6 formas de reducir los costes de fabricación con la impresión 3D

Los avances en la impresión 3D han demostrado que la tecnología se está volviendo más rápida, los procesos más automatizados y los volúmenes de producción en aumento. La impresión 3D ha evolucionado hasta un punto en el que ofrece un valor de producción significativo a las empresas. Un aspecto de este valor es la capacidad de reducir significativamente los costos de fabricación en todas las áreas de fabricación, desde el diseño hasta el desarrollo y la producción de productos. Dado que la impresión 3D muestra su valor en todas las etapas de la fabricación, compartiremos las 6 formas en que la tecnología puede ayudar a las empresas a reducir sus costes de fabricación.

1. Desarrollo de productos

El desarrollo de productos o, más precisamente, la creación rápida de prototipos sigue siendo uno de los principales casos de uso de la impresión 3D, y por una buena razón. El uso de la impresión 3D para la creación de prototipos puede ayudar a las empresas a reducir significativamente el costo de desarrollo de nuevos productos. Dado que la impresión 3D se basa en datos CAD digitales, la realización de iteraciones de un prototipo simplemente requiere un cambio en el diseño. Esto significa que las empresas pueden realizar múltiples iteraciones de un producto mucho más rápido y a un costo mucho menor que los métodos de fabricación convencionales. Las iteraciones de diseño más rápidas, a su vez, significan una fase de desarrollo de producto acelerada, ya que los defectos del producto se pueden corregir y se pueden realizar mejoras al principio de la etapa de diseño, lo que minimiza la probabilidad de errores costosos.

Otra forma en que la impresión 3D puede reducir los costos asociado con el desarrollo de productos es minimizar la cantidad de mano de obra necesaria para producir modelos, herramientas y piezas prototipo. Esto es especialmente cierto para la creación de prototipos de metales, que a menudo pueden ser muy laboriosos y costosos. Sin embargo, empresas como Desktop Metal y Markforged ofrecen soluciones de impresión 3D rentables para la creación de prototipos metálicos funcionales.

2. Menores costos de material

La reducción de los costes de las materias primas es otra razón para considerar la impresión 3D como una alternativa de producción viable. Dado que la materia prima en la impresión 3D se agrega capa por capa y solo donde es necesario, el proceso de impresión reduce drásticamente el desperdicio de material. A diferencia de los métodos de fabricación sustractiva, que suelen producir más desperdicio de material, la impresión 3D ahorra recursos, especialmente cuando se utilizan materiales de alto valor.

La impresión 3D también le permite reducir la cantidad de material necesario para producir una pieza, y el aligeramiento del metal es un gran ejemplo de esto. El aligeramiento del metal se refiere a la práctica de aligerar las piezas metálicas mediante tecnologías de impresión 3D. En industrias como la aeroespacial y el automovilismo, donde incluso un kilogramo ahorrado puede traducirse en importantes ahorros de costes, la impresión 3D es una de las pocas formas en que se pueden producir piezas metálicas ligeras de forma rentable.

Con la fabricación sustractiva, retirar material de una pieza para reducir su peso la encarece. El corte, la perforación y el mecanizado requieren un trabajo adicional y, por lo tanto, implican un costo adicional. Con la impresión 3D, la complejidad involucrada en la producción de estructuras livianas no conlleva un costo adicional. De hecho, es todo lo contrario:cuanto más ligera es la pieza, más barato y rápido es el proceso de producción.

3. Nuevas oportunidades de diseño

La impresión 3D permite a los diseñadores e ingenieros de productos experimentar con diseños y geometrías complejas que no se pueden obtener con ningún otro método de fabricación. Para las empresas con visión de futuro, esta es otra forma de lograr ahorros de costos mientras se mantiene la innovación de productos.

