Entrevista experta:Jan Tremel sobre cómo Bosch utiliza la impresión 3D en su centro de competencia

La empresa multinacional alemana de ingeniería y tecnología, Bosch, es quizás el mayor proveedor mundial de componentes de automoción y un importante proveedor de tecnologías industriales, bienes de consumo, energía y tecnología de la construcción.

Por lo tanto, no es sorprendente que la empresa también esté muy involucrada en la fabricación aditiva (AM). La tecnología acelera el tiempo de comercialización de nuevos productos cuando se usa para la creación de prototipos y, cuando se usa para la producción, puede introducir más flexibilidad y agilidad en una cadena de suministro al imprimir ciertos componentes más rápido y bajo demanda.

Bosch utiliza AM en todas las divisiones de su empresa y también tiene un centro de competencia dedicado a la impresión 3D.

Para obtener más información sobre cómo Bosch aplica la impresión 3D en su negocio, hoy nos acompaña Jan Tremel, director del Centro de Competencia para Impresión 3D (CoC), que pertenece a la unidad Powertrain Solutions. .

Con Jan, descubrimos los beneficios que AM aporta a Bosch, los desafíos de adoptar la impresión 3D internamente, así como el estado actual y el futuro de la impresión 3D en la industria automotriz.

¿Podría contarme un poco sobre sus antecedentes y cómo se involucró en AM?

Me involucré por primera vez entre 2006 y 2007, durante el período en que el movimiento RepRap comenzó a ganar fuerza.

Estaba fascinado con la tecnología y yo mismo construí mi primera impresora 3D en la universidad.

En Bosch, pensé en lo sencillo que sería si tuviéramos acceso a una pequeña impresora 3D. Esta idea me inspiró a hacer varias propuestas, que finalmente llevaron a la creación de un centro de competencia.

En este punto, Bosch reconoció que tendrían que integrar esta tecnología, tanto para plásticos como para metales, para poder utilizarla en sus desarrollos continuos para las piezas de motores de combustión que ofrecemos al mercado. .

Actualmente estoy ubicado en la unidad de negocios Powertrain Solutions. Aporta casi una cuarta parte de los ingresos totales de Bosch por año e incorpora aproximadamente una cuarta parte de todos los asociados de Bosch. Aquí intentamos implementar la impresión 3D en proyectos serios, como bombas de alta presión para gasolina y diésel, inyectores y otros sistemas hidráulicos.

Actualmente lidera el Centro de competencia para la impresión 3D. ¿Podría contarme sobre el trabajo que está haciendo allí y cómo está aplicando la tecnología?

En Bosch, tenemos varios centros de competencia.

Para darle una descripción general, en Bosch estamos divididos en 4 ramas principales. Esto significa que tenemos una rama para las tecnologías de la construcción, por ejemplo, cámaras de seguridad, micrófonos para grandes estadios, etc.

Otra unidad se encarga de los bienes de consumo, desde hornos hasta lavadoras.

Luego tenemos la unidad de Tecnología Industrial, que se especializa en maquinaria especial para la industria pesada.

Finalmente, mi unidad es Powertrain Solutions, que es el área automotriz. Todas las unidades que he descrito tienen sus propios equipos que son responsables de la implementación de AM en sus líneas de productos.

En mi unidad, el 50 por ciento de mi trabajo está dedicado a la ingeniería de nuevos productos. Esto significa que apoyo a mis colegas en el departamento de desarrollo de productos, utilizando componentes impresos en 3D en los nuevos productos.

Esto requiere la creación de nuevas aplicaciones innovadoras que se beneficiarán de la complejidad del diseño hecho posible con la impresión 3D.

Por otro lado, también colaboro con todas nuestras plantas de fabricación. . Esto significa que estoy capacitando o educando a las personas que trabajan directamente en las líneas de montaje y en las plantas de fabricación, para que puedan utilizar AM en su trabajo diario.

