Entrevista con el experto:Jonathan Warbrick de Graphite Additive Manufacturing sobre cómo lograr el éxito con la impresión 3D

El panorama de las oficinas de servicios de AM está cambiando rápidamente a medida que continúa el impulso hacia la producción. Más que nunca, las oficinas de servicios deben ser ágiles y poder adaptarse a una industria que está en constante cambio.

Graphite Additive Manufacturing es un proveedor de servicios de AM con sede en el Reino Unido que ofrece soluciones de impresión 3D industrial. Con fuertes vínculos con el mundo de la Fórmula 1 y los deportes de motor del Reino Unido, las soluciones de Graphite incluyen piezas de producción, herramientas, modelos conceptuales y prototipos.

Hablamos con el Gerente de Desarrollo Comercial de Graphite, Jonathan Warbrick, para discutir cómo se las arregla para mantenerse a la vanguardia, las oportunidades en AM y lo que se necesita para tener éxito como oficina de servicios en la actualidad.

¿Cuál es la misión de Graphite?

Nuestro objetivo en Graphite es ayudar a nuestros clientes a encontrar las mejores soluciones utilizando la fabricación aditiva, desde la creación de prototipos hasta producción. Esto incluye ayudarlos a comprender qué tecnología y materiales se adaptarán mejor a sus aplicaciones. Nos diferenciamos de muchas otras oficinas de servicios en que también fabricamos nuestros propios materiales.

Nuestro director general, Kevin Lambourne , mientras trabajaba en Red Bull Racing, descubrió que no podía obtener el conocimiento técnico de las oficinas de servicio del Reino Unido para respaldar realmente los proyectos de alto nivel y alto nivel que estaba administrando.

Como resultado de esta experiencia, Kevin fundó Graphite en 2012 para llenar ese vacío y ser la oficina de servicios de fabricación aditiva elegida por diseñadores e ingenieros y brindar la mejor asistencia técnica a nuestros clientes desde prototipos a producción.

El Reino Unido lidera el mundo en términos de innovación dentro de los deportes de motor, y la fabricación aditiva ha jugado un papel clave. Entonces, en los primeros días, nuestro principal enfoque de la industria era la Fórmula Uno y los deportes de motor.

Desde entonces, hemos tomado medidas para diversificar y llevar el conocimiento que tenemos al mercado más amplio.

Grandes logros para nosotros en los últimos años han sido aplicaciones para industrias como la automotriz, marina, aeroespacial y de defensa. Todavía hacemos mucho trabajo en el campo de la Fórmula Uno y el deporte del motor, es nuestra herencia, pero también suministramos una variedad de sectores que fabrican series de producción de volumen bajo a medio.

¿Cómo es administrar una oficina de servicios hoy en día?

Para nosotros, el negocio ha sido realmente positivo y terminamos el año pasado en lo más alto. Hemos tenido un crecimiento sostenible de alrededor del 20% durante los últimos tres años y lo veremos crecer de nuevo entre un 20% y un 25% este año.

El desafío como siempre en esta época del año es reiniciar, entender qué mercados queremos atacar, mientras fortalecemos las relaciones que ya tenemos con nuestros clientes existentes.

Una de las fuerzas impulsoras detrás de nuestro crecimiento reciente es que pasamos de la creación de prototipos a la producción, y esto puede continuar durante mucho tiempo.

Dentro de los deportes de motor, tendemos a encontrar que los volúmenes son bastante bajos y los tiempos de entrega son muy cortos.

En términos de construir un plan de negocios sostenible y crecer en el futuro, reconocemos que tenemos excelentes soluciones para nuestros clientes de Fórmula Uno y deportes de motor.

Para nosotros, la clave es conseguir un equilibrio realmente bueno entre la entrega rápida de los proyectos que se necesitan con urgencia y las tiradas de producción constantes de bajo a medio volumen. Como tal, hemos introducido un servicio Express y un servicio Economy.

Esta transición viene con una serie de desafíos, como estándares de calidad, repetibilidad, inspección, trazabilidad y mejora de los sistemas de back office.

Estos han sido algo que hemos He estado tomando activamente medidas para abordar, desde aceptar nuevas contrataciones hasta mudarse a una instalación más grande en septiembre del año pasado. Así que tenemos algo de espacio para crecer, lo cual es genial.

