5 consejos para ayudar a su empresa a tener éxito con la fabricación aditiva

¿Ha adoptado la fabricación aditiva para la producción o desea hacerlo pronto? Compartimos 5 consejos para ayudarte a tener éxito.

La fabricación aditiva se ha convertido en un método de fabricación clave para la producción. Según una encuesta reciente de Jabil, más del 55% de las empresas utilizan tecnologías de impresión 3D para producir al menos el 25% de sus piezas funcionales o de uso final.

Pero, ¿cómo puede aprovechar al máximo la tecnología y asegurarse de que su producción aditiva pueda escalar?

Antes de sumergirnos en lo que las empresas que adoptan AM deben considerar en su viaje de producción aditiva, exploremos primero qué hace que la AM sea atractiva para la producción en primer lugar.

¿Por qué adoptar la impresión 3D industrial?

El crecimiento de las tecnologías de impresión 3D en todas las industrias muestra que las empresas, tanto pequeñas como grandes, pueden beneficiarse de la impresión 3D de múltiples formas.

Fabricación bajo demanda

Para las empresas que buscan adoptar una fabricación más ágil, la fabricación aditiva proporciona una solución rentable para la producción bajo demanda. La tecnología se puede utilizar para fabricar herramientas y repuestos en el lugar donde se necesiten, reduciendo la necesidad de mantener un stock excedente de inventario.

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Innovación en el diseño

Además, para las empresas que exploran nuevos enfoques de diseño, la impresión 3D amplía las posibilidades de diseño. Las geometrías complejas, como las estructuras de celosía, se pueden imprimir en 3D para crear componentes imposibles de producir con otras tecnologías.

Personalización masiva

Además, la impresión 3D hace posible la personalización masiva. Con la fabricación tradicional, en la que la producción en masa y de alto volumen es estándar, los costos para producir productos personalizados en lotes pequeños son prohibitivos La impresión 3D permite a los fabricantes evitar los altos costos de herramientas, produciendo así piezas personalizadas de manera más rápida y rentable.

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Muchas empresas dudan

A pesar de los beneficios, muchas empresas siguen dudando en adoptar la fabricación aditiva. Este es particularmente el caso de las pequeñas y medianas empresas, donde los recursos pueden ser limitados y las perspectivas de inversión desalentadoras.

Afortunadamente, comenzar el viaje hacia la fabricación aditiva no tiene por qué significar una gran inversión en tecnología o una reinvención de sus modelos comerciales actuales de inmediato. Un viaje exitoso de AM comienza con la investigación de las capacidades de AM y avanza gradualmente hacia la incorporación de la tecnología en los procesos existentes.

A continuación, compartimos 5 consejos prácticos para ayudarlo a tener éxito en el viaje y garantizar que sus operaciones de AM puedan escalar.

Cinco formas de tener éxito con la fabricación aditiva

# 1 Desarrollar experiencia en AM en múltiples frentes

Dados todos los desafíos que enfrentan las empresas al implementar AM, es útil pensar en la adopción de AM en múltiples frentes.

Según Steven Taylor de 3DGBIRE, proveedor de servicios y capacitación de AM, las empresas requieren un conjunto de habilidades para el uso exitoso de la impresión 3D industrial, que incluyen:

• El conocimiento de las tecnologías AM
• Habilidades de diseño asistido por computadora (CAD)
• Diseño para fabricación aditiva (DfAM)
• Ciencia de los materiales
• Post-procesamiento
• Ingeniería inversa
• Habilidades sociales

Es probable que concentrarse en un solo área, por ejemplo, las máquinas, no sea suficiente para llevarlo a donde necesita estar con AM.

De manera similar, John Barnes de The Global Barnes Advisors, consultoría de ingeniería de AM, destaca la importancia de considerar la adopción de AM a través de varios lentes:“En TBGA, usamos un enfoque de 4 lentes para diseñar un plan para implementar AM, que incluye Máquinas, Materiales , Digital y Personas. Con este enfoque integral, podemos asegurarnos de que no se omita nada, como el flujo de trabajo digital y la necesidad de mejorar y capacitar a las personas ".

Sin embargo, antes de comenzar con la capacitación y el flujo de trabajo digital, las empresas deben tener confianza en qué es exactamente lo que quieren producir con AM, lo que nos lleva al siguiente punto:comprender dónde tiene sentido el cambio a la fabricación aditiva.

N.º 2 Identifique las aplicaciones que pueden beneficiarse de AM

¿Tiene piezas antiguas que podrían beneficiarse de un rediseño? ¿O está almacenando actualmente piezas de baja demanda que podrían producirse bajo demanda en su lugar? Estas son solo dos razones para considerar la FA en lugar de los métodos de producción tradicionales.

BRC Automotive hizo precisamente eso. Trabajando junto con el especialista en AM, 3T RPD, la empresa de diseño automotriz utilizó la fabricación aditiva para producir un colector de admisión personalizado para su motor VW VR6 de 12v.

