4 Tendencias de automatización prometedoras en la fabricación aditiva

1. Automatización del diseño

La creación de un flujo de trabajo digital de extremo a extremo en AM comienza con la automatización del proceso de diseño.

Sin embargo, la automatización del diseño en AM no es fácil de lograr. La mayoría de las piezas AM todavía se diseñan manualmente, en la mayoría de los casos. El proceso de diseño de AM manual, que requiere mucho tiempo, puede llevar varias horas de trabajo del ingeniero y representar hasta el 50% del costo total de la pieza, según un estudio de caso.

Para hacer que el proceso de diseño sea más eficiente, las empresas de software dentro de la industria han desarrollado sus herramientas durante los últimos años.

Hoy en día, la industria puede ofrecer soluciones automatizadas que aceleran el proceso de diseño y permiten a los ingenieros evaluar rápidamente las opciones de diseño antes de imprimir cualquier cosa en la máquina.

Por ejemplo, Ford ha mostrado cómo la automatización puede reducir el tiempo de diseño de herramientas de horas a minutos.

Al asociarse con una empresa de software alemana, Trinckle, el fabricante de automóviles obtuvo acceso a un software que podía generar automáticamente la geometría de la herramienta para adaptarse al contorno del automóvil y formar la base de la nueva plantilla. Con un simple clic, los ingenieros también pueden agregar elementos como manijas, soportes magnéticos para la fijación y guías de borde.

La automatización del proceso de diseño de esta pieza ha ahorrado varias horas de trabajo, reduciendo el paso de diseño a solo 10 minutos. Ford cree que este enfoque tiene el potencial de ahorrar miles de euros por herramienta.

En otro ejemplo, el fabricante de hardware, Stratasys, colaboró ​​con la empresa de software nTopology, en una solución que automatiza el diseño de plantillas y accesorios para el proceso FDM.

Esta nueva solución, denominada Generador de accesorios, permite a los ingenieros preparar piezas de herramientas con una simple operación de arrastrar y soltar. Lo hace mediante el uso del motor de software de optimización de topología de nTopology, que optimiza los diseños de piezas teniendo en cuenta la aplicación de uso final.

Hacer que los pasos de diseño de AM sean menos manuales señala la maduración continua de la industria de la impresión 3D. La automatización del diseño ayudará a los usuarios de AM a reducir el tiempo y los costos asociados con los procesos de diseño manual.

Más importante aún, admitirá nuevas aplicaciones y modelos comerciales, como la personalización masiva, al convertir la producción de variaciones de diseño en un proceso automatizado y altamente eficiente.

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2. Las API abiertas impulsan la automatización del intercambio de datos de AM

La industria AM se está volviendo más abierta. El dominio de los sistemas propietarios cerrados está llegando a su fin, ya que más proveedores de soluciones buscan crear flujos de trabajo de impresión 3D integrados e interoperables.

Una tendencia que respalda esto es el uso de interfaces de programación de aplicaciones (API) abiertas. API es un intermediario de software que permite que una aplicación de software se comunique con otra. Las API juegan un papel fundamental en la integración de sistemas dispares.

En AM, donde el flujo de trabajo puede ser bastante complicado y aislado, los actores de la industria están reconociendo la importancia de proporcionar un conjunto de API que permitan la automatización y expandan el uso de datos.

Recientemente, varios fabricantes de impresoras 3D han lanzado sus API a socios para permitir una integración y un flujo de datos sin problemas.

Un ejemplo es nuestra reciente colaboración con HP, mientras que HP proporcionó una API abierta para integrarse con nuestro sistema MES aditivo. Esta integración permite a los usuarios de HP Multi Jet Fusion conectar sus máquinas a nuestro software para monitorear y recopilar datos sobre sus sistemas de AM.

De manera similar, Stratasys ha anunciado que ha mejorado la conectividad API para abrir la puerta a un intercambio de datos más fácil y rápido entre sus impresoras 3D y soluciones de software empresarial.

Estos ejemplos apuntan al hecho de que la industria se está moviendo en la dirección correcta para cerrar la brecha entre la capacidad del hardware y la habilitación del software. Las API proporcionarán el puente fundamental entre los dos, lo que ayudará a crear un ecosistema integrado que respalde la interoperabilidad.

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3. Automatización de procesos de posproducción

Se estima que el 46% de los costos de AM de las empresas están asociados con el posprocesamiento, según el segundo informe anual de tendencias posteriores a la impresión de PostProcess.

Independientemente de si se trata de un prototipo, una pieza de herramienta o un producto de uso final, la mayoría de las piezas AM requieren cierto nivel de posprocesamiento. Esto puede ser tan simple como quitar el material de soporte, pero también puede incluir clasificar, teñir, pulir y otros procesos, antes de que el producto final esté listo para su uso. La mayoría de las tareas de posprocesamiento dependen casi por completo del trabajo manual.

Gracias a los avances recientes en el aprendizaje automático y el hardware y software de posprocesamiento, ahora es posible automatizar casi todas las partes del posprocesamiento de AM, lo que reduce los costos de mano de obra y mejora significativamente la eficiencia del proceso.