Otro desafío al que nos hemos enfrentado en los últimos años es la falta de automatización para administrar algunos de nuestros pedidos de menor valor. Estos estaban tomando mucho tiempo, en términos de programación de trabajos. El software de automatización del flujo de trabajo ha sido un gran beneficio para nuestra empresa, ya que nos ha permitido hacer que nuestro flujo de trabajo sea mucho más ágil y automatizado.

Para muchas oficinas de servicios, la tentación es intentar ser todo para todas las personas. Con tantos materiales y tecnologías diferentes, es más importante especializarse en ciertas áreas y cumplir.

Tenemos que ser muy cuidadosos para asegurarnos de que el crecimiento que disfrutamos sea sostenible. Esto significa que hacemos esas inversiones en línea tanto con las necesidades actuales de nuestros clientes como con las necesidades que tendrán en 6 a 12 meses.

¿Cómo valora si invertir o no en una tecnología en particular?

Se trata principalmente de presentar estas nuevas tecnologías y materiales a sus clientes, comprender las limitaciones y capacidades de una tecnología en particular y estar seguro de que existe una demanda para ella.

Para nosotros, esto significa estar realmente basado en datos. Intentamos comprender cada nueva tecnología e imprimimos piezas de prueba para tener una idea de lo que puede y no puede hacer antes de dar ese salto.

Por lo tanto, todo se reduce a estar cerca de sus clientes, introduciendo nuevas tecnologías a medida que surgen y asegurándose de que antes de realizar una gran inversión en una máquina, ya sea SLS, SLA, MJF o FDM, existe realmente una demanda allí.

Por ejemplo, hemos estado presentando la tecnología Multi Jet Fusion de HP a nuestros clientes durante los últimos dos años, asegurándonos de que comprendan completamente las limitaciones y capacidades de esa tecnología.

¿Cómo describiría el estado actual de la industria de fabricación aditiva?

La industria todavía tiene un largo camino por recorrer antes de ofrecer soluciones de fabricación rentables. Pero eso está cambiando rápidamente.

Existe un gran margen para proporcionar más soluciones de producción, especialmente en el lado de los metales y los plásticos de alto rendimiento.

Un buen ejemplo de ello son los fabricantes de superdeportivos del Reino Unido. Muchas de las piezas debajo del capó y en la cabina de estos vehículos ahora se están imprimiendo en 3D. Uno de nuestros clientes utiliza la fabricación aditiva para ahorrar peso y mejorar el rendimiento, pero la calidad de las impresiones es primordial.

Las piezas simples como las salidas de aire y los bordes del parabrisas nunca se habrían impreso anteriormente porque se consideró que la tecnología era más para la creación de prototipos. Ahora se han convertido en una aplicación frecuente para esos mercados realmente sofisticados.

Esto se debe en gran parte a que los volúmenes son correctos:estamos hablando de unos pocos cientos de partes de un modelo en particular. Si necesitan varios miles de piezas, existen formas más económicas de fabricar utilizando tecnologías tradicionales como el moldeo por inyección. Pero para volúmenes bajos, la impresión 3D será más rentable.

Solo hace muy poco tiempo que la fabricación aditiva ahora puede ofrecer materiales de primera calidad que imitan las propiedades mecánicas de las alternativas moldeadas por inyección y suponen un coste. -Solución eficaz para estas tiradas de producción de volumen bajo a medio.

También hay un gran margen para reducir los costos y eso sin duda sucederá con el tiempo. SLS y MJF, por ejemplo, han demostrado ser dos tecnologías que le aseguran alcanzar los precios adecuados para poder competir con el moldeo por inyección tradicional y otras formas de fabricación.

Finalmente, la industria también necesita mejorar el posprocesamiento y el acabado de las piezas y hacerlo más automatizado y rentable.

Gran parte del posprocesamiento requerido son operaciones muy manuales. Todavía pasamos mucho tiempo en el taller limpiando, lijando y chorreando piezas manualmente. Para ahorrar tiempo y dinero, necesitamos automatizar la mayor cantidad posible de ese posprocesamiento.

Las empresas están empezando a realizar más impresiones en 3D internamente. ¿Cómo cree que afectará eso al mercado de oficinas de servicios?

