Cuatro Tendencias Emergentes de Automatización que Moldean la Manufactura Aditiva

1. Automatización del Diseño

Crear un flujo de trabajo digital de extremo a extremo en AM comienza con automatizar el proceso de diseño.

Sin embargo, la automatización del diseño en AM no es fácil de lograr. La mayoría de piezas AM aún se diseñan manualmente, en la mayoría de casos. El proceso de diseño AM manual, que consume mucho tiempo, puede tomar varias horas de trabajo de ingeniería y ascender hasta el 50% del costo total de la pieza, según un caso de estudio.

Para hacer el proceso de diseño más eficiente, las empresas de software dentro de la industria han estado evolucionando sus herramientas en los últimos años.

Hoy la industria puede ofrecer soluciones automatizadas que aceleran el proceso de diseño y permiten a ingenieros evaluar rápidamente opciones de diseño antes de imprimir algo en la máquina.

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

Al asociarse con una empresa de software alemana, Trinckle, el fabricante de automóviles obtuvo acceso a software que podía generar automáticamente la geometría de la herramienta para ajustarse al contorno del coche y formar la base del nuevo utillaje. Con un simple clic, los ingenieros también podían añadir elementos como mangos, soportes magnéticos para fijación y guías de borde.

Automatizar el proceso de diseño para 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 utillajes y fijaciones para el proceso FDM.

Llamado Fixture Generator, esta nueva solución permite a los ingenieros preparar piezas de utillaje de manera simple de arrastrar y soltar. Lo hace mediante el uso del motor de software de optimización topológica de nTopology, que optimiza diseños de piezas con la aplicación de uso final en mente.

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

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

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2. APIs Abiertas Impulsan la Automatización de Intercambio de Datos AM

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

Una tendencia que apoya esto es el uso de Interfaces de Programación de Aplicaciones (API) abiertas. Una API es un intermediario de software que permite a una aplicación comunicarse con otra. Las APIs juegan un papel crítico 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 APIs que permitan la automatización y expandan el uso de datos.

Recientemente, varios fabricantes de impresoras 3D han lanzado sus APIs a socios para permitir flujo de datos e integración sin fisuras.

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

En una línea 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 mueve en la dirección correcta hacia cerrar la brecha entre capacidad de hardware y habilitación de software. Las APIs proporcionarán el puente fundamental entre los dos, ayudando a crear un ecosistema integrado que soporte interoperabilidad.

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3. Automatizando Procesos de Post-Producción

Se estima que el 46% de los costos AM de las empresas están asociados con post-procesamiento, según el 2º Informe Anual de Tendencias Post-Impresión de PostProcess.

Independientemente de si es un prototipo, pieza de utillaje o producto de uso final, la mayoría de piezas AM requieren algún nivel de post-procesamiento. Esto puede ser tan simple como remover material de soporte, pero también puede incluir clasificación, teñido, pulido, así como otros procesos, antes de que el producto final esté listo para uso. La mayoría de las tareas de post-procesamiento dependen casi enteramente de mano de obra manual.

Gracias a avances recientes en aprendizaje automático y hardware y software de post-procesamiento, ahora es posible automatizar casi cada parte del post-procesamiento AM, reduciendo costos laborales y mejorando significativamente la eficiencia del proceso.

Nuevos sistemas están entrando al mercado que permiten extraer piezas de la plataforma de construcción de una impresora 3D automáticamente y luego moverlas con ayuda de vehículos guiados a la siguiente estación de post-procesamiento.

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 equipado, desempacado, transporte y etapas de tamizado del flujo de trabajo AM, combinando diferentes módulos, sistemas de transporte y software de centro de control.

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

Lo que también es emocionante es el creciente uso de sistemas robóticos multi-eje que llevan piezas de las impresoras 3D a estaciones de tamizado de polvo, limpieza y acabado.

La empresa de hardware Renishaw ha mostrado cómo el uso de robots puede automatizar uno de los procesos más consumidores de tiempo en AM metálico —remoción de soportes. La empresa se asoció con una startup, Additive Automations, que ha desarrollado un sistema robótico para remoción automatizada de soportes.

Los resultados iniciales mostraron que la automatización robótica de remoción de soportes podría reducir el costo promedio por pieza en un 25%. Los robots usados en este proceso tienen sensores de fuerza integrados, que recopilan datos para determinar la geometría de piezas AM.

El software luego analiza los datos, usando tecnología de gemelo digital. La salida se usa luego para determinar dónde están las estructuras de soporte para que puedan ser removidas usando una herramienta de extremo efectivo.

Además, algunas empresas, como AM Flow, se especializan en soluciones modulares que ofrecen identificación rápida y automatizada de piezas AM, junto con clasificación, selección, embolsado y transporte. De cara al futuro, AM Flow quiere desarrollar etiquetado ID automatizado, lo que allanará el camino para capacidad completa de rastreo y trazabilidad para piezas AM a lo largo de un flujo de trabajo digitalizado de extremo a extremo.

Automatizar el post-procesamiento en AM cambia completamente la economía al escalar el uso de la tecnología. Permite mucha mayor flexibilidad en la distribución de la fábrica y hace factible para fabricantes adoptar esta tecnología para producción digital rápida.

Lectura adicional: Combinando Impresión 3D y Robótica para Crear Fábricas Inteligentes

4. Automatizando el Manejo de Pedidos de Impresión 3D y Gestión de Producción AM

Además de los costos directos asociados con post-procesamiento manual, también hay 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 costos de piezas, ingresar datos en hojas de cálculo y programar producción usando soluciones torpes puede tomar varias horas al día del tiempo del trabajador, limitando la productividad de AM.

Con la AM madurando rápidamente, las empresas pronto se dieron cuenta de que necesitan automatizar procesos de gestión de producción AM para asegurar crecimiento escalable.

La necesidad de mayor eficiencia de producción inició el desarrollo de software de gestión de flujo de trabajo y ejecución de manufactura (MES) orientado a tecnología AM.

Más sobre MES: La Guía para Principiantes de Sistemas de Ejecución de Manufactura Aditiva

Hoy, el MES aditivo y el software de flujo de trabajo pueden ayudar a las empresas a liberar costos laborales a través de automatización digitalizando procesos previamente manuales.

Por ejemplo, una instalación de impresión 3D de una empresa global de impresión 2D e IT está usando 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%.

Automatizar el manejo de pedidos y procesos de gestión de producción en manufactura aditiva finalmente ayudará a mover AM más allá de ser solo una herramienta para aplicaciones de bajo volumen. Formará la base para producción en masa escalable, integrada y rentable.

Lectura adicional: Resolviendo desafíos de manufactura aditiva con MES

¿Qué Tan Lejos Estamos de una Fábrica AM Totalmente Automatizada?

La automatización de procesos AM, desde diseño hasta acabado, tiene un tremendo potencial para ahorros de capital al reducir costos laborales y aumentar productividad.

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

Las soluciones de automatización disponibles en el mercado hoy han evolucionado significativamente desde los proyectos y pilotos de etapa temprana que eran hace solo unos años.

Para beneficiarse plenamente de la automatización AM, las empresas necesitan comenzar la transformación hoy para poder convertir su experiencia en ventaja competitiva más rápido.

Como con muchas transformaciones tecnológicas, los primeros en moverse y los que toman riesgos dispuestos a apostar por la automatización en AM cosecharán las recompensas de la manufactura digital del futuro.

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