Entrevista con expertos:Dunlop Systems and Components Mark Statham sobre la adopción de la impresión 3D para herramientas

Las plantillas, los accesorios y otras herramientas auxiliares forman la columna vertebral de cualquier piso de producción. Sin embargo, no es raro que estas herramientas tarden semanas en producirse, lo que provoca cuellos de botella en el flujo de trabajo de producción.

Para superar esto, las empresas están adoptando cada vez más la impresión 3D para acelerar la fabricación de herramientas. La empresa británica de fabricación de automóviles, Dunlop Systems and Components, es una de esas empresas.

Dunlop integró la tecnología de impresión 3D compuesta de Markforged en su negocio a finales de 2018. Avance rápido nueve meses, y la empresa ahora imprime piezas y prototipos de herramientas en 3D en solo unos días.

En la entrevista de expertos de esta semana, Mark Statham, gerente de producción e ingeniería de Dunlop, se une a AMFG para discutir el proceso de adopción de la impresión 3D y cómo la tecnología está ayudando a optimizar áreas de los procesos de producción de la empresa.

¿Podría contarme un poco sobre los sistemas y componentes Dunlop?

Dunlop Systems nació de la empresa Dunlop original en la década de 1960 y comenzó a producir todo tipo de sistemas de suspensión. Esto comenzó con el mini Metro y luego, progresivamente a lo largo de las décadas, introdujimos la suspensión neumática en las plataformas de diferentes fabricantes de vehículos, incluidos camiones Land Rover, GM, Isuzu y Renault, así como vehículos especiales.

Más recientemente, hemos entrado en mercados de nicho más pequeños, por ejemplo, entramos en el mercado de ambulancias (Renault, LDV) y el mercado de acceso para sillas de ruedas, donde hay vehículos que pueden acomodar sillas de ruedas.

En 2014, nos mudamos a una instalación especialmente diseñada y esto creó una oportunidad para lanzarnos a nuevos mercados bajo la marca Dunlop Systems.

¿A qué tipo de clientes e industrias atiende Dunlop?

Atendemos principalmente a la industria automotriz. Por ejemplo, fabricamos suspensiones de vehículos para todos los Land Rover, Discoveries, etc. de alta gama y también fabricamos vehículos especializados Renault y Dennis.

También servimos a la industria ferroviaria; Bombardier es uno de nuestros clientes. Uno de los productos que producimos para este sector son las válvulas.

Tenemos algunos clientes que compran nuestros productos y los utilizan para mover maquinaria para poder levantar maquinaria en el aire, en suspensión neumática y muévelo con bastante facilidad.

Nuestros productos también se utilizan en el sector industrial tanto para la supresión de vibraciones como para el movimiento. Una aplicación inusual es el uso de fuelles retorcidos para atracciones de feria, por lo que prestamos servicios a una amplia gama de sectores.

¿Qué motivó la decisión de la empresa de considerar la fabricación aditiva?

Dunlop recibe consultas e interés de nuevos clientes por instalar nuestros sistemas de suspensión neumática (ECAS) en sus vehículos. Los clientes necesitan plazos de entrega más cortos, desde la concepción hasta el SOP y, como resultado, era necesario acelerar todas las partes del proceso de diseño y fabricación.

Las restricciones presupuestarias son bastante estrictas porque estamos tratando de respaldar nuestro programa de clientes sin gastar de más. También estábamos tratando de financiar nuevos trabajos de desarrollo para atraer más clientes nuevos. Entonces, cuando me enviaron a estudiar la impresión 3D, pensé que nos ayudaría a ahorrar dinero y quizás también a generar nuevos negocios. Ahí es donde entramos por primera vez en la impresión 3D.

Cuando se trató de proponer la idea de aditivo, ¿fue difícil conseguir la aceptación al principio o estuvo toda la empresa a bordo desde el principio?

Los ingenieros de nuestro departamento de ingeniería de diseño ya habían echado un vistazo a la impresión 3D unos años antes.

Tenemos nuestras propias instalaciones de prueba donde diseñamos y construimos suspensiones y luego las sometemos a una prueba de resistencia. Evidentemente, estas suspensiones deben durar un millón de millas. Se colocan en altas tasas de resistencia a alta frecuencia y alta velocidad y permanecen allí durante aproximadamente dos semanas, lo que simula la vida útil de la unidad de suspensión.

Cuando nuestros ingenieros estudiaron la impresión 3D por primera vez, descubrieron que no podían lograr ese tipo de vida útil con los materiales disponibles. Pero no habíamos descartado la tecnología.

El año pasado, mi director se acercó a mí y me preguntó si participaría en un seminario en línea para ver si podíamos usar la impresión 3D y cómo hacerlo. El seminario, dirigido por Markforged, mostró la tecnología y los materiales que tenían y, lo que es más importante, cómo otros la han utilizado. Fue entonces cuando pensé que la impresión 3D también podría ser beneficiosa para nosotros.

Pero para realmente hacer un caso comercial, tuve que examinar qué piezas debían ser reparadas, qué necesitaba una revisión o reemplazar y luego poner una hoja de cálculo junto con lo que nos costaría.