Será muy similar a lo que sucedió con tecnologías como el moldeo por inyección y otras formas de fabricación, particularmente en industrias como la automotriz. En esencia, los OEM automotrices no fabrican nada, ensamblan piezas en grandes líneas de producción.

Con la nueva tecnología como la fabricación aditiva, las empresas la tomarán internamente para asegurarse de que están obteniendo los mejores beneficios y ahorro de costes. Pero eso no significa necesariamente que necesiten fabricar todas esas piezas internamente.

En este momento, existe un impulso real para comprar maquinaria y mejorar. Con el tiempo, eso volverá a disiparse, al igual que ocurre con casi todas las demás tecnologías utilizadas en la automoción. Subcontratarán las piezas y se asegurarán de recibir las entregas a tiempo.

Al final, habrá un equilibrio. Tome Volkswagen como ejemplo. Tienen una gran cantidad de máquinas FDM que imprimen piezas en el piso del taller para respaldar su proceso de fabricación. Pero todavía están subcontratando grandes volúmenes de piezas impresas a otras oficinas de servicio.

Ahora, existe la tentación de llevar toda la producción de AM internamente, pero eso cambiará a medida que las empresas se den cuenta de que necesita una gran cantidad de máquinas para satisfacer las demandas de producción en el futuro, con implicaciones en términos de personal, espacio de taller y costo. Al final, siempre necesitará el apoyo de una buena oficina de servicios.

¿Cuál ha sido el enfoque de Graphite para desarrollar sus propios materiales?

Realmente proviene de nuestros primeros días, cuando servimos principalmente a los equipos de Fórmula Uno del Reino Unido.

El impulso para usar la impresión 3D fue la posibilidad de hacer las partes más fuertes, rígidas y livianas para colocar en su automóvil, lo que podría ahorrar una fracción de segundo en la vuelta de una pista.

Investigamos lo que había en el mercado y desarrollamos nuestro nailon SLS relleno de carbono.

Esencialmente, rellenamos fibra de carbono con hebras cortas con una base de nailon PA12. Si las hebras son demasiado largas, puede ver que la fibra sobresale a través de la pieza; obtiene excelentes propiedades mecánicas, pero la pieza se ve horrible. Pero si se queda corto en esos hilos de fibra de carbono, está comprometiendo las propiedades mecánicas.

Hemos desarrollado lo que creemos que es la longitud óptima absoluta de fibras para rellenar con nuestros materiales de nailon para agregar rigidez y resistencia adicionales. Nuestros materiales tienen propiedades mecánicas significativamente mejores que las que se esperaban tradicionalmente de un PA12 o PA11 normal. Hay mucha mejor rigidez, resistencia y alargamiento en la rotura.

En los primeros días, solo trabajamos con el Nylon SLS relleno de carbono. La respuesta del mercado fue fantástica y se convirtió en el material de referencia en el mundo de la Fórmula Uno y el automovilismo.

Además de la rigidez y la resistencia, los clientes aprecian el aspecto gris oscuro natural y negro de el material. Parece un plástico de grado de ingeniería listo para usar. No es necesario teñir el material como lo haría con las tradicionales medias de nailon SLS.

Pero luego tuvimos algunos clientes que no necesariamente necesitaban la rigidez, la resistencia y las propiedades mecánicas superiores. Lo que querían era un tipo de nailon realmente ligero, así que empezamos a desarrollar nailon SLS relleno de grafito. Todavía tiene una densidad de fibra de carbono dentro del material y lo rellenamos con polvo de grafito para agregar algunas propiedades mecánicas y hacer que la pieza se vea naturalmente gris oscuro / negro directamente de la máquina.

Ahora vendemos tres o cuatro veces más Graphite SLS que carbono SLS. Carbon SLS sigue siendo en gran medida el material de referencia dentro de los equipos de Fórmula Uno y el mundo de las carreras. Pero industrias como la marina y la automotriz buscan soluciones de producción más rentables. El SLS de grafito es probablemente un 30% más rentable que el carbono.

También hemos trabajado en una serie de polímeros ligeros en los que estamos tratando de encontrar materiales nuevos e innovadores para mantenernos un paso por delante de la competencia.

