Los beneficios ocultos de reducir los costos de material de impresión 3D

Siempre que una nueva tecnología de fabricación ingresa al mercado, es inevitable que los profesionales quieran saber cuánto costará implementar. No es sorprendente. Con cualquier tipo de fabricación a gran escala, los costos deben controlarse estrictamente para garantizar que la operación ofrezca el mejor retorno de la inversión posible. La fabricación aditiva no ha sido una excepción a esta regla, y los costes a largo plazo son una preocupación constante para los fabricantes, a pesar de los considerables beneficios que pueden proporcionar las diferentes tecnologías de AM.

Con la fabricación aditiva, una preocupación clave es el costo de los materiales. Por ejemplo, si bien el sueño de la impresión 3D con metal se ha hecho realidad, los materiales involucrados siguen siendo bastante caros. Esto significa que los fabricantes siguen siendo reacios a implementar la impresión en metal a escala industrial. Por lo tanto, el desperdicio de material debe considerarse cuidadosamente como parte del caso comercial general de la FA como herramienta de producción.

Las siguientes áreas representan un buen punto de partida para reducir los costos de materiales dentro de su propia operación:

Considere el ahorro de material durante la etapa de diseño

Cualquier área sólida de una pieza impresa en 3D aumentará los costos generales del material, por lo que, cuando sea posible, busque oportunidades para ahuecar su pieza.

Minimice la necesidad de estructuras de soporte

Las estructuras de soporte siguen siendo un mal necesario para varias tecnologías de impresión 3D. Como estos se imprimen normalmente con el mismo material que la pieza terminada, representan un costo de material oculto que debe mantenerse al mínimo. Si bien ciertos procesos de AM ahora pueden hacer uso de estructuras de soporte solubles, estas (y los solventes utilizados para disolverlas) seguirán representando un costo de material continuo.

Las plataformas de software CAD modernas ofrecen herramientas especializadas para generar estructuras de soporte y optimizar la orientación de las piezas para mantener su uso al mínimo. Recomendamos aprovechar al máximo estas funciones, tanto en términos de velocidad como porque estos programas calcularán la orientación óptima de la pieza para minimizar los soportes automáticamente, y es posible que lleguen a una solución que no resulte obvia de inmediato para un usuario humano. Como siempre, aproveche al máximo las oportunidades de automatización estratégica.

Recicle el material siempre que sea posible

Una de las principales ventajas que ofrece la fabricación aditiva sobre las técnicas sustractivas tradicionales es la falta de material de desecho que debe desecharse al final de un proyecto. Sin embargo, si el objetivo es eliminar por completo el desperdicio de material del proceso, aún nos queda un largo camino por recorrer. El problema de la contaminación del material durante la impresión significa que, por ejemplo, no es posible reutilizar el 100% del material sobrante con la impresión en polvo. Si bien el polvo sobrante se puede mezclar con material nuevo y reutilizarse, primero se requiere un tamizado cuidadoso para garantizar que el tamaño de las partículas permanezca constante. Se están realizando investigaciones para encontrar una solución perfecta a este desafío. En particular, Renishaw está llevando a cabo una investigación en curso sobre las condiciones de impresión que minimizarán cualquier cambio físico o químico en los materiales de impresión, aunque estos requerirán impresoras especializadas, como su modelo AM 250.

Para la impresión basada en filamentos, algunos investigadores han propuesto reducir los costos de material creando nuevos filamentos a partir de plástico reciclado, aunque esta tecnología parece más adecuada para el mercado de aficionados en esta etapa, ya que los materiales resultantes no serán aptos para aplicaciones industriales. No obstante, el concepto es bueno y merece una mayor investigación, tanto en términos de reducción de costos de producción como de mejora de la sostenibilidad general de la fabricación aditiva.

Medir las tasas de fallas en la construcción

Si una construcción falla durante el proceso de impresión, no solo resulta en una pérdida de tiempo para los ingenieros, el material utilizado en la construcción fallida no se puede reutilizar. Recomendamos encarecidamente que registre cualquier instancia de falla de compilación como parte de sus operaciones diarias para identificar cualquier problema continuo. Idealmente, este proceso debe automatizarse, tanto para aumentar las posibilidades de identificar cualquier problema antes de que se produzca un error de compilación total, como para permitir que todos los datos de compilación se recopilen de forma procesable. Esto no solo ayudará a evitar cualquier desperdicio de material innecesario, sino que también mejorará la eficiencia de toda su operación.

Una mayor sostenibilidad ayuda a la fabricación aditiva a entrar en territorio desconocido

Si bien todavía queda trabajo por hacer en términos de optimizar la reutilización de los materiales de fabricación aditiva, las recompensas potenciales son grandes. A medida que la ciencia de los materiales mejore y los nuevos métodos de impresión 3D ingresen al mercado, esperamos ver operaciones de AM mucho más eficientes y sostenibles que se establezcan. Esto no solo ayudará a minimizar los costos de producción, sino que también brindará nuevas oportunidades para utilizar AM de nuevas formas, en nuevos entornos. Por ejemplo, es posible que veamos herramientas y repuestos generados en el sitio en ubicaciones desafiantes o remotas según sea necesario, utilizados una vez y luego divididos en material imprimible cuando ya no se necesitan.

A medida que dichos métodos se vuelvan viables y se reflejen en las mejores prácticas de la industria, estamos seguros de que la fabricación aditiva ingresará en una nueva etapa en su evolución, de formas que nunca hubiéramos predicho.