Por qué la fabricación aditiva está revolucionando la producción:beneficios clave

Fabricación aditiva (AM) , comúnmente conocida como impresión 3D, es el proceso de creación de objetos añadiendo materiales en capas. Este método es opuesto a la fabricación sustractiva, que fabrica objetos cortando un bloque sólido de material. La AM puede utilizar diversos materiales, incluidos plásticos, metales, biomateriales e incluso materiales comestibles. Su popularidad ha aumentado recientemente, impulsada por los avances en las técnicas de impresión 3D, como el modelado por deposición fundida (FDM), la estereolitografía (SLA), la fusión selectiva por láser (SLM), la inyección de material y otras que amplían sus aplicaciones y capacidades.

La AM tiene muchas ventajas sobre los métodos de fabricación tradicionales. Dado que los modelos y diseños informáticos se pueden transferir fácilmente electrónicamente o compartir a través de Internet, la fabricación aditiva permite a las empresas desarrollar de forma rápida y rentable prototipos funcionales para pruebas de productos. Además, admite tiradas de producción limitadas sin preocuparse por los mínimos de la línea de producción tradicional o las limitaciones de capacidad. Esta flexibilidad también permite ajustes rápidos de diseño, acomodando modificaciones según sea necesario durante todo el proceso de producción. 

Principales beneficios de la fabricación aditiva

El siguiente artículo presenta los cuatro principales beneficios de la fabricación aditiva, centrándose en los avances tecnológicos recientes que la están posicionando como el método de fabricación preferido para el futuro. Estas ventajas ilustran el potencial transformador de la fabricación aditiva en la actualidad. A medida que las industrias adoptan cada vez más esta tecnología, los beneficios (desde capacidades de diseño complejas hasta plazos de producción acelerados) están remodelando el panorama de fabricación.

Libertad para diseñar e innovar

Algo en lo que pueden confiar los ingenieros de productos es en la inevitabilidad de las modificaciones y rediseños, lo que hace que la adaptabilidad sea un aspecto crucial de la ingeniería. AM respalda esta dinámica al permitir iteraciones rápidas y llevar la innovación y el diseño a la vanguardia. Más que simplemente crear piezas físicas, brinda a los ingenieros libertad creativa en el proceso de producción, sin incurrir en penalizaciones de tiempo o costos a menudo asociadas con la fabricación y el mecanizado tradicionales. Esta flexibilidad es una de las principales ventajas de la fabricación aditiva, ya que brinda oportunidades para realizar ajustes de diseño eficientes y rentables. Esto es especialmente cierto teniendo en cuenta que más del 60 % de los diseños presentados para herramientas y mecanizado se modifican durante la producción. Se trata de una cantidad significativa y, en la fabricación tradicional, esto conduce rápidamente a aumentos sustanciales de costes y retrasos. La fabricación aditiva soluciona esto alejándose de los diseños estáticos convencionales y permitiendo a los ingenieros probar múltiples iteraciones o versiones simultáneamente con costos adicionales mínimos.

Esta libertad para diseñar e innovar sobre la marcha sin penalizaciones genera importantes recompensas:plazos de producción acelerados, calidad mejorada del producto, una mayor diversidad de diseños de productos y, en última instancia, un mayor volumen de productos. Para las empresas, esto significa el potencial de aumentar los ingresos impulsados por una producción optimizada y un tiempo de comercialización más rápido.

Apoyo a la fabricación ecológica

Está muy claro que la fabricación aditiva racionaliza significativamente los métodos tradicionales de fabricación y producción. Este proceso comprimido también significa que hay una menor huella ambiental. Al considerar el proceso de extracción del acero o el proceso de reequipamiento requerido en la fabricación tradicional, es fácil ver por qué la fabricación aditiva se considera una alternativa sostenible.

Si bien la AM requiere electricidad, su consumo de energía suele ser menor que el de muchos métodos de fabricación tradicionales para producir piezas. Además, minimiza los residuos al utilizar solo el material necesario para cada pieza y ciertos plásticos utilizados en los procesos de fabricación aditiva son reciclables. La fabricación aditiva también es muy eficaz para aplicaciones ligeras en vehículos y aviones, lo que es fundamental para reducir las emisiones de combustible. Los componentes producidos mediante procesos de fabricación aditiva permiten a los ingenieros de fabricación construir piezas sólidas con un interior de panal semihueco. Estas piezas mantienen una excelente relación resistencia-peso comparable a la de las piezas sólidas. Sin embargo, la principal diferencia es que estos componentes pueden ser hasta un 60% más livianos que los métodos tradicionales de fabricación sustractiva, lo que reduce significativamente los costos de combustible y el impacto ambiental asociado con el producto final.