Permítame darle un ejemplo:un equipo de mantenimiento tiene la tarea de mantener una línea de producción en funcionamiento durante todo el día. Y necesitan, por ejemplo, un reemplazo de pinzas que puedan acoplar a un robot para reemplazar las piezas rotas y evitar el tiempo de inactividad.

Así que estoy organizando talleres con ellos, para mostrarles lo que es posible con materiales estándar y una simple impresora 3D, para que puedan crear esta pieza de repuesto para su equipo.

Además, estamos apuntando activamente a escenarios de reducción de costos, por ejemplo, donde podemos reemplazar diseños existentes con piezas impresas en 3D para ahorrar dinero internamente. Por ejemplo, tenemos muchos dispositivos de prueba que se pueden mejorar. Con la impresión 3D se puede mejorar el tiempo de ciclo de la propia estación y, por tanto, mejorar el rendimiento de toda la línea. Esto nos ayuda a mantener bajos los costos y reducir el desperdicio.

¿Qué valor aporta la impresión 3D a la industria automotriz?

AM agrega otro proceso útil a una cartera de procesos ya bien establecida. En automoción, utilizamos procesos como fresado y torneado, podemos revestir piezas y realizar moldeo por inyección de plástico. Todos estos procesos se comprenden bien.

Pero todos estos procesos tienen ciertas limitaciones cuando se trata de flexibilidad de diseño y capacidad de iteración.

En la industria automotriz, los ciclos de producción son cada vez más cortos. Esto significa que desea probar piezas y diseños muy rápidamente. En este sentido, los procesos estándar pueden ser muy costosos y llevar bastante tiempo.

Déjame darte un ejemplo. Si necesita la herramienta de moldeo para una pieza de plástico complicada, su producción podría demorar entre 12 y 14 semanas, o incluso más. Y con AM, puede generar el mismo resultado en un tiempo mucho más rápido, tal vez en 2 a 4 semanas.

Esto significa que puede tener al menos 3 iteraciones de una pieza con impresión 3D, mientras que con el moldeo por inyección solo tendrá una que puede usar para mejorar su componente. De esta manera, AM permite un ciclo de iteración mucho más corto que le permite mejorar su componente.

Esta es solo un área en la que la impresión 3D puede ayudar.

En términos de producción en serie, espero que AM se utilice para personalizar automóviles en una medida mucho mayor que en la actualidad. No tiene mucho sentido imprimir en 3D componentes producidos en masa como asientos o volantes.

Pero si tiene pequeños volúmenes de producción, como es el caso de los automóviles de lujo o deportivos en la actualidad, AM puede permitir que se produzcan piezas especiales para dichos automóviles de manera más económica que si las produjera utilizando una tecnología tradicional. .

Veremos esto, primero, en una línea de automóviles muy exclusiva y con un conjunto muy limitado de piezas que se producen.

A medida que los procesos de AM se vuelven más rápidos y mejores, eventualmente veremos que los volúmenes de producción de AM se expandirán de unos pocos cientos de piezas a varios miles de piezas.

¿Aún quedan desafíos por superar con AM para acelerar su transición a la producción en serie?

Hay muchas barreras.

Una son las limitaciones materiales. Todavía queda un largo camino por recorrer para la industria antes de que tengamos los materiales adecuados, tanto metales como plásticos, para aplicaciones de automóviles. Por ejemplo, algunos de nuestros componentes requerirán acero de alta calidad que pueda soportar presiones muy altas.

Además, si echa un vistazo a un automóvil moderno, hay muchos componentes hechos de fibra de vidrio rellena materiales plásticos, que no están disponibles en el mercado en este momento, o mucho más caros que los materiales que usamos con los procesos tradicionales.

Por ejemplo, tiene un componente plástico cerca de un motor de combustión. Esta pieza tiene requisitos de temperatura muy alta y generalmente está hecha de una poliamida que está llena de fibra de vidrio. Los materiales AM no pueden fabricar esta pieza de la misma manera y con las mismas características que vemos hoy con los plásticos tradicionales.