Actualmente estamos trabajando en un nuevo material SLS ultraligero, incluso más ligero que nuestro carbono. Con tal impulso para mejorar el rendimiento de los vehículos híbridos y eléctricos, el ahorro de peso se ha convertido en una consideración clave para muchos de los diseñadores e ingenieros con los que trabajamos. Queremos continuar brindando soluciones de fabricación aditiva para enfrentar estos desafíos.

¿Qué pasa con los materiales compuestos?

Hay mucho trabajo en el mercado de herramientas compuestas en este momento. Y nuevamente, eso se remonta a lo que estaba diciendo sobre el impulso para hacer las piezas más livianas y más eficientes.

Tantas piezas que se fabricaron con metal ahora se consideran fabricadas en fibra de carbono. Por lo tanto, estamos ejecutando deliberadamente una serie de materiales y tecnologías para respaldar la industria de los compuestos.

Esto incluye mandriles solubles y de extracción de impresión 3D, moldes SLA de cerámica, materiales FDM de alta temperatura y plantillas y accesorios. Consideramos que el mercado de los compuestos se adapta naturalmente a la fabricación aditiva y hemos establecido una serie de asociaciones de trabajo técnico.

¿Cómo describiría el panorama actual de las oficinas de servicios de AM?

Existe una amplia gama de diferentes tipos de oficinas de servicios en este momento. Pero debido a que las barreras de entrada para la impresión 3D son tan bajas, puede gastar algunos miles de libras en un par de máquinas FDM de escritorio y, de repente, tiene una oficina de servicios.

Pero creo que, en general, eso es bueno para la industria. La competencia es la clave para impulsar la industria, ya que impulsa el desarrollo y la innovación.

Hay algunas oficinas excelentes muy bien establecidas por ahí. Pero hay muy pocas oficinas, si es que hay alguna, que estén haciendo lo que hace Graphite AM. Somos únicos en el Reino Unido en términos de nuestro conocimiento técnico y producción de nuestros propios polvos SLS.

En el futuro, creo que habrá muchas fusiones y adquisiciones en los próximos años. En gran parte impulsado por el sector aeroespacial. Bloquear un proceso de AM desde la obtención del material hasta la producción es clave para las piezas aprobadas por vuelo. Es probable que esto genere un gran movimiento dentro de la industria durante los próximos años.

El futuro parece muy brillante para aquellas oficinas que pueden hacerse un hueco y seguir cumpliendo.

¿Puede compartir alguna historia de éxito en la que haya tenido la suerte de trabajar?

Un caso de estudio reciente es el de Nifco, un gran proveedor de componentes automotrices. Con el impulso hacia la electrificación y el alejamiento de los motores de combustión tradicionales de gasolina y diésel, la necesidad de ahorrar peso y mejorar la eficiencia de los sistemas de refuerzo eléctrico es muy frecuente en este momento.

Así que hemos estado trabajando con Nifco en un soporte de motor liviano, una pieza que tradicionalmente se mecaniza a partir de aluminio. Hemos trabajado con el equipo de I + D para producir una pieza más liviana y rentable que se pueda imprimir en Graphite SLS. Es el primer soporte de motor impreso en 3D de su tipo y la respuesta ha sido muy buena.

Otra es con FT Technologies, una empresa que produce UAV y sensores ambientales para operar en algunos de los entornos más inhóspitos del mundo. Querían un material que fuera extremadamente ligero y duradero, ya que el sensor ambiental estaba dirigido al mercado de vehículos aéreos no tripulados.

El proceso comenzó hace aproximadamente un año. Comenzamos con algunos diseños conceptuales y producimos varios prototipos. La belleza de la impresión 3D es que puede modificar un diseño, desarrollar las piezas y llevar un producto al mercado mucho más rápido que con los métodos tradicionales.

Después de algunas reuniones de diseño y un par de cambios en el archivo original, el componente se lanzó en septiembre del año pasado. Esa parte ahora ha pasado a producción y las primeras 100 unidades se enviaron para evaluar el mercado, la respuesta fue fantástica y un gran ejemplo del uso de la impresión 3D para la creación de prototipos hasta la producción.

Para obtener más información sobre Graphite, visite: https://graphite-am.co.uk/