Robert Yancey de Autodesk: Fabricación Aditiva, Diseño Generativo e Industria 4.0 – Perspectivas Expertas

Desde diseño a gestión de flujos de trabajo, el software juega papel cada vez más crítico en fabricación aditiva. Autodesk, uno de los líderes en panorama de software, es corporación de miles de millones que desarrolla software para amplia gama de industrias, incluyendo fabricación y construcción. Tuvimos la fortuna de hablar con Robert Yancey, Director de Estrategia de Negocio e Industria de Fabricación y Producción en Autodesk. Con más de 25 años en fabricación aditiva, Yancey supervisa ahora la estrategia de negocio e industria para soluciones de fabricación de Autodesk, incluyendo tecnologías sustractivas e híbridas, además de fabricación aditiva. Hoy discutimos cómo Autodesk acelera adopción de AM, por qué el diseño generativo es tan importante y cómo la industria puede pasar de prototipado rápido a producción.

Con tu extenso background en AM, ¿cómo has visto evolucionar la industria?

Robert Yancey, Director, Estrategia de Negocio e Industria de Fabricación y Producción en Autodesk

Una de las principales cosas en últimos años es la idea de que la fabricación aditiva puede ir más allá del prototipado. Hay aplicaciones en médico y dental donde esto lleva tiempo. Pero fuera de médico, empiezas a ver gente mirando la tecnología y dándose cuenta de que pueden realmente construir piezas o producir bajas cantidades donde no se puede hacer de otra forma. Con costes bajando y velocidad mejorando, usar aditiva para producción es más posible ahora. Por supuesto, quedan muchos obstáculos y retos para hacerlo realidad. Pero tratamos con muchas empresas que miran cómo usar aditiva para aplicaciones de producción.

Profundicemos en ofertas de Autodesk, empezando por Netfabb. ¿Cómo ayuda Netfabb a avanzar en uso de AM?

Una de las actualizaciones clave en lanzamiento 2019 de Netfabb es su Lattice Commander, que permite generar estructuras reticuladas complejas [Crédito imagen: Autodesk]

Netfabb es software de preparación de impresión. Con él, trabajamos con archivos STL y generamos estructuras de soporte. Esa tecnología lleva tiempo, así que nos centramos en hacer flujos de trabajo más eficientes. Dicho esto, tenemos capacidades adicionales en Netfabb que dan beneficios únicos. Por ejemplo, tecnologías avanzadas de trayectorias de herramienta. Empresas que las usan han visto mejoras de velocidad bastante significativas en su proceso. Para AM metálica, también tenemos capacidad de simulación que permite simular tecnología de fusión de lecho de polvo. Así podemos buscar cosas como tensión residual, distorsión e interferencia de cuchilla recubridora. Todo eso virtualmente antes de comprometer la construcción. Recientemente, aplicamos esa tecnología a flujos híbridos. Aquí, típicamente metal depositado con proceso de arco de alambre y luego desarrollar capacidades de mecanizado para acabar pieza tras deposición —y también simulación durante proceso de deposición de energía dirigida.

¿Qué tan extendida está la fabricación híbrida actualmente?

Fabricación híbrida aún es bastante nueva, aunque hay mucho interés en mercado. Actualmente, solo un puñado de clientes la usan plenamente. Sin embargo, en ferias vemos cada vez más vendedores de máquinas híbridas para aplicaciones en industrias como oil & gas o piezas grandes que tecnologías de fusión de lecho de polvo no soportan.

El diseño generativo es parte clara de la estrategia de Autodesk. ¿Cómo cumple Fusion 360 la visión de diseño generativo de Autodesk?

