Fabricación aditiva vs. sustractiva: Desbloqueando el futuro de la producción

Con la fabricación aditiva —como la impresión 3D— creciendo en adopción, especialmente en industrias de alta tecnología como aeroespacial, hablamos con Ray Bagley, Director de Gestión de Producto en Spatial para entender esta fascinante tendencia.

En esta entrevista, Ray examina cómo la manufactura sustractiva —el pilar de procesos manufactureros por décadas— difiere de la fabricación aditiva y qué ofrece esta en términos de nuevos beneficios y retos.

Entrevistador: Empecemos clarificando la principal diferencia entre manufactura aditiva y sustractiva.

Ray Bagley: En sustractiva, empiezas con un bloque de material y le quitas material poco a poco hasta alcanzar la forma final. La remoción puede hacerse por fresado, torneado, taladrado, erosión, rectificado, o martillo y cincel.

En fabricación aditiva, empiezas de la nada y añades material poco a poco —solo en los lugares deseados— hasta alcanzar la forma final. Hay muchas tecnologías aditivas distintas, pero típicamente una sola máquina usa solo una de ellas.

Ejemplos de manufactura sustractiva

Entrevistador: ¿Podrías dar ejemplos específicos de manufactura sustractiva?

Ray Bagley: El ejemplo más común es el mecanizado. Un fresadora CNC tiene una herramienta rotativa y corta metal. Y CNC (Control Numérico Computarizado) permite programarlo por computadora para hacer formas complejas y repetibles. El fresado es la operación sustractiva más común.

El torneado con torno, donde giras la pieza contra una herramienta fija, es la segunda forma más común de manufactura sustractiva, mientras que erosión y rectificado se usan para remover cantidades menores de material. Hay muchos enfoques y métodos sustractivos, pero fresado y torneado son los más comunes.

Beneficios de la FABRICACIÓN ADITIVA

Entrevistador: ¿Cuáles son los mayores beneficios que da la fabricación aditiva que la sustractiva no?

Ray Bagley: En manufactura sustractiva, el aire cuesta dinero. Es decir, cualquier lugar donde se deba quitar material del stock original cuesta tiempo de ciclo y, por tanto, dinero.

La complejidad está limitada a lo que puede removerse; es bastante fácil diseñar formas que no pueden hacerse con ninguna combinación de métodos sustractivos.

En aditiva, la complejidad (y el espacio vacío) es gratis pero el material es caro. Formas orgánicas, pasajes internos, reticulados y muchas otras formas aptas para impresión, pero que no pueden mecanizarse.

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Entrevistador: ¿En qué situaciones tiene sentido usar cada una?

Ray Bagley: La aditiva es mejor cuando tienes un diseño disperso —como un reticulado o esqueleto— con baja ratio de material a volumen total o formas muy complejas y difíciles o imposibles de mecanizar.

La sustractiva es mejor cuando la cantidad de material a remover del stock es relativamente poca. Un bloque con unos pocos agujeros o características es típicamente mucho más barato de mecanizar que de imprimir.

Problemas de la fabricación aditiva

Entrevistador: ¿Qué obstáculos debe superar la fabricación aditiva para usarse más ampliamente?

Ray Bagley: Predictibilidad y control.

Predictibilidad

Hoy es difícil para alguien comprar una impresora 3D y empezar a imprimir piezas de forma fiable. Debes aprender a preparar correctamente piezas para impresión, aplicar soportes, imprimir sin defectos mayores, minimizar postprocesado y controlar las propiedades físicas del resultado.

La mayoría pasa por mucha experimentación o impresiones fallidas antes de poder imprimir nuevos diseños de forma fiable. Cada vez más de esta pericia debería integrarse en software, lo que acortaría el tiempo antes de alcanzar uso productivo para una máquina o proceso nuevo y aumentaría la productividad de máquinas establecidas.

Control de material

Control de proceso y material es otro. Si compras un bloque de titanio Ti-6Al-4V y lo mecanizas en una pieza, sabrás —con alto nivel de confianza— qué esperar de las propiedades mecánicas de ese material.

Pero si compras el mismo material en polvo e imprimes una pieza, las propiedades finales del material —considerando los múltiples ciclos de fusión durante la impresión, porosidades, y más— son drásticamente más inciertas.

Caracterizar y estandarizar todos estos efectos de proceso en propiedades de material es clave para llevar la fabricación aditiva al mainstream manufacturero.