Algunas piezas se reemplazan anualmente, otras se reemplazan cuando se rompen. Quedó claro que tener una impresora 3D a bordo no reemplazaría por completo todas las herramientas porque tenemos algunas herramientas de alto impacto, alta temperatura y uso intensivo.

Pero nos iba a proporcionar la opción de reemplazo. Teniendo en cuenta los costos de adquisición de la impresora y los costos mensuales de funcionamiento, calculé que veríamos fácilmente el retorno de la inversión en dos años.

Recopilé una lista de alrededor de 100 piezas de herramientas, que pensé que podríamos reemplazar y que debían reemplazarse, o que no podíamos permitirnos reemplazar. Basándonos en eso, pudimos justificar el gasto.

Aproximadamente tres semanas después, recibimos nuestra impresora y recibimos el reembolso en seis meses.

¿Cómo era el proceso de implementación de la tecnología en los primeros días?

Cuando llegó la impresora 3D, estábamos en funcionamiento en aproximadamente una hora. Comenzamos revisando la lista de nuestros criterios más importantes.

No queríamos que se ejecutara de la noche a la mañana en ese momento. Queríamos mantener las cosas simples y centrarnos en las herramientas simples que estaban en la lista de prioridades.

Por ejemplo, tenemos elementos de suspensión de alta calidad que van en vehículos de alta gama como Bentleys, Audis y Porsches. Uno de nuestros principales clientes compra nuestros módulos y agrega sus propios componentes para crear un puntal de aire completo.

Debido a que estos son componentes de vehículos de alta calidad, tenemos herramientas de nailon para mantenerlos en su lugar durante nuestro proceso para proteger las piezas. Estas herramientas de nailon se desgastan, se ensucian y no son muy atractivas, por lo que las piezas de nailon de repuesto fueron los primeros artículos que imprimimos. Reemplazamos el nailon blanco con Black Onyx de Markforged.

Eso fue bien recibido porque recibimos piezas de inmediato en cuestión de horas. Normalmente, si necesitamos reemplazar una pieza, primero debemos encontrar el dibujo, enviarlo a cotización y esperar a que regrese la cotización del fabricante de herramientas, lo que puede llevar días.

Solo conseguir el papeleo para levantar la orden tomó alrededor de una semana a dos semanas. Luego, para que ellos hagan la pieza, dependiendo de lo compleja que sea, podría tomar otra semana.

Está buscando un tiempo de respuesta de un mínimo de dos semanas, mientras que nosotros imprimíamos las piezas a diario. Fue entonces cuando nuestros colegas en el taller realmente vieron los beneficios de la impresión 3D.

Las primeras piezas impresas fueron piezas muy simples. Luego comenzamos a revisar las partes y aprendimos cuán ligeras, pero al mismo tiempo cuán fuertes, eran las partes impresas en 3D. Eso abrió una amplia gama de herramientas que podríamos reemplazar.

Fue muy bien recibido en la primera semana; el taller obtenía piezas en días y horas, en lugar de semanas. Y debido a que somos estándar IATS, el departamento de calidad tarda más en inspeccionar la pieza que en nosotros para imprimirla.

Dijiste que empezaste simplemente. ¿Ha evolucionado su uso de la impresión 3D durante los nueve meses que ha tenido la impresora 3D?

Si. Ahora podemos hacer piezas y herramientas muy complejas y hemos desarrollado métodos para unir dos piezas impresas en 3D.

Tenemos muchos pequeños clientes especializados que producen vehículos con acceso para sillas de ruedas. Hemos desarrollado asociaciones con estas empresas y parte de esto es para respaldar sus presupuestos relativamente pequeños. Otros clientes más pequeños estaban recibiendo herramientas que habíamos utilizado de herramientas obsoletas; no se veía atractivo, pero aun así hizo su trabajo.

Ahora, para esos clientes, podemos imprimir en 3D piezas de sujeción de trabajo muy complejas que se ajustan perfectamente a sus piezas y protegen sus piezas mejor que antes. Eso también significa que podemos entregarles la pieza más rápidamente, con menos riesgo de dañarla, porque ahora es una herramienta de ingeniería adecuada.

También estamos experimentando con diferentes técnicas de unión. Por ejemplo, debido a que moldeamos todos nuestros productos internamente, nuestro producto debe expandirse antes de pasar al proceso de moldeo.

Tenemos una máquina de expansión en el taller que nos costó alrededor de £ 14,000 para desarrollar internamente. Lo llamamos "el cohete" porque tiene unos dos metros de largo y unos dos metros de alto. Apunta en ángulo hacia el operador, por lo que el operador puede cargar y descargar el producto con bastante facilidad. Pero el área de trabajo real tiene solo medio metro de largo. Pero es todo el accionamiento de esa máquina lo que hace que el producto se expanda.

Para el área de trabajo, ahora imprimimos en 3D un tubo de medio metro y está impreso en seis partes diferentes que unimos.