Un ejemplo de esto en el trabajo es en el área de consolidación de piezas, donde el diseño para la fabricación aditiva puede lograr ahorros de costos reales. Mientras que con la fabricación tradicional se requiere que se produzcan múltiples componentes y luego se ensamblen para crear la pieza final, la impresión 3D ofrece un enfoque diferente. Usando la tecnología, una pieza hecha de varios componentes separados se puede imprimir como una pieza única e integrada. El uso de técnicas de consolidación de piezas de esta manera permite a los fabricantes lograr ahorros de costos significativos, incluidos los costos de mano de obra asociados con el trabajo de ensamblaje, costos de inventario reducidos (ya que es necesario adquirir y almacenar menos componentes adicionales o incluso ninguno) y costos de mantenimiento más bajos, ya que el mejora el rendimiento de la pieza.

Hasta la fecha, uno de los mayores éxitos en el uso de la impresión 3D para reducir el número de piezas proviene de GE. La compañía ha utilizado la impresión 3D para reducir la cantidad de componentes en su nuevo motor turbohélice Catalyst General Electric de 845 a solo 11. Según GE, el nuevo enfoque del diseño no solo reduce el costo general sino que también reduce el consumo de combustible en 20% y reduce el peso total del motor. Al consolidar las piezas en el motor, hay menos piezas que deben diseñarse, certificarse, inspeccionarse y fabricarse.

4. Producción de bajo volumen

Hay muchos casos en los que los volúmenes de producción no justifican la inversión en herramientas de producción muy caras. Por esta razón, las técnicas de fabricación convencionales, como el moldeo por inyección, normalmente no son adecuadas para la producción de bajo volumen. Sin embargo, a medida que la impresión 3D evoluciona hacia una tecnología de producción, esto ha abierto nuevas oportunidades para una forma más rentable de fabricar productos en lotes pequeños. Con cero costos de instalación y herramientas, la impresión 3D se convierte en una solución ideal para entregar piezas en pequeñas cantidades.

Si bien la producción de bajo volumen es un caso de uso convincente para la impresión 3D, varias empresas están buscando formas de impulsar la tecnología hacia una productividad aún mayor. Por ejemplo, Betatype, un especialista del Reino Unido en fabricación aditiva, recientemente llegó a los titulares con sus piezas de automóvil impresas en 3D. La compañía pudo optimizar dos impresoras 3D de metal para entregar 384 piezas de metal en una sola construcción en solo 34 horas. En comparación, se necesitaron 400 horas para fabricar esta cantidad de piezas con una impresora 3D no optimizada. El costo por pieza también se redujo de $ 40 a menos de $ 4. La empresa afirma que "con una instalación de 7 máquinas que ejecutan este proceso optimizado, los volúmenes pueden acercarse a 1 millón de piezas por año, piezas que son más funcionales y más rentables".

5. Costos de herramientas reducidos

Los costos de fabricación se pueden reducir sustancialmente mediante ayudas a la producción de impresión 3D, como plantillas y accesorios. Las plantillas y los accesorios a menudo se subcontratan a proveedores externos, donde se mecanizan con CNC o se sueldan y ensamblan manualmente. Sin embargo, las plantillas y accesorios de impresión 3D internos pueden resultar una alternativa mucho más rápida y económica.

Volkswagen Autoeuropa ha estado imprimiendo herramientas personalizadas durante varios años, utilizando impresoras 3D Ultimaker. La tecnología permite a la empresa crear plantillas y accesorios livianos, diseñados para una mejor ergonomía y un mejor rendimiento. Lo más impresionante es que la impresión 3D interna ayuda a Volkswagen Autoeuropa a lograr una reducción de costos de más del 90% en comparación con el suministro externo de herramientas.

6. Repuestos para impresión 3D

Muchas industrias mantienen un stock de repuestos de poca y poca demanda, y esto puede resultar un gasto costoso. Con la impresión 3D, no es necesario mantener un inventario de tales piezas de repuesto. Al aprovechar la tecnología, los fabricantes pueden producir piezas de repuesto a pedido, reduciendo la cantidad de piezas almacenadas y, por lo tanto, disminuyendo los costos de inventario.

Con la llegada de la fabricación distribuida, los fabricantes de equipos originales y los proveedores de piezas de repuesto también están tomando medidas para establecer instalaciones de AM localizadas para las piezas de repuesto de impresión 3D más cerca de los clientes. Esto conduce a una entrega más rápida y sencilla, lo que reduce los costos logísticos y la complejidad de la cadena de suministro.