Vista del software de diseño generativo de Autodesk. [Imagen vía Youtube]

Una cosa que diferencia el diseño generativo de Autodesk de otros que ofrecen soluciones de diseño generativo es que no te damos una única solución optimizada. Te damos una gama de soluciones que cumplen tus requisitos, y las herramientas para navegar fácilmente entre ellas. Personalmente, creo que la industria ha posicionado diseño generativo como herramienta de aligerado. Es particularmente apto para AM porque genera diseños que a menudo son difíciles de fabricar eficientemente de otra forma. Pero en Autodesk, vemos diseño generativo como tecnología de exploración de diseño que permite explorar tanto función ingenieril como valor de negocio. Empezamos a introducir técnicas de fabricación comunes como poder usar generativo para mecanizado de 2-3 ejes. Verás más de eso este año. Así diseño generativo se vuelve aplicable a gente que fabrica hoy con métodos tradicionales. Lo otro en lo que trabajamos es incluir más trade-offs de negocio: poder ver trade-offs de coste, plazo o material durante proceso de diseño. Al incorporar negocio como fundición en flujo, la gente podrá hacer trade-offs simultáneos entre rendimiento ingenieril y valor de negocio.

Algo que se habla mucho es la necesidad de nuevo enfoque de diseño para AM. ¿Tus pensamientos?

Juntas de Autodesk Fusion 360 [Crédito imagen: Autodesk]

Sí, definitivamente es brecha importante. Estuve recientemente en consorcio organizado por MIT, donde un día entero se dedicó a diseño para aditiva. Oímos de muchos clientes que trabajan con flujos de trabajo muy desconectados. Hacen diseño en herramienta CAD, traducen a STL e importan en procesador de construcción, como Netfabb. De ahí va a máquina y máquina recoge datos. Terminas con silos de datos no bien conectados. Esa es la visión e intención con Fusion 360: crear un solo entorno que permita ir de concepto a impresión, con todos los datos en contexto y formato correctos, presentados al individuo de la manera correcta. Hay múltiples personas en flujo de trabajo AM, y todas necesitan datos distintos y a menudo formato distinto. La visión de Fusion 360 es reunir todo eso con datos en el centro para crear flujo de trabajo end-to-end. También interesados en trabajar con otros proveedores de tecnología en ecosistema aditivo —como software de gestión de flujos— para asociarnos con gente que provee otras tecnologías y que usuarios hagan su trabajo de forma conveniente y eficiente.

Hablando de asociaciones, Autodesk ha anunciado varias, con HP y GE Additive de las más recientes. ¿Enfoque de Autodesk a asociaciones y papel de colaboración en la industria?

El espacio aditivo sigue siendo industria relativamente pequeña. Creo que la gente reconoce que para crecer, hay que colaborar con otros proveedores de tecnología en el espacio. Eso es lo que clientes piden. Están cansados de flujos de trabajo desconectados y datos en silos en su operación sin poder unificarlos. Empezamos diálogo con GE Additive y HP hace 18 meses. Expresaban visión similar: una cosa que limita su capacidad de vender más máquinas y materiales es flujo de trabajo desconectado. Querían trabajar con nosotros para establecer flujo de trabajo más consistente para sus máquinas. Al ser dos de los nombres más grandes en industria, decidimos serían buenos socios para resolver esto. Pero nuestra intención es dar plataforma que permita a cualquier vendedor de máquina crear flujo con Fusion 360 y vendedores externos.

¿Otras asociaciones de las que puedas hablar?

Anunciamos recientemente asociación con Farsoon y Arkema en TCT Asia. Esa es interesante porque Arkema es proveedor de material, Farsoon vendedor de máquina y nosotros proveedor de software. No es solo material, máquina o diseño; es realmente los tres: proceso, material y diseño. Los tres deben trabajar juntos para producir mejores resultados para gente usando AM.

Antes aludiste al cambio de prototipado rápido a producción. ¿Factores clave para que esto ocurra?

