¿Está lista la impresión 3D para la producción de piezas finales?
Una de las mayores tendencias en la fabricación aditiva durante la última década ha sido el paso de la creación rápida de prototipos a la producción. Si bien la impresión 3D todavía se considera comúnmente como una solución de creación rápida de prototipos de nicho, el cambio de la tecnología de la creación de prototipos a las piezas de uso final está muy avanzado. Entonces, ¿cómo pueden los fabricantes comenzar a hacer la transición de la creación rápida de prototipos a la producción de piezas finales con impresión 3D? ¿Y qué desafíos deben superarse para hacer de este AM una solución totalmente viable para la producción de piezas finales?
Los beneficios de la impresión 3D para la producción de piezas finales
La impresión 3D se ha convertido en una herramienta invaluable para el desarrollo de productos y la validación del diseño, ofreciendo una forma rápida y rentable de producir prototipos conceptuales y funcionales sin la necesidad de herramientas costosas. Sin embargo, los beneficios de la tecnología se extienden mucho más allá de este alcance limitado.
Los avances en las tecnologías aditivas significan que los fabricantes deberían considerar ahora las formas en que pueden utilizar la impresión 3D para ayudar en la producción en volumen. Si bien los métodos convencionales de fabricación sustractiva, como el moldeo por inyección y la fundición, son ideales para producir grandes cantidades de piezas idénticas, están limitados para determinadas aplicaciones, como piezas personalizadas y productos que deben producirse en volúmenes reducidos.
Claramente, no se espera que la impresión 3D reemplace estos métodos de fabricación tradicionales en el corto plazo, pero la tecnología ofrece claras ventajas para los vacíos que no pueden llenar.
Producción de bajo volumen
Cuando se trata de producción de bajo volumen, por ejemplo, la impresión 3D se convierte en una opción viable y económicamente sólida. La capacidad de pasar de un diseño digital a la producción significa que se pueden crear productos complejos que de otro modo serían imposibles y prohibitivamente costosos de fabricar utilizando métodos tradicionales. Esta mayor libertad de diseño permite a los fabricantes ampliar los límites de la innovación y llevar productos nuevos e innovadores al mercado mucho más rápido.
Uno de los ejemplos más famosos de impresión 3D utilizada de esta manera es el jet LEAP. boquilla de combustible de GE. En lugar de producir las 18 piezas separadas necesarias para la boquilla por separado, con la impresión 3D, la boquilla se puede producir en una sola pieza, siendo un 25% más ligera que su predecesora.
Personalización masiva
La personalización es más que una simple palabra de moda; es una realidad del panorama del consumidor actual. Dado que los consumidores esperan un servicio y productos cada vez más personalizados, los fabricantes enfrentan el desafío de satisfacer estas demandas de manera efectiva. Aquí, la impresión 3D proporciona la solución ideal:una forma rentable de producir en masa productos adaptados a las necesidades de cada cliente. BMW es solo una empresa que utiliza la tecnología de esta manera, con su servicio de personalización para su gama de automóviles MINI. Los clientes pueden seleccionar características personalizadas, como manijas de las puertas o partes de la placa lateral, que luego se personalizan de forma adicional.
Cadenas de suministro más reducidas
La impresión 3D ofrece dos beneficios revolucionarios para cadenas de suministro más ágiles y simplificadas. En primer lugar, los fabricantes pueden utilizar la impresión 3D para pasar del modelo de fabricación "hecho a stock" al modelo de fabricación "hecho a pedido". Esto elimina la necesidad de mantener existencias adicionales, lo que reduce significativamente los costos de inventario. En segundo lugar, con la capacidad de fabricar productos bajo demanda, la producción puede acercarse a los consumidores, acelerando la entrega y racionalizando la cadena de suministro. Los inventarios digitales, en forma de archivos CAD, junto con la producción localizada, podrían, por lo tanto, transformar la gestión de la cadena de suministro para los fabricantes.
¿Pasar de la creación de prototipos a las piezas finales?
Los enormes avances en las tecnologías de aditivos durante la última década han hecho de la impresión 3D para la producción de piezas finales una posibilidad más que clara. Sin embargo, para que se produzca realmente el cambio hacia la producción de bajo volumen, aún es necesario realizar avances en software, procesos, materiales y hardware. Si bien gran parte de esto ya está sucediendo, aún tomará algún tiempo para que la AM se adopte en masa como tecnología de fabricación. Estos son algunos de los desafíos que deben superarse:
Procesos de flujo de trabajo
Muchos OEM que comienzan a explorar el caso de uso de AM para piezas de uso final carecen de la infraestructura de software para crear un proceso de fabricación aditiva escalable. Como AM es único en sus requisitos, las soluciones estándar PLM y MES no son suficientes para garantizar un proceso de producción bien aceitado. Las cosas carecen de optimización de archivos, incluida la reparación y conversión de archivos, la programación de la máquina y la optimización de compilación requieren un software de administración de flujo de trabajo dedicado que pueda agilizar las etapas clave de producción y garantizar un proceso de producción repetible.
Velocidad
Otro desafío para la impresión 3D a escala industrial ha sido la velocidad de los sistemas de hardware, aunque los desarrollos recientes bien pueden cambiar esto. Por ejemplo, se dice que la serie de impresoras 3D de Desktop Metal tiene una velocidad 100 veces más rápida que los sistemas basados en láser. Estas máquinas AM de metal están diseñadas para un alto rendimiento de piezas metálicas complejas. HP es otra empresa que busca ampliar la impresión 3D para lotes más grandes de piezas finales; sus impresoras 3D Multi Jet Fusion se destacan por su alta velocidad y precisión, lo que permite la producción rentable de hasta 110.000 piezas.
Fiabilidad del proceso y control de calidad
Una diferencia clave entre las necesidades de creación rápida de prototipos y la producción de piezas finales es que la calidad de las piezas y la repetibilidad del proceso son factores mucho más importantes para esta última. Para aplicaciones exigentes como la aeroespacial y médica, donde la calidad de las piezas es de suma importancia, por ejemplo, es primordial que los procesos se puedan repetir y garantizar la seguridad. Durante muchos años, garantizar un proceso de producción de fabricación aditiva repetible ha sido un desafío, al que aún se enfrentan muchos fabricantes.
Sin embargo, se están logrando avances en esta área. Por ejemplo, empresas como Expanse Microtechnologies están contribuyendo a la estandarización de procesos a través de tecnología avanzada de escaneo CT. Y recientemente, la Colaboración de Estandarización de Fabricación Aditiva (AMSC) se estableció para acelerar el desarrollo de estándares y especificaciones de fabricación aditiva en toda la industria.
Mirando hacia el futuro
Los fabricantes reconocen cada vez más los beneficios de la impresión 3D para piezas de uso final, con gigantes industriales como Siemens y BMW invirtiendo fuertemente en instalaciones de AM para impulsar la producción a escala. A la luz de esto, las empresas buscan cada vez más formas de integrar la tecnología en sus operaciones de fabricación más amplias. Si bien la impresión 3D no competirá con los métodos de fabricación tradicionales, tiene el potencial de transformar la forma en que se producen ciertas piezas y productos en esta nueva era de digitalización. Por lo tanto, los fabricantes necesitan un plan estratégico y una hoja de ruta para implementar la fabricación aditiva, que cubra todas las partes del proceso, desde el diseño hasta la producción y el posprocesamiento.
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