Están entrando en el mercado nuevos sistemas que permiten extraer piezas de la plataforma de construcción de una impresora 3D automáticamente y luego moverlas con la ayuda de vehículos guiados a la siguiente estación de posprocesamiento.

Varios proveedores de máquinas AM también se han comprometido con la automatización en un nivel u otro. EOS, por ejemplo, ha desarrollado un concepto de Módulos Compartidos que integra las etapas de equipamiento, desembalaje, transporte y tamizado del flujo de trabajo AM, combinando diferentes módulos, sistemas de transporte y un software de centro de control.

Buscando automatizar el proceso de inyección de aglutinante, el especialista en inyección de aglutinante de metal, ExOne, también ha lanzado un concepto de su nuevo vehículo guiado automatizado (AGV) X1D1, diseñado para permitir el transporte eficiente de cajas de construcción.

Lo que también es emocionante es el uso cada vez mayor de sistemas robóticos de ejes múltiples que transportan piezas desde las impresoras 3D a las estaciones de tamizado, limpieza y acabado de polvo.

La empresa de hardware Renishaw ha mostrado cómo el uso de robots puede automatizar uno de los procesos que requieren más tiempo en la AM de metal:la eliminación del soporte. La empresa se asoció con una empresa de nueva creación, Additive Automations, que ha desarrollado un sistema robótico para la eliminación automatizada del soporte.

Los primeros resultados mostraron que la automatización robótica de la eliminación del soporte podría reducir el costo promedio por pieza en un 25%. Los robots utilizados en este proceso tienen sensores de fuerza integrados, que recopilan datos para determinar la geometría de las piezas AM.

A continuación, el software analiza los datos utilizando tecnología de gemelos digitales. Luego, la salida se usa para determinar dónde están las estructuras de soporte para que se puedan quitar con una herramienta de efector final.

Además, algunas empresas, como AM Flow, se especializan en soluciones modulares que ofrecen identificación de piezas AM rápida y automatizada, junto con clasificación, picking, ensacado y transporte. De cara al futuro, AM Flow quiere desarrollar el etiquetado de identificación automatizado, que allanará el camino para la capacidad total de seguimiento y rastreo de piezas de AM en un flujo de trabajo digitalizado de extremo a extremo.

La automatización del posprocesamiento en AM cambia por completo la economía al ampliar el uso de la tecnología. Permite una flexibilidad mucho mayor en el diseño de la fábrica y hace posible que los fabricantes adopten esta tecnología para una producción digital rápida.

Más información:Combinando la impresión 3D y la robótica para crear fábricas inteligentes

4. Automatización de la gestión de pedidos de impresión 3D y gestión de producción de AM

Además de los costos directos asociados con el posprocesamiento manual, también existen costos ocultos, como el tiempo del trabajador para cotizar piezas y manejar pedidos AM y el tiempo del operador para programar trabajos de impresión.

Calcular los costos de las piezas, ingresar datos en hojas de cálculo y programar la producción con soluciones complicadas puede llevar varias horas al día del tiempo del trabajador, lo que limita la productividad de AM.

Con AM madurando rápidamente, las empresas pronto se dieron cuenta de que necesitaban automatizar los procesos de gestión de producción de AM para garantizar un crecimiento escalable.

La necesidad de una mayor eficiencia de producción impulsó el desarrollo de software de ejecución de fabricación y gestión de flujo de trabajo (MES) orientado a la tecnología AM.

Más sobre MES:la guía para principiantes sobre sistemas de ejecución de fabricación aditiva

En la actualidad, el software de flujo de trabajo y MES aditivo pueden ayudar a las empresas a liberar costos laborales mediante la automatización mediante la digitalización de procesos que antes eran manuales.

Por ejemplo, una instalación de impresión 3D de una empresa de TI e impresión 2D global está utilizando el software MES de AMFG para cotizar piezas de impresión 3D y gestionar pedidos. Al cambiar de hojas de cálculo a una solución automatizada, la empresa pudo reducir el tiempo de cotización en casi un 80%.

La automatización de los procesos de gestión de la producción y el manejo de pedidos en la fabricación aditiva ayudará en última instancia a que la AM vaya más allá de ser una herramienta para aplicaciones de bajo volumen. Formará la base para una producción en masa escalable, integrada y rentable.

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¿Qué tan lejos estamos de una fábrica de AM completamente automatizada?

La automatización de los procesos de AM, desde el diseño hasta el acabado, tiene un enorme potencial de ahorro de capital al reducir los costos laborales y aumentar la productividad.

Como se demostró en un proyecto piloto llamado NextGenAM, la automatización puede reducir los costos de producción hasta en un 50%. Además, la fabricación automatizada puede introducir más consistencia en el proceso al minimizar los errores humanos y los desperdicios.

Las soluciones de automatización disponibles en el mercado hoy en día han evolucionado significativamente desde los proyectos piloto y las etapas iniciales que eran hace unos años.

Para beneficiarse por completo de la automatización de AM, las empresas deben comenzar la transformación hoy mismo para poder convertir su experiencia en una ventaja competitiva más rápido.

Al igual que con muchas transformaciones tecnológicas, los pioneros y los que asumen riesgos que estén dispuestos a apostar por la automatización en AM cosecharán las recompensas de la fabricación digital del futuro.

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