto positivo.

Sus objetivos generales incluyen:

• Definir un marco global de Gentelligence orientado a una fabricación aditiva con impacto neto positivo.
• Desarrollar una herramienta CAx integrada y abierta adaptada a la optimización del comportamiento proceso–estructura–propiedad–rendimiento (PSPP) de estructuras reticulares bioinspiradas.
• Desarrollar equipos FGF avanzados, digitalizados y de alta precisión para la fabricación aditiva de compuestos biobasados reforzados con fibras de longitud variable.
• Implementar un sistema de control autónomo en tiempo real (self-X) para los procesos de AM con compuestos biobasados.
• Establecer un protocolo de caracterización para la garantía de calidad y la optimización del proceso AM con materiales biobasados.
• Impulsar la adopción de la biointeligencia en las cadenas de valor de la fabricación aditiva.

El proyecto ORGANIC tendrá un impacto positivo en los siguientes aspectos:

Contribuirá a mitigar el cambio climático mediante el desarrollo de procesos de fabricación biointeligentes que reduzcan el consumo de recursos, optimicen el diseño y sustituyan materiales de origen fósil por alternativas biobasadas con menor huella de carbono. Asimismo, fomentará la adaptación al cambio climático a través de sistemas de producción más resilientes, versátiles y regenerativos, capaces de operar en escenarios de demanda y suministro volátiles.

Aunque no tiene un impacto directo en el uso o la protección del agua y los recursos marinos, el proyecto garantiza prácticas seguras y sostenibles mediante el cumplimiento estricto de las normas ambientales y de seguridad.

En el ámbito de la economía circular, ORGANIC se centra en desarrollar procesos de fabricación altamente eficientes que minimicen la generación de residuos y permitan producir componentes sostenibles y totalmente reciclables. También contribuirá a la prevención y control de la contaminación, al mejorar la eficiencia de los procesos y productos, reduciendo el consumo de energía y las emisiones. Finalmente, al disminuir la presión sobre los recursos naturales, el proyecto favorecerá la protección y restauración de la biodiversidad y los ecosistemas.

Consorcio

• AIMEN – Asociacion de Investigacion Metalúrgica del Noroeste (España) – Coordinador
• TAU – Tampereen Korkeakoulusaatio SR (Finlandia)
• Fundación CARTIF (España)
• NTUA – Ethnicon Metsovion Polytechnion (Grecia)
• ITENE – Instituto Tecnológico del Embalaje, Transporte y Logística (España)
• Core Innovation and Technology OE (Grecia)
• Addcomposites (Finlandia)
• 10XL BV (Holanda)
• Aeroblade S.A. (España)
• Netcompany-Intrasoft SA (Luxemburgo)
• ICONIQ Innovation LTD (Reino Unido)
• EIT Manufacturing Central GGMBH (Dinamarca)
• Scuola Universitaria Professionale della Svizzera Italiana (Suiza)

El papel de ITENE

ITENE desempeña un papel clave en el proyecto ORGANIC, contribuyendo especialmente al desarrollo de un marco de modelización de sostenibilidad basado en el análisis del ciclo de vida (ACV), que incluirá métricas relativas a los materiales, los procesos y las piezas fabricadas.

Gracias a su experiencia en biotecnología, análisis de ciclo de vida y evaluación de impactos ambientales, ITENE garantiza que el proyecto ORGANIC incorpore correctamente los criterios de sostenibilidad en el diseño y los procesos de fabricación, promoviendo así la circularidad y la eficiencia a lo largo del ciclo de vida desde las fases iniciales de diseño.