Depende de industria. En industrias muy reguladas como médica y aeroespacial, siempre está la pregunta de cómo certifican piezas. Que tengas que certificar diseño, materiales y proceso no es tan distinto que otras tecnologías. Pero con aditiva, procesos y materiales pueden ser distintos, así que hay que pasar ese proceso para certificar. Eso es una cosa que debe pasar para producción. También hay menos familiaridad con tecnología en general. Empresas ven oportunidad pero a menudo no tienen suficiente expertise para entender cómo moverse rápido a producción. Algunas avanzan rápido, otras acaban de entrar. Una cosa que vemos: muchos clientes vienen y solo quieren formación general. Quieren ayuda entendiendo oportunidades y obstáculos para AM, entender mejor proceso y materiales y cómo todos esos factores alimentan el diseño para empezar a explorar cómo usar esta tecnología para producción. Coste también sigue siendo barrera en muchos casos. Combina eso con falta de conocimiento en cómo usar y diseñar la tecnología y cómo hacer caso de negocio para donde AM tiene sentido, y diría que hay bastantes factores limitantes.

¿Esta necesidad de más formación impactó contenido de Autodesk University?

Autodesk University 2018 [Crédito imagen: Autodesk]

Autodesk University es nuestra conferencia de usuarios desde hace años y es realmente conferencia impulsada por usuarios. Tenemos clientes enseñando muchas clases y dando mucho contenido. Hay proceso para determinar qué sesiones entran en agenda. Y sí, vemos interés creciente en aditiva en Autodesk University. Si lo sigues, verás más clases y contenido aditivo. También buscamos asociarnos con consultores y universidades. Estuve en MIT, con quien nos asociamos, y han desarrollado mucho currículo educativo enfocado en profesional trabajador, no estudiantes. Lanzaron curso este año con tremenda respuesta. Trabajamos con ellos para dar ese contenido formativo y tecnología Autodesk para ayudar a desarrollar contenido de formación. Miramos a proveedores externos para hacer mucha formación y enfocarnos en desarrollar mejor experiencia de software para clientes y formados.

Sobre el reto de hacer caso de negocio para AM: ¿cómo puede empresa nueva en tecnología empezar a hacer estrategia de adopción? ¿Factores a considerar?

Desde mi vista, muchas empresas al empezar en aditiva, empiezan produciendo piezas diseñadas con sus procesos tradicionales. Pueden imprimirla y está genial tener pieza impresa en 3D en mano y enseñarla. Donde falla es al buscar caso de negocio. Si pieza fue diseñada para fundición o mecanizado, a menudo esas tecnologías siguen siendo más coste-eficientes, especialmente en volúmenes moderados-grandes. Parte de educación que necesita pasar, alineada con caso de negocio, es: ¿cómo podemos dar valor a la pieza o componente o sistema donde aditiva es realmente la única forma de dar ese valor adicional? Miras casos famosos como boquilla de combustible LEAP de GE —y tuvimos caso con HP y Penumbra. Esas son cosas donde diseñas pieza para aditiva desde cero. Con eso, logras valor de rendimiento real. Así que es poder diseñar pieza con hoja en blanco. Obviamente, hay que entender bien tecnología para hacerlo y herramientas de software deben soportarlo. En eso nos enfocamos mucho.

¿Ves oportunidades clave para AM en industrias o aplicaciones específicas?

Por supuesto, médica y aeroespacial son dos mayores mercados ahora. Pero si miras mercado core de Autodesk, diseño y fabricación, oportunidad clave está en maquinaria industrial —pequeños y medianos talleres y instalaciones de fabricación. Lo interesante para nosotros es que vemos bastante interés de esa industria. Son más conscientes de dónde pueden cobrar tarifas más altas por piezas en esas industrias que aeroespacial o médica. Impresión 3D para productos de consumo también empieza a tener más atención. En flujos híbridos, otra área con interés es usar tecnología aditiva para utillaje. Eso ha sido enorme. Utillajes y fijaciones se usan con tecnología desde hace tiempo, y ha habido aplicaciones limitadas para inserts de utillaje. Pero vemos bastante más interés en idea de que puedes prototipar y crear utillaje más rápido con aditiva, y hacer más iteraciones. Al final pueden ir a utillaje cortado tradicionalmente, pero hay mucho valor que aditiva da en el proceso. Luego, aplicaciones donde solo necesitas unos cientos o miles, donde utillaje aditivo es forma más coste-eficiente de entregar eso.

