¿Cómo se integra la impresión 3D en una gran empresa?

Como impresión 3D se está adoptando cada vez más como una herramienta que se utiliza más allá de la creación rápida de prototipos, las empresas estarán ansiosas por aprender cómo incorporarlo de manera efectiva. Sin embargo, es posible que una empresa no quiera o no pueda saltar inmediatamente a la fabricación aditiva (AM) completa de piezas finales.

El nacimiento de AM en Caterpillar

La historia de la impresión 3D en Caterpillar refleja, de alguna manera, la propia historia de DelVecchio con la empresa. “En 1991 obtuvimos nuestra primera máquina de estereolitografía”, explicó DelVecchio. “Fue en nuestro laboratorio de creación rápida de prototipos. Creamos este laboratorio de creación rápida de prototipos que existe desde hace años. La mayoría de nuestros ingenieros vieron nuestro laboratorio de creación rápida de prototipos y lo utilizaron. No era una tecnología que mucha gente pudiera obtener de otra manera. Entonces, encajamos, hicimos visualizaciones, hicimos algunos modelos hermosos. Estaba a mi alrededor, y todavía lo está por más de 25 años.

Sin embargo, con el tiempo, Caterpillar buscó expandir el uso de AM en todo el negocio de manera más amplia, particularmente a medida que la tecnología maduraba. "No hay nada de malo en la visualización y creación rápida de prototipos, pero lo que decidimos que era realmente crítico era usar un aditivo para pasar al siguiente nivel desde una perspectiva de innovación", dijo DelVecchio a la audiencia de AMUG.

La pregunta para ella, sin embargo, era "¿Cómo diablos haces eso cuando tienes a todos estos empleados, alrededor de 100,000 empleados por todas partes?"

Impresoras nómadas, concursos de diseño y cumbres AM

Dado que Caterpillar tiene una presencia global tan grande, DelVecchio explicó que la respuesta era comenzar de a poco, una estrategia que la compañía ha aprendido a implementar cuando comenzó a fabricar máquinas gigantes y costosas que deben resistir de manera confiable después de horas de intenso trabajo en el mercado. campo. Esto significa lanzar programas piloto de prueba y trabajar con los primeros en adoptar productos antes de su implementación generalizada.

Esto resultó en el “Programa de impresora nómada”, como lo llamó DelVecchio. Un ejecutivo con visión de futuro de Caterpillar ordenó al equipo de DelVecchio que comprara sistemas AM sin preocuparse por el retorno de la inversión, lo que llevó a la compra de seis máquinas industriales, incluidas uPrints, Fortus 250s, una impresora Objet y una HD Max.

Las impresoras se entregaron a las instalaciones de fabricación de Caterpillar en todo Estados Unidos, donde los ingenieros locales recibieron permiso para experimentar con la tecnología de la forma que quisieran. Aunque DelVecchio dijo que hubo algunos éxitos del programa, también hizo que los ingenieros la llamaran y le preguntaran:"Oye, Stacey, ¿qué quieres que imprimamos con tu impresora?"

Para educar más formalmente a los empleados e ingenieros de Caterpillar sobre la tecnología, la compañía organizó una cumbre de AM, compuesta de sesiones y presentaciones que fueron diseñadas para que los equipos pensaran más seriamente en la tecnología. DelVecchio dijo que este año evolucionará hacia un enfoque más directo de la FA con la introducción de talleres de "Diseño para aditivos", en los que los miembros del equipo de Caterpillar que ya comprenden la necesidad de la tecnología comenzarán a trabajar en el diseño real de la FA con el fin de resolver problemas específicos.

Para involucrar aún más a sus empleados en esta mentalidad, Caterpillar organizó un concurso de diseño, pidiendo a los ingenieros que fueran más allá de las plantillas y accesorios impresos en 3D y, en cambio, se centraran en las piezas finales que se mejorarían con AM. El diseño ganador fue una válvula de retención de bola que combinó varios componentes de un ensamblaje en una sola pieza metálica impresa en 3D. Esta iniciativa se ampliará este año a cuatro o cinco concursos diferentes.

La fábrica de AM

Desde sus inicios hace 25 años, el laboratorio de creación rápida de prototipos también ha evolucionado. El año pasado, Caterpillar cortó oficialmente la cinta en su fábrica de fabricación aditiva. El sitio está ubicado en el Centro de Investigación y Desarrollo Global de Caterpillar en Mossville, Ill. Esta instalación proporciona al grupo de innovación de AM acceso e inspiración del grupo de I + D, pero también expone la fábrica de AM al público y a los ejecutivos que visitan las instalaciones con regularidad.

La fábrica cuenta con 10 impresoras 3D industriales, incluida una impresora 3D Carbon M1 y una MicroFoundry. Durante los primeros seis meses, la tecnología de impresión 3D de Caterpillar estaba abierto a los empleados de forma gratuita, hasta que la novedad de los servicios de impresión 3D gratuitos provocó un aumento innecesario de la demanda. Esto llevó a un modelo de solo material.

"Luego, optamos por un modelo solo de material, que personalmente creo que es bueno si estás al principio del viaje", dijo DelVecchio. “Hace que la gente tenga un poco de piel en el juego. El costo del material es solo de centavos, pero no es el costo total ". La instalación ahora cobra un "costo total", que representa la mano de obra posterior al proceso, el alquiler que paga la fábrica y el costo de la máquina.

El futuro de la AM en Caterpillar

Hasta ahora, AM ya ha comenzado a tener un impacto en Caterpillar, y DelVecchio espera que ese impacto aumente. A través de su subsidiaria Solar Turbines, Caterpillar está fabricando su primera pieza final, un remolcador de combustible con una geometría única. Las herramientas de superficie y los prototipos también han sido impresos en 3D por la empresa. Con su M1, Caterpillar pudo imprimir en 3D una arandela elastomérica para su negocio de posventa, que según DelVecchio no solo es esencial para la empresa en general, sino que también desempeñará un papel importante en su estrategia de AM en el futuro.

En un proyecto, Caterpillar imprimió en 3D 36 eslabones de cadenas diferentes antes de pasar a la producción final, lo que ahorró $ 160 000 en tiempo y mano de obra.

“[El negocio de posventa que tenemos] es parte integral de nuestro modelo comercial”, dijo DelVecchio. “Daremos soporte al equipo 25 años después de que deje de producirse, y algunas de nuestras piezas están en producción durante mucho tiempo. No es inusual para nosotros apoyar algo que fue diseñado hace 50 años ".

Para abordar de manera efectiva este y otros aspectos del negocio, la compañía está considerando digitalizar parte de su inventario con escaneo 3D y, en última instancia, crear un inventario virtual. Sin embargo, todavía queda trabajo por hacer en ese frente.

Caterpillar también está buscando asociaciones para promover su entrada en el espacio AM. Esto incluye su reciente asociación con FIT AG, que verá a las dos empresas trabajar juntas en el transcurso de un contrato de tres años para imprimir en 3D piezas de aluminio y titanio. Más allá de FIT AG, Caterpillar está buscando proveedores, universidades y otras organizaciones que puedan impulsar su innovación de AM.

DelVecchio cree que la inversión de Caterpillar en AM hará que la empresa sea más flexible, permitiendo la innovación incluso en las máquinas más grandes. Sin embargo, antes de dar el salto a las piezas finales, la empresa tomó un largo camino para llegar allí. Entonces, una lección para otras grandes empresas que estén considerando una implementación más amplia de la tecnología podría ser pensar en grande, comenzar de a poco y actuar rápido.

Créditos:Más sobre impresión 3D en CATERPILLAR.