Fabricación aditiva y moldeo por inyección:una nueva visión para los ciclos de vida de producción

Actualmente existe un gran interés en los procesos híbridos entre los fabricantes:la práctica de combinar múltiples técnicas de fabricación para lograr resultados que serían difíciles (o incluso imposibles) de otro modo. Esta es una parte clave del paso de la fabricación aditiva de ser una mera herramienta de creación de prototipos a una técnica de producción viable. Si bien se ha escrito mucho sobre cómo la AM eventualmente reemplazará los métodos sustractivos tradicionales en los flujos de trabajo de producción, la evidencia actual no respalda esta visión. Las recientes innovaciones e historias de éxito de la FA indican que, de hecho, es el desarrollo de procesos híbridos efectivos, y sistemas robustos para hacer uso de ellos, lo que establecerá la FA como parte estándar de los ciclos de vida de producción.

Considere los proyectos en los que se suele utilizar el moldeo por inyección (piezas de automóviles, por ejemplo). Durante años, la mejor práctica ha sido utilizar técnicas de fabricación aditiva durante la etapa de creación de prototipos y luego utilizar el moldeo por inyección para las piezas de producción finales. Este es un sistema lógico:AM significa que los prototipos únicos se pueden entregar rápidamente y con un costo mínimo, mientras que el moldeo por inyección brinda consistencia, calidad y rentabilidad cuando comienza la producción a gran escala. Sin embargo, este enfoque no está exento de desventajas.

Los moldes de metal son costosos y su producción requiere mucho tiempo; la producción suele demorar alrededor de seis semanas y los costos de herramientas a menudo se convierten en un gasto continuo importante. Anteriormente, esto los hacía poco prácticos para su uso en la etapa de creación de prototipos, donde las piezas a menudo pasarán por una serie de iteraciones, cada una de las cuales requerirá su propio molde. Para contrarrestar esta limitación, el uso de moldes de inyección impresos en 3D para piezas de producción está aumentando lentamente en popularidad. De esta forma, los moldes se pueden producir de forma rápida y rentable siempre que se necesiten, entregando prototipos con las mismas calidades de material que las piezas de producción planificadas.

El desafío clave aquí es seleccionar materiales imprimibles que brinden las cualidades mecánicas requeridas para el moldeo por inyección. Los moldes de plástico reaccionan de manera muy diferente al calor, por ejemplo, por lo que es importante tener esto en cuenta durante las etapas de planificación de un proyecto para evitar deformaciones. Además, las herramientas de plástico deben enfriarse durante más tiempo después de su uso (idealmente con aire), lo que debe tenerse en cuenta en los plazos generales del proyecto. También suelen producir menos piezas de las que produciría un molde de acero labrado, entregando alrededor de 50 piezas antes de que se vuelvan inutilizables.

Por lo tanto, los moldes de metal son la opción más práctica una vez que comienza la producción a gran escala, aunque la AM ofrece oportunidades para nuevas mejoras de procesos y ahorros de costos aquí también. El auge de las técnicas de impresión de metales en 3D (como DMLS) significa que los moldes de metal también se pueden imprimir, con los mismos estándares exigentes que las versiones con herramientas, sin los tiempos de espera habituales, una opción atractiva para tiradas de baja producción, piezas únicas, o proyectos en los que sea necesario probar un molde antes de que se produzca en grandes cantidades.

Por lo tanto, no se trata simplemente de conectar una impresora 3D a un ciclo de producción / creación de prototipos establecido; será necesario establecer un flujo de trabajo completamente nuevo para lograr resultados óptimos. Sin embargo, las recompensas potenciales son excelentes, ya que permiten a los fabricantes adoptar un enfoque más rápido y ágil tanto para la creación de prototipos como para la producción. Los prototipos se pueden producir utilizando exactamente los mismos materiales que se utilizarán para las versiones de producción, lo que permite identificar los errores y realizar ajustes a un ritmo mucho más rápido. Esto reducirá rápidamente el tiempo necesario para pasar del prototipo a la producción. Una vez que comienza la producción, se pueden producir nuevos moldes según sea necesario, lo que ayuda a reducir los costos de almacenamiento e impulsar la eficiencia operativa.

El uso de moldes impresos en 3D ya se está explorando en una variedad de sectores, incluido el médico (para la creación de piezas quirúrgicas, que están sujetas a regulaciones muy estrictas) y el automotriz (para la creación de neumáticos y otras piezas de automóvil), aunque algunos sector en el que se necesita flexibilidad en la creación de piezas podría beneficiarse fácilmente del enfoque.

Este es solo un ejemplo de cómo se puede utilizar la fabricación aditiva para complementar los métodos tradicionales en lugar de reemplazarlos. Cuando se combinan como parte de un flujo de trabajo bien administrado, sus respectivas desventajas se mitigan y sus fortalezas mejoran.