5 factores que debe tener en cuenta al pasar a la producción de AM

La impresión 3D es una de las tecnologías clave que lidera el cambio en la fabricación. Pero para aprovechar al máximo su potencial en la producción, las empresas deben establecer la infraestructura adecuada para la fabricación aditiva (AM).

Desde la repetibilidad hasta la automatización, exploramos cinco pilares clave que respaldan el paso de la impresión 3D a la producción de piezas finales y qué soluciones pueden ayudar con la transición.

1. Trazabilidad

La trazabilidad es actualmente una de las preocupaciones clave que enfrentan las empresas que adoptan la fabricación aditiva para la producción.

En la fabricación, la trazabilidad significa la capacidad de rastrear cada pieza y producto a lo largo del proceso de fabricación, desde el momento en que las materias primas ingresan a la fábrica hasta el momento en que se envían los productos finales.

Con regulaciones, informes y requisitos de control de calidad que entran en juego, particularmente para industrias como la aeroespacial y médica, la falta actual de trazabilidad en todo el ecosistema de AM y la cadena de suministro debe abordarse si se quiere adoptar ampliamente la AM. como una tecnología de fabricación viable.

Un desafío para esto es la capacidad de rastrear el material reutilizado. Por ejemplo, en el PBF metálico, después de que se completa el proceso de impresión, una cierta cantidad de polvo metálico permanece sin fundir y se puede tamizar y luego mezclar con un nuevo polvo en una proporción específica.

El proceso de reutilización del material debe ser visibles y rastreables, de modo que los usuarios finales puedan estar seguros de que están utilizando materiales de alta calidad para construir piezas críticas.

Además, la trazabilidad de los lotes es esencial para garantizar que las piezas de cada lote cumplan con las normas de seguridad. o estándares de calidad.

Actualmente, la mejor manera de lograr la trazabilidad es mediante el uso de soluciones digitales, como Manufacturing Execution System (MES), software que administra y controla cada paso en el flujo de trabajo de producción de AM.

La trazabilidad de un extremo a otro, habilitada por el software MES, puede establecer procesos de gestión de la calidad más efectivos mediante el análisis de datos y las herramientas de inteligencia empresarial.

Ser capaz de rastrear exactamente lo que ha sucedido con sus piezas 3D y cuándo, a lo largo del ciclo de vida del producto, agrega un nuevo nivel de calidad de proceso para AM, ya que las empresas pueden revisar fácilmente los datos clave y optimizar los procesos. cuando surgen errores o fallas.

Establecer operaciones de AM rastreables es el primer paso hacia el uso de la tecnología para la producción, ya que ayuda a garantizar la transparencia y la responsabilidad en toda la cadena de suministro y a demostrar que los productos cumplen con ciertos estándares o cumplir con las regulaciones de la industria.

2. Repetibilidad

La repetibilidad, la capacidad de producir una pieza o componente que sea el mismo cada vez, es otro factor crucial para lograr la producción con AM.

La mayoría de las tecnologías de AM requieren una configuración de construcción integral para garantizar la pieza completa el proceso de impresión y puede someterse a un procesamiento posterior. 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.

Establecer 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 implica tres pasos:el primero es la planificación de la construcción mediante simulación; el segundo es el seguimiento del proceso de impresión durante el proceso; y finalmente, el uso de los datos recopilados para detectar desviaciones durante el proceso de impresión y ajustar el sistema para compensarlas.

En última instancia, lograr la repetibilidad requerirá una estrecha integración de hardware y software. Además de eso, los fabricantes deben tener un conocimiento profundo del equipo de AM, las variables clave que intervienen en el proceso, cómo esas variables pueden variar y cómo calibrar el equipo.

Si bien esto, por supuesto , implica una curva de aprendizaje pronunciada, tener este conocimiento es vital para imprimir piezas en 3D con resultados confiables y consistentes.

3. Precisión de la pieza

A medida que el uso de AM está creciendo más allá de los modelos cosméticos, existe un enfoque creciente en la precisión dimensional. El término precisión describe qué tan cerca se ajusta la salida de un sistema de fabricación a una tolerancia dentro de un rango dimensional especificado.

Cuando AM estaba en su etapa inicial y se usaba principalmente para la creación de prototipos, la precisión no importaba mucho. Hoy, sin embargo, se requiere mucho más de los sistemas AM. Producen rutinariamente prototipos funcionales, accesorios y piezas de uso final que deben cumplir con los mismos estándares de precisión estrictos asociados con los métodos de fabricación tradicionales, como el mecanizado, el moldeo por inyección y la fundición.