Estas y otras piezas complejas de bajo volumen normalmente se moldearían por inyección o fundirían, dando como resultado altos costos. Además, los diseñadores pudieron incluir características de diseño que no eran posibles con otros métodos de fabricación.

Como demuestra este estudio de caso, examinar su cartera de productos es un paso clave para determinar las aplicaciones potenciales de la tecnología de su empresa.

Otras formas de aprovechar la FA incluyen la fabricación de piezas que normalmente se producen en volúmenes bajos o componentes que requieren un alto nivel de personalización que no son económicamente viables con la fabricación tradicional.

Por supuesto, no todas las piezas se beneficiarán de la fabricación aditiva, por lo que identificar las aplicaciones potenciales es clave. Si su diseño es prohibitivamente caro o demasiado complejo de fabricar, AM podría ser la elección correcta. Por el contrario, cuando se necesitan grandes volúmenes, es mejor considerar el moldeo por inyección.

Pero, ¿cómo puede combinar mejor el proceso de identificación de productos que serán buenos para la FA con el proceso de desarrollar otras habilidades esenciales de la FA?

Aquí es donde entra en juego un centro de excelencia.

Lea también:Aplicaciones industriales de la impresión 3D:la guía definitiva

# 3 Configure su propio centro de excelencia

Establecer un centro de excelencia (CoE) es una excelente manera de administrar la adopción e integración de la fabricación aditiva por parte de su empresa.

Un CoE puede definirse como un equipo o una instalación configurada para respaldar los objetivos comerciales e impulsar la experiencia de su empresa en un área determinada, en este caso, aditiva. Su CoE será clave para encontrar los mejores casos de uso y prácticas, y difundirlos en toda su organización.

La creación de un equipo de este tipo requerirá la participación de las partes interesadas clave, incluido el personal de producción y los ingenieros. Por supuesto, esto no está exento de desafíos, sobre todo porque AM difiere considerablemente de las técnicas de fabricación convencionales. Significa repensar los enfoques convencionales para el diseño, la producción y la gestión de la cadena de suministro.

Esto significa que su CoE también debe enfocarse en fomentar una nueva mentalidad organizacional que ayude a adoptar los nuevos modelos de manufactura y negocios ofrecidos por AM.

Swagelok es una empresa que ha identificado la importancia de un cambio cultural además de los cambios de proceso en la integración exitosa de AM. La empresa estadounidense fabrica componentes de sistemas de fluidos y gas de gran volumen, con amplias capacidades en métodos de fabricación sustractiva.

Sin embargo, la empresa ha identificado áreas en las que la fabricación aditiva puede utilizarse para superar las limitaciones de estos métodos tradicionales, por ejemplo, en la producción de su válvula de bola con trazado de vapor. En una conferencia celebrada por SME, la presentación de Swagelok se centró en la importancia de cambiar la cultura de la empresa y su compromiso de crear una "estrategia de fabricación aditiva multifacética".

El desarrollo de su fuerza laboral será otro aspecto de su centro de excelencia. Dado que la gran mayoría de los fabricantes mencionan la falta de conocimiento como una barrera clave para su adopción de AM, el desarrollo de un grupo de talentos interno se está volviendo cada vez más significativo.

“ Tendemos a olvidar que las personas son el recurso clave en AM, no el equipo. A menudo, la formación es un componente del éxito en AM . ”

John Barnes

Y el desarrollo de un centro de excelencia tampoco se limita a las grandes corporaciones. Las pymes también pueden aprovechar este enfoque, especialmente al implementar una estrategia de FA. Hacer uso de programas educativos, por ejemplo, puede ser un gran punto de partida.

Por ejemplo, Purdue University y The Barnes Global Advisors (TBGA) han desarrollado dos programas de certificación de AM diseñados para proporcionar a los participantes un conocimiento fundamental de las habilidades de AM.

A pesar de los desafíos, el establecimiento de un CoE aumentará en gran medida las posibilidades de mejorar con éxito su conocimiento y experiencia en AM, mientras se desarrollan las mejores prácticas para el uso de la tecnología.

# 4 Asóciese con universidades e instituciones de investigación

Establecer relaciones de colaboración con universidades e instituciones de investigación es otra forma de fomentar la adopción de AM dentro de su organización.

Hay beneficios mutuos en tal asociación. Por un lado, las empresas pueden obtener un mayor acceso a la investigación y el talento científico de vanguardia. Por otro lado, las universidades pueden acceder a apoyo financiero y socios en la investigación.

Un ejemplo es Proto Precision Manufacturing Solutions, una empresa estadounidense que se especializa en la fabricación de metales. Al ver los avances en la tecnología de impresión 3D de metales, la empresa decidió aprovechar su potencial.

Sin embargo, para una empresa relativamente pequeña como Proto Precision, comprar una impresión 3D de metal no era una opción viable.

