Fabricación aditiva: Impulsando la innovación en todas las industrias

La adopción de tecnología de control de movimiento, robótica y conversión de energía son motores clave del rápido crecimiento actual de la fabricación aditiva. Este proceso no tradicional de usar datos de diseño digital para crear objetos sólidos tridimensionales fusionando materiales capa a capa desde la base (impresión 3D) también está generando resultados transformadores en empresas de industrias diversas como aeroespacial, automoción, moda, ciencias de la vida y productos de consumo.

Crecimiento de la complejidad

Desde los inicios de la impresión 3D de prototipos hasta su papel emergente como productora a escala industrial, el alcance de la fabricación aditiva (AM) cambia rápidamente. Antes limitada a plásticos, la tecnología actual puede manejar sustancias como cerámicas, compuestos, metales, polímeros e híbridos. En total, más de cien materiales pueden usarse en aplicaciones aditivas, abriendo camino a la producción de objetos más sofisticados y duraderos como utillajes de máquina y moldes de producción completos.

A pesar de avances innovadores y crecimiento abundante, se necesita más trabajo para alcanzar la velocidad requerida para que los equipos aditivos sean viables para usuarios finales que quieran fabricar componentes terminados en grandes volúmenes. Pero el impulso radical necesario para mayor velocidad no puede comprometer la calidad de la pieza final. Esto plantea a la industria una gran pregunta: ¿de dónde vendrá el salto esencial en rapidez manteniendo la calidad para la fabricación aditiva?

Aunque la respuesta final pueda provenir de múltiples fuentes, el mejor lugar para buscar una solución ideal está en las mejoras que el control de movimiento puede aportar.

Control de movimiento en la fabricación aditiva actual

Cuando se piensa en control de movimiento en tecnología aditiva, se visualiza qué tan rápido un extrusor puede moverse sobre una cama de impresión. Aunque es una parte importante de la ecuación industrial, hay más que considerar. Por ejemplo, mover con éxito una amplia variedad de materiales con diversas propiedades físicas a través del mismo extrusor es simplemente otra forma de control de movimiento —y una excepcionalmente crítica para la productividad industrial a largo plazo.

A medida que crece el uso de la fabricación aditiva, también lo hace la necesidad de conjuntos de herramientas y estándares industriales para superar problemas de mecanizado en producción principal. Por ejemplo, la demanda de mayor velocidad de máquina manteniendo la calidad de la pieza ha impulsado el desarrollo y mejora de impresoras de grado industrial.

En los inicios de la AM, pequeños marcos de escritorio eran controlados por controles de nivel aficionado, impulsando motores paso a paso baratos. Este enfoque carecía de potencia y fiabilidad —dos cosas muy necesarias para la producción de componentes principales.

Hoy, la fabricación aditiva utiliza controladores de máquina de alto rendimiento, sistemas servo avanzados y tecnología robótica para avanzar en calidad de producto e impulsar la producción de piezas. Más específicamente, las impresoras 3D que usan control servo con retroalimentación de alta resolución vs. motores paso a paso en todos los ejes (incluido el extrusor) permiten control de posición, velocidad y par a alta velocidad en todos los ejes, proporcionando flujo consistente más rápido con detección de atascos.

Beneficios abrumadores

Desde componentes de turbinas a zapatillas deportivas, coronas dentales a nuevas viviendas, las empresas recurren a sistemas de control de movimiento de nivel industrial para fabricación aditiva y obtienen muchos beneficios:

• Capacidades de fabricación de piezas flexibles y diversificadas
• Mejora del tiempo de actividad productivo
• Aumento de la eficiencia de producción (reducción de materias primas usadas en general)
• Reducción de costes de fabricación

Además, los fabricantes que combinan tecnologías de control de movimiento con automatización robótica industrial pueden experimentar la flexibilidad necesaria para crear fábricas capaces de producir productos únicos que satisfacen demandas complejas.

Tecnología innovadora

La coordinación de múltiples partes móviles y equipos periféricos durante el proceso de fabricación aditiva es clave para una producción eficaz. Esta es una razón por la que expertos e ingenieros de Yaskawa America Inc., División de Drives & Motion, han diseñado tecnología innovadora de control de máquina y sistemas servo:

• El controlador de movimiento MP3300iec y la familia de motores servo Sigma-7 desatan el rendimiento de alta velocidad y precisión necesarios para impulsar la producción aditiva principal, mientras ejecutan programas G-code y perfiles de movimiento cinemáticos suaves.
• La productividad es esencial, pero la flexibilidad debe tener igual importancia. Esta necesidad es el génesis de Singular Control, la capacidad integrada en el controlador MP3300iec de Yaskawa para gestionar desde robots de seis ejes hasta pórticos robóticos y ejes servo simples desde el mismo dispositivo, usando la misma programación. Singular Control permite a los usuarios programar múltiples tipos de máquina y disciplinas de movimiento dentro del espacio de fabricación aditiva, sin necesidad de contratar un especialista en programación robótica.
• La próxima revolución viene del servo, corazón de la mayoría de sistemas de fabricación aditiva. Motores Sigma-7 y amplificadores SERVOPACK se acoplan fácilmente con controladores de máquina Yaskawa para crear sistemas de automatización de movimiento, proporcionando mejoras visibles en velocidad, precisión y fiabilidad. Por ejemplo, las impresoras 3D inteligentes de una empresa están entregando impresión 3D a 350 milímetros por segundo, con un tiempo de transferencia de un metro por segundo. Esto crea una diferencia que se ve claramente, tanto en el movimiento de la impresora como en la cuenta de resultados de su propietario.

Innovación continua

El Informe Wohler's 2017 estima que hay actualmente un mercado de 7.000 millones de dólares para materiales y equipos, y se prevé que esta demanda crezca a una tasa anual del 17% en los próximos años. Para que esta predicción se cumpla, hay áreas clave de mejora para la producción principal de bienes y productos en industrias diversas.

La investigación continua combinando control de movimiento MP3300iec con tecnología de motor lineal buscará abordar la necesidad de mayor velocidad y precisión para impresión 3D. Y más descubrimiento en el uso de Singular Control MP3300iec para impresión 3D robótica ayudará a refinar procesos secundarios usando brazos robóticos para aplicaciones como acabado superficial, manipulación de materiales, inserción e inspección.

Las tecnologías y procesos de fabricación aditiva proporcionan una forma completamente diferente de diseñar y fabricar productos. Con más investigación y desarrollo, este método de producción está preparado para ser la forma de fabricación más valiosa hasta ahora, revolucionando industrias de maneras que antes estaban más allá de la imaginación.

¡Venga a aprender más!

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