¿Qué pasa con aditiva para construcción? Industria lenta en adopción pero con mucho potencial.

Aplicaciones de aditiva en construcción está en radar de Autodesk y la monitorizamos de cerca. Estamos bien posicionados para eso porque construcción es mercado clave que abordamos. Todos hemos visto vídeos de robots imprimiendo hormigón, pero va más allá: crear nudos personalizados para nuevos diseños de edificios. Construcción busca a fabricación para guía en cómo crear procesos de construcción más eficientes y aprovechar tecnología que fabricación ha usado. Tasa de adopción aún muy temprana. Pero diría que hay bastante interés y algunas empresas han sacado tecnologías de impresión 3D para construcción. Es área que llamamos construcción industrializada: hacer construcción más como fábrica de fabricación para conseguir esas eficiencias. Al igual que vemos aditiva como una herramienta en caja de herramientas para fabricación, aditiva será una tecnología en caja para construcción.

En papel de AM en ecosistema manufacturero amplio, ¿la ves más como herramienta complementaria a métodos tradicionales?

La aditiva no reemplazará fabricación tradicional. Pero habrá papel para ella conforme adopción crezca. Sí, puede complementar. Para ciertas aplicaciones, podría reemplazar fabricación tradicional. Pero vemos aditiva como otra tecnología de fabricación disponible para nuestros usuarios, que intentan averiguar cómo ir de diseño a fabricación y luego a mercado, de forma más coste-eficiente y produciendo mejores productos de calidad para sus clientes.

Industria 4.0 es término que oímos mucho. ¿Visión de Autodesk de Industria 4.0?

Industria 4.0, gemelos digitales… oímos estos términos mucho. Interesante porque tenemos feedback de algunos clientes diciendo que Industria 4.0 es todo humo y no les aplica. Pero otros clientes sacan buen valor pudiendo usar más IA, machine learning y analítica de datos en su flujo general. Nuestra visión: para llegar a visión de Industria 4.0, paso importante primero es conectar mejor flujo de trabajo de diseño y fabricación. Esa es la promesa de Fusion 360. Tenemos gran flujo diseñado para pieza mecanizada en Fusion. Empezarás a ver ese flujo para aditiva este año. Es conectar datos entre diseño y fabricación. Hay conexiones obvias a procesos downstream como control de calidad e inspección, cadena de suministro y logística. Pero si no conectamos datos de diseño y fabricación, visión de Industria 4.0 nunca se realizará. Así que ahí nos enfocamos ahora: conectar flujo de trabajo diseño-fabricación.

En gestión real de lado de producción de flujo AM, ¿hay gap en este proceso? ¿Cómo ves esa conexión, especialmente con datos?

Es brecha mayor que vemos en toda industria manufacturera. Solo a nivel de dato: tenemos muchos clientes que usan nuestra tecnología de mecanizado para crear moldes de inyección. También hacemos simulación de inyección. Así que estamos bien conectados con mercado de inyección. Encuesto a clientes de mecanizado: ¿qué porcentaje de diseños reciben de sus clientes listos para cortar utillaje? Respuesta siempre igual. En la mayoría de casos, dicen que nunca ha pasado. Lo caracterizo como: cuando diseñadores no están bien versados en intrincas de su proceso de fabricación, no diseñan con suficiente insight en operación de fabricación. Cuando terminan diseño, lo lanzan a operación de fabricación. Siguiente paso: «empieza el baile» —baile entre diseño y fabricación, ida y vuelta, para conseguir algo que cumpla requisitos de diseño y pueda fabricarse en tiempo y plazo requerido. Mucho de lo que intentamos es cerrar esa brecha. Queremos dar a diseñadores más insight sobre efectos de sus decisiones de diseño en operación de fabricación. Debe ir en sentido opuesto también. Ingeniero de fabricación puede ver oportunidades de ahorrar tiempo o coste en operación que requerirían cambio de diseño. No tienen visibilidad hacia diseñador para saber si ese cambio viola requisitos de ingeniería de la pieza. Intentamos cerrar brecha y dar insight a profesionales en desarrollo de producto para que tengan datos que necesitan en contexto que necesitan para tomar mejores decisiones.