Hicimos la primera prueba de expandir un producto en este tubo de medio metro en lugar de en la máquina más grande. Pero este dispositivo prototipo cuesta solo £ 600, una fracción del costo.

Dado que ahora somos proveedores de un nuevo fabricante de automóviles, es probable que necesitemos unas seis de estas máquinas. Si esto funciona, podemos ahorrar mucho dinero.

Una de las cosas que las empresas nos dicen a menudo es su necesidad interna de experiencia en AM para poder adoptar con éxito la tecnología. ¿Fue este un problema al que se enfrentó?

Tenemos cinco personas en mi equipo y nuestro departamento administra y mantiene la impresora 3D. Todos en nuestro departamento se dieron cuenta rápidamente de la tecnología y estamos probando cosas diferentes.

Otros departamentos se están acostumbrando lentamente a la tecnología. Por ejemplo, imprimimos algunos calibres para nuestro departamento de calidad. El departamento de calidad debe verificar que ciertas partes estén dentro de la tolerancia. Dado que no son muy críticos, hemos impreso en 3D algunos medidores para ellos. Por lo tanto, nuestro departamento de calidad ha incorporado algunas de estas herramientas impresas en 3D.

También hemos producido algunos prototipos de piezas para nuestro equipo de diseño. Las piezas de prototipo son normalmente muy caras porque debe mecanizarlas con acero macizo o aluminio macizo.

En la suspensión neumática de un vehículo, normalmente tiene polainas, que impiden que las piedras golpeen la suspensión y rompan la bolsa de aire. Esta polaina se apoya en los puntales mediante un collar de plástico. Como es un prototipo, no se puede moldear porque nadie diseñaría un molde para un prototipo. Podría haberse mecanizado a partir de un sólido, pero el diseño es tan complejo que probablemente se necesitaría una máquina CNC especializada.

Como resultado, imprimimos en 3D algunos prototipos de collares y, debido a que se trata de impresión 3D, podemos lograr la tensión requerida porque necesita girar y moverse con un vehículo. Ha tenido bastante éxito.

Sin embargo, cuando está mirando potencialmente 50.000 vehículos al año, es decir 100.000 de estos productos, todavía no está en nuestro ámbito de posibilidad, porque solo tenemos una impresora. Actualmente no somos una empresa de fabricación 3D.

Así que ahora el equipo de diseño todavía está estudiando moldear estas piezas y conseguir un moldeador de plástico. La impresión 3D ha funcionado bien para el desarrollo, pero sigue siendo un proceso lento.

¿Cuál es la visión de Dunlop para la tecnología en el futuro? ¿Cree que su uso de la impresión 3D se expande a otras aplicaciones?

Actualmente, nos estamos enfocando en las herramientas porque necesitamos recrear completamente una nueva línea de herramientas dentro de los próximos 12 a 18 meses. Estamos en el proceso de diseñar esto con impresión 3D.

Tenemos todos los diseños actuales, que funcionaron bien para nuestra línea actual. Con la impresión 3D, necesita hacer una ligera conversión para hacer que la pieza sea más fuerte en ciertas áreas y ahora podemos agregar fibra de carbono. Así que ese es nuestro enfoque por ahora.

Sin embargo, debido a que diseñamos piezas de suspensión de la década de 1960, todavía tenemos clientes que las compran. Entonces, la industria del tren compra nuestras válvulas niveladoras de diseño antiguo. Se trata de un elemento del cuerpo que utiliza un sistema de palanca básico para mover el aire de una parte del tren a la otra, de modo que se incline en las curvas. Lo utilizan clientes como Virgin Trains y Bombardier.

Esta pieza se diseñó en la década de 1960 y principios de la de 1970. La fundición original, que es de aluminio, se está desgastando, por lo que estamos tratando de restaurar esa fundición, que es bastante cara. Pero también existe la opción de imprimir en 3D el cuerpo para que luego utilice el sistema. Esa es una posibilidad. Sin duda, necesitaremos más impresoras para eso.

Otra cosa que estamos analizando es si podemos reciclar algunos de nuestros productos porque los moldes están envejeciendo.

¿Qué le depara el próximo año a Dunlop?

Va a ser un año muy ajetreado para nosotros, ya que se acerca el lanzamiento de una nueva plataforma de vehículos eléctricos. También debemos respaldar nuestro creciente negocio en sistemas ECAS para la acreditación IATF 16949 lograda por otros OEM. Además, nos centraremos en el importante mercado secundario, que ha sido un modelo de negocio para nosotros desde hace mucho tiempo.

El enfoque de nuestra empresa estará en la producción de alto volumen de OEM, la producción de posventa más pequeña y el mayor desarrollo de nuestra gama industrial de componentes antivibración.

Con respecto a la impresión 3D, estamos trabajando demasiado en nuestra impresora 3D, no ha dejado de funcionar. Por eso, también buscamos comprar una impresora nueva y más grande. Eso significa que tendremos dos impresoras en funcionamiento, lo que nos dará más rendimiento.

Para obtener más información sobre Dunlop Systems, visite: https://www.dunlopsystems.com/