Por esta razón, en 2018, la compañía firmó una asociación con el Centro de Excelencia en Diseño y Fabricación (CDME) de la Universidad Estatal de Ohio. El objetivo detrás de la asociación es ayudar a Proto Precision a desarrollar sus capacidades de impresión 3D en metal.

CDME alberga una gama de tecnologías de impresión 3D de metal dentro de un laboratorio universitario, desde la inyección de aglutinante hasta la fusión en lecho de polvo. Con este acceso a impresoras 3D de alta gama y la experiencia de CDME en AM, Proto Precision pudo integrar rápidamente la tecnología de impresión 3D de metal en sus operaciones para satisfacer las necesidades de su creciente base de clientes.

Este es solo un ejemplo de cómo el poder combinado de la industria y el mundo académico puede acelerar la innovación.

Más allá de eso, las empresas que buscan incorporar AM en la producción, pero que carecen de las habilidades necesarias, pueden recurrir a las universidades para el desarrollo de la fuerza laboral.

A la luz de la brecha existente de habilidades de AM, construir relaciones más sólidas con las universidades, especialmente aquellas que ejecutan programas educativos o cursos de formación de AM, es un modelo beneficioso que puede producir grandes resultados.

N.º 5 Enfoque en la repetibilidad y minimización de la complejidad del proceso

Finalmente, a medida que comienza a desarrollar las capacidades de producción de AM internamente, otra cosa crucial a considerar es cómo logra la repetibilidad.

La calidad repetible no se logra fácilmente en AM.

La mayoría de las tecnologías AM requieren una configuración de construcción integral para garantizar que la pieza complete el proceso de impresión y pueda someterse a un posprocesamiento. Como saben la mayoría de los usuarios de AM, a veces es más fácil decirlo que hacerlo, ya que no es raro enfrentarse a variaciones e inconsistencias entre partes y de máquina a máquina.

Una forma de avanzar es recopilar la mayor cantidad de datos posible, lo que puede proporcionar información sobre el proceso de impresión 3D y utilizar estos datos para optimizar el proceso.

El establecimiento de un sistema de control de circuito cerrado se considera la forma más eficiente de aumentar la repetibilidad en AM.

Un sistema de control de circuito cerrado consta de tres pasos:el primero es la planificación de la construcción mediante simulación; el segundo es la supervisión de la máquina y el proceso; y finalmente, el uso de los datos recopilados para analizar el proceso de impresión y ajustar el sistema para evitar fallas de construcción y garantizar la reproducibilidad.

Establecer un sistema de este tipo requerirá un alto nivel de conectividad entre las máquinas y la capacidad de coordinar estos procesos.

Aquí es donde tendrá que empezar a pensar en el lado digital de las cosas. Instalar un sistema digital que respalde la recopilación y el manejo eficiente de datos y fomente la transparencia y la responsabilidad, es lo que se necesita para la impresión 3D de piezas con resultados confiables y consistentes.

Por ejemplo, Bowman Additive Production se especializa en la producción de rodamientos que utilizan AM. Dado que el especialista en AM maneja varios proyectos a diario, mantener una visión general clara de las piezas y los requisitos de producción en las etapas de solicitud, producción y posprocesamiento sería un desafío con herramientas como Excel.

El uso de software de AM especializado ha permitido a la empresa recopilar datos de pedidos de impresión 3D, realizar un seguimiento de las piezas a través de la producción y el posprocesamiento y coordinar todos los pasos de forma digital. Como resultado, Bowman AP centralizó los datos y estableció un proceso simplificado que sustenta la repetibilidad.

Entonces, la conclusión aquí es que debe comenzar a pensar en cómo administrará su producción de AM desde el principio. Sin soluciones especializadas desarrolladas para AM como MES aditivo e integración de máquinas, corre el riesgo de aumentar la complejidad del proceso. Esto hará que lograr un alto nivel de repetibilidad sea un desafío e impactará la capacidad general para escalar.

Piense en grande, empiece con poco, escale rápido

La adopción de cualquier tecnología nueva puede ser abrumadora y no está exenta de riesgos. Sin embargo, los beneficios a largo plazo de la fabricación aditiva superan con creces el tiempo y la inversión iniciales necesarios.

Como ha resumido Brian Alexander de Solvay, el proveedor líder de materiales preparados para AM de alto rendimiento, “si es realista sobre el uso de AM como un proceso de producción viable, necesita combinar material, impresora / proceso y diseño para tener éxito, de lo contrario el rendimiento, la calidad y la consistencia de sus piezas estarán muy por debajo de los de la fabricación tradicional ".

Así que encuentre las áreas donde AM agrega valor. Explore las tecnologías disponibles, priorizando aquellas que funcionarán mejor para sus necesidades. Aproveche las oportunidades de capacitación y educación que brindan las instituciones de investigación y las empresas de asesoría.

Finalmente, comience a desarrollar una estrategia para la implementación, utilizando su centro de excelencia como punto focal.

Estos pasos lo ayudarán a avanzar gradualmente hacia la construcción de su propia experiencia en el uso de fabricación aditiva avanzada.