¿Tendencias en AM que te entusiasmen?

Industria de movimiento rápido. Siempre hay nuevas empresas y tecnologías. Tendencias que veo y me interesan especialmente: plásticos más reforzados. Tecnología de compuestos abre camino. Hay empresas desarrollando procesos interesantes para compuestos, que dan piezas más rígidas, más a medida, piezas que no podrías fabricar de otra forma. Tecnología híbrida es otra tendencia emergente interesante. Ofrece ventaja de usar procesos tradicionales como soldadura y aplicarlos de forma que saques componentes de alto valor a menor coste y con más flexibilidad de diseño. Creo que seguiremos viendo costes bajando y velocidades mejorando. Eso es lo que impulsa a gente a pensar en usar aditiva para aplicaciones de producción donde solo necesitan mil piezas para sacar producto al mercado.

Como contrapunto, si hubieran tres cosas que la industria necesita para acelerar ese proceso, ¿cuáles serían?

Primero: educación. Segundo: procesos de certificación. Mencioné aeroespacial y médica, industrias con procesos de certificación específicos, pero aún luchan para hacerlo para aditiva. Tercero: capacidad de diseño para aditiva. Complicando más: requisitos de diseño para distintas industrias son distintos. ¿Cómo enseñas clase general de diseño para aditiva con eso en mente? También hay limitaciones de sistema en herramientas. Si miras traspaso entre herramienta CAD y herramienta de prep de impresión, problema: herramienta CAD solo saca STL, y trabajas con eso. Si necesitas modificar cosas, vuelves a CAD, re-sacas STL, y trabajas modificaciones. No es proceso eficiente. Por otro lado, poder hacer cambios y ver impacto rápido en proceso de impresión, materiales que usas, dentro de entorno CAD, permite muchas más iteraciones y resulta en proceso más eficiente. También es parte de lo que intentamos con diseño generativo. Diseño generativo define problema ingenieril y de negocio que quieres resolver, todas las variables que tienes y deja que herramienta produzca cientos de opciones de diseño viables. Puedes ordenar rápido y determinar cuáles son más interesantes para analizar más.

Finalmente, ¿qué pinta 2019 para Autodesk?

Empezarás a ver flujos aditivos en Fusion 360. Continuaremos asociaciones ya establecidas para crear flujos fluidos y eficientes para clientes de esas máquinas. También seguiremos al día de nuevas tecnologías como compuestos o fabricación híbrida que aparecen y entendiendo casos de uso y aplicaciones y dónde convergen con nuestra base de clientes. En última instancia, redoblamos esfuerzos para llevar fabricación aditiva a las masas.

Más sobre soluciones de Autodesk: https://www.autodesk.com

Sobre Robert Yancey, PhD

En Autodesk, Dr. Yancey define estrategia de negocio e industria para soluciones de producción de fabricación incluyendo mecanizado sustractivo, impresión/fabricación aditiva, híbrida y tecnología de compuestos. Es líder reconocido en diseño generativo y fabricación, simulación avanzada, diseño estructural aeroespacial y compuestos avanzados. Tiene títulos de MIT, Virginia Tech y Universidad de Dayton en Ingeniería Aeroespacial y de Materiales.