Un material mecanizado y un material fabricado aditivamente tendrían características totalmente diferentes, porque al fundir material capa a capa, se crea una microestructura interna diferente a la que estamos acostumbrados con los materiales estándar.

Otra barrera es la falta de precisión y repetibilidad. Aún quedan mejoras por hacer en los sistemas de AM para permitirles imprimir las mismas piezas en diferentes impresoras con dimensiones exactas cada vez.

Si echa un vistazo a los conectores y otros componentes que tienen agujeros muy pequeños y tolerancias muy ajustadas, entonces esto también es un desafío para las impresoras 3D.

Finalmente, vemos muchos procesos manuales en AM. Aunque, lo admito, la industria está tratando de introducir más automatización, todavía hay muchos procesos manuales, por ejemplo, la eliminación de polvo en la impresión 3D de metal, lo que hace que la tecnología sea muy costosa.

La productividad es un factor crucial para la industria automotriz, cuando se trata de la adopción de AM.

¿Cómo cree que evolucionará la AM en la industria automotriz durante los próximos 5 años?

La industria automotriz tiene un enfoque de aplicaciones diferente en comparación con los sectores médico o aeroespacial, donde los productos suelen tener una vida útil prolongada, p. ej. 20 años o más para un avión.

El precio en la producción automotriz también es más bajo, y hay que tener cálculos de precios muy ajustados. Esto significa que AM solo se usará si tiene un costo beneficio claro.

Soy bastante cauteloso al decir que AM se usará para componentes automotrices serios en los próximos años. Definitivamente continuará sirviendo como un acelerador para el desarrollo de productos.

Todavía es mucho tiempo antes de que veamos la fabricación aditiva utilizada para la producción en masa dentro de la industria automotriz.

¿Es un desafío convencer a la gente del valor de la impresión 3D o cree que la gente es muy receptiva a adoptar la tecnología?

Depende mucho. Cuando comenzamos, teníamos un enfoque bastante misionero para convencer a todos de que la impresión 3D es una de las mejores cosas del mundo.

Hoy, nos enfocamos más en proyectos que realmente marcan la diferencia en la producción. No todo lo que se puede hacer de forma aditiva, debe hacerse con esta tecnología. Estamos analizando muy de cerca las aplicaciones que podrían beneficiarse de la impresión 3D.

En los 4 años desde que me incorporé, hemos visto que muchas personas también tienen una impresora en casa. Así que les damos la oportunidad de usar una impresora 3D, no solo en su vida privada, sino también en el trabajo para que puedan hacer algo nuevo.

¿Existe alguna tendencia dentro de la industria que le entusiasme?

Esa es una pregunta interesante.

Estoy muy interesado en las empresas emergentes que realmente pueden cumplir sus promesas. He visto muchas empresas emergentes que intentan crear un modelo de negocio en torno a un proceso que no se desarrolló claramente.

Pero me fascinan los nuevos procesos que realmente funcionan. En las áreas de plásticos y metales, vemos muchos desarrollos interesantes de los fabricantes más grandes que se están tomando realmente en serio la AM.

Anteriormente, la gente se alegraba cuando tenía una pieza en la mano y se les podía decir que estaba impresa en 3D. Hoy en día, la gente se preocupa mucho más por todos los detalles técnicos, para que se cumplan las características del material que se imprimió.

Lo que también me gusta es que el mercado se está volviendo más profesional. Esto significa que incluso para los filamentos puede obtener datos técnicos calificados, que incluyen no solo la tensión de tracción mecánica, sino también las fichas de datos de seguridad. Eso hace que la impresión 3D sea mucho más sencilla de usar en nuestro trabajo diario.

¿Qué le depara 2020 a la unidad de negocio Powertrain Solutions en Bosch, en lo que respecta a AM?

Los próximos 12 meses tendrán un enfoque claro en la reducción de costos y la mejora de nuestros procesos de fabricación internamente.

Impulsaremos una mayor disponibilidad de impresión 3D en Powertrain Solutions. Esto significa que habrá más posibilidades para que nuestra gente utilice AM para la producción de series pequeñas y medianas.