Mejoras finales gracias a la física de fábrica

Una de las formas más efectivas de mejorar los resultados de una empresa es reducir el riesgo y aumentar la previsibilidad. A través de los principios de la física fabril, la tecnología de fabricación aditiva digital transforma métodos de producción que antes eran impredecibles y los hace predecibles mediante el análisis y el equilibrio de las cargas de trabajo de la fábrica. Con motores de cotizaciones en línea como Xometry.com y cálculos de volumen automatizados desde software CAD, los ingenieros pueden recibir fechas de entrega en tiempo real. 

Además, las máquinas AM tienen capacidades de volumen definidas que se pueden rastrear y monitorear continuamente, lo que permite una gestión y automatización precisas de las cargas de fábrica. Esto hace que los precios sean dinámicos y respondan instantáneamente a métricas físicas de la fábrica, como la carga y la capacidad. También proporciona a los ingenieros un método confiable para controlar los costos, reduciendo los riesgos de imprevisibilidad en la programación y las interrupciones de la cadena de suministro. Las impresoras 3D y otros equipos de fabricación aditiva pueden leer archivos CAD para determinar los tiempos de construcción y los requisitos de materiales, incluso antes de que comience la producción. Esto permite planificar mejor la capacidad, ofrecer a los clientes fechas de entrega precisas y programar la capacidad de la fábrica pronosticando necesidades futuras sin interrupción.

Obtener piezas – Rápido

En este punto, es probable que se reconozca la disponibilidad de piezas bajo demanda como una ventaja fundamental de la fabricación aditiva, y con razón, ya que el acceso inmediato a las piezas puede facilitar un proceso de diseño y desarrollo de productos más ágil.  Esta ventaja refuerza la flexibilidad para iterar y rediseñar sin las restricciones de fabricación tradicionales. La velocidad es fundamental en cada etapa de la fabricación aditiva, desde la cotización y la producción hasta el envío. Esto se aplica a las piezas y componentes de uso final que se utilizan como solución puente hasta que la fabricación tradicional pueda ampliarse. 

Cualquiera sea el caso, la mayoría termina con la fabricación aditiva actuando como puente entre tecnologías. Así es como en Xometry estamos configurados con nuestros servicios de fabricación aditiva Y sustractiva. Por ejemplo, supongamos que un proveedor que produce piezas tradicionales para un fabricante de automóviles fracasa, que una máquina podría estar fuera de servicio por mantenimiento o que tiene una utilización del 100% de la máquina sin capacidad para fabricar las piezas necesarias. Los fabricantes de automóviles pueden recurrir a una empresa de fabricación aditiva como Xometry para producir instantáneamente las piezas termoplásticas necesarias para mantener la fábrica en funcionamiento. Sin estas piezas bajo demanda que permitieran una producción continua, la fábrica habría estado inactiva durante semanas, lo que le habría costado a la empresa miles de dólares en ingresos.

Otro ejemplo del impacto de la fabricación aditiva en las aplicaciones gubernamentales es su papel a la hora de garantizar que los equipos críticos que salvan vidas para las fuerzas armadas estén disponibles bajo demanda. Cuando la producción de linternas militares, esenciales para los soldados que patrullan y durante las misiones nocturnas, se detuvo temporalmente para reequiparlas, la AM proporcionó una solución crucial. Al permitir una validación rápida del nuevo diseño de la linterna, AM permitió que el ensamblaje continuara sin esperar a que los procesos de herramientas tradicionales se pusieran al día. Sin la capacidad de AM para realizar ajustes de diseño de la noche a la mañana, el retraso habría sido de al menos 12 semanas, un tiempo de espera significativo que podría haber afectado la preparación y la seguridad de la misión.

Se prevé que la demanda de producción rápida de piezas crezca de manera constante, particularmente a medida que la industria se familiarice con tecnologías habilitadoras como la fabricación aditiva. Las empresas de fabricación tradicionales ya están invirtiendo en ampliar las capacidades de fabricación aditiva in situ para satisfacer la demanda de manera más eficaz.  A medida que crece la adopción, el potencial de la fabricación aditiva para mejorar la eficiencia y reducir los plazos de entrega seguirá desarrollándose, sentando las bases para un cambio hacia instalaciones de fabricación conectadas globalmente y con prioridad digital; empresas como Xometry están a la vanguardia de esta transformación, siendo pioneras en avances en soluciones de producción bajo demanda impulsadas digitalmente. 

Greg Paulsen

Como ingeniero sénior de soluciones y líder de desarrollo empresarial en Xometry, Greg Paulsen trabaja en la intersección de la ingeniería y el crecimiento. Desarrolla recursos de diseño para fabricación, brinda consultoría sobre proyectos complejos de fabricación personalizados y ayuda a las organizaciones a pasar del prototipo a la producción. Greg trabaja estrechamente con los clientes para identificar las soluciones de fabricación adecuadas según los requisitos del proyecto (desde prototipos de bajo volumen hasta producción a escala) en mecanizado CNC, fabricación aditiva, chapa metálica, fundición de uretano y moldeo por inyección.

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