La precisión dimensional general es primordial si estos Las ayudas para la fabricación y los productos terminados deben funcionar correctamente.

Dado el impulso de la impresión 3D en aplicaciones funcionales exigentes, es importante considerar si un sistema de impresión 3D puede producir piezas que mantengan la tolerancia y pueda hacerlo repetidamente.

4. Automatización

La automatización es otro paso en el camino hacia la escalabilidad y la preparación para la producción de AM. La automatización, que se logra a través de una combinación de hardware y software, así como robótica, sensores y redes, garantiza procesos más optimizados como parte de un ciclo de producción digital de extremo a extremo.

Para los fabricantes, incorporando sistemas de automatización en las líneas de producción de AM puede conducir a una mayor eficiencia, por ejemplo, mediante la sustitución de procesos manuales y el establecimiento de sistemas avanzados de seguimiento y análisis.

Se pueden lograr diferentes niveles de automatización a lo largo del flujo de trabajo de AM. En la etapa de diseño, actualmente existen soluciones que ayudan a automatizar algunas partes del proceso de diseño, como la generación de soporte.

Además, las herramientas de diseño, como la optimización de topología, están evolucionando para ayudar a generar y validar los mejores diseños para una aplicación determinada y requisitos de ingeniería.

En la etapa de producción, hay una oportunidad para optimizar la planificación y la gestión de la producción con la ayuda del software MES. Dicho software reemplaza los procesos que requieren mucha mano de obra, como la gestión manual de pedidos y la gestión de proyectos, mediante el uso de una única plataforma digital.

Además, el posprocesamiento AM ha sido durante mucho tiempo la etapa menos automatizada de toda la línea de producción AM. Esto está cambiando ahora, con la introducción de sistemas de posprocesamiento orientados a la limpieza automatizada, la eliminación de polvo, la eliminación de soportes y el teñido de las piezas impresas en 3D.

Tener sistemas automatizados de posprocesamiento también abre la puerta a un mayor grado de repetibilidad con AM. Dado que casi todas las piezas impresas en 3D requerirán algún tipo de posprocesamiento, es fundamental garantizar que un sistema de posprocesamiento pueda ofrecer resultados repetibles, y la automatización impulsada por software proporciona una de las soluciones.

La introducción de la automatización en todas las etapas del flujo de trabajo de AM finalmente reducirá el costo total de la impresión 3D, expandiendo su alcance a una gama más amplia de aplicaciones.

5. Verificación y cumplimiento normativo

El último elemento que sustenta la transición a la producción con AM es la capacidad de verificar el rendimiento de sus piezas impresas en 3D.

Un proceso AM verificado permite a los fabricantes saber que las propiedades químicas, mecánicas y, para las piezas metálicas, metalúrgicas, así como las geometrías complejas, se pueden lograr de manera consistente dentro de los límites de especificación.

Para lograr la verificación, es fundamental comprender y aplicar los estándares de AM actualmente disponibles desarrollados por ISO, ASTM y otros organismos de normalización.

Si bien se están desarrollando estándares para los procesos de impresión 3D (hasta ahora hay 22 estándares publicados por ASTM y 15 por ISO), muchos de los estándares críticos aún están en desarrollo.

Por ejemplo, el método actual de aseguramiento y verificación de la calidad consiste en probar las piezas finales, lo que requiere tiempo y recursos adicionales. Para superar este problema, la industria necesita desarrollar procesos integrales de certificación de piezas que permitan un mejor control de calidad en tiempo real.

Hacer la tarea más difícil es el hecho de que los procesos de certificación difieren según la industria y la aplicación. . Cómo y cuándo se realizan las pruebas para la certificación es un área que deberá especificarse en cualquier proceso de estandarización.

Dicho esto, la colaboración con expertos y adoptantes exitosos, como proveedores de servicios establecidos, es un paso crucial hacia adquiriendo conocimientos sobre las normativas y los procedimientos de verificación más actuales que necesita para integrar con éxito la impresión 3D en su entorno de producción.

Transición exitosa a producción con impresión 3D

La verdadera producción con impresión 3D solo comienza cuando las cinco piezas se unen. Si bien hemos analizado cada uno de ellos por separado, los elementos a menudo se superponen y se complementan entre sí.

Por eso es importante pensar y actuar de manera integral al integrar la AM en su producción. Puede comenzar explorando las tecnologías disponibles, priorizando aquellas que funcionarán mejor para sus necesidades, juntando gradualmente todas las piezas.

Si bien el cambio no ocurrirá de la noche a la mañana, los beneficios que brinda le permitirán desbloquear nuevos mercados y modelos comerciales, impulsando el futuro de la fabricación digital con la impresión 3D.