Toyota Industries lidera la innovación en impresión 3D: De prototipado a producción en masa

En el Centro de Administración de I+D de Toyota Industries Corp. en Japón, los ingenieros eligen deliberadamente el método de manufactura más adecuado para cada aplicación, en lugar de adoptar nuevas máquinas simplemente porque existen. Esta práctica refleja la cultura de competencia interna sana de la empresa y la creencia de que el personal de primera línea debe seleccionar el equipo que usa.

Toyota Industries comenzó como fabricante de telares, pero hoy maneja diversos proyectos de I+D y produce componentes críticos como compresores, motores, convertidores DC-DC, baterías a bordo e inversores de carga para su línea automotriz.

Hablamos con el Gerente de Grupo Hiroyuki Oiwa, quien ha liderado la estrategia de manufactura aditiva (AM) desde 2019, sobre cómo la empresa ha evolucionado su enfoque de impresión 3D.

Oiwa explica que el Grupo Toyota no es una entidad monolítica; cada subsidiaria opera independientemente y, cuando se necesitan piezas superpuestas, la competencia interna determina el diseño final adoptado para vehículos Toyota.

En automotriz, Toyota Industries fabrica motores, compresores para aire acondicionado, convertidores DC-DC, baterías a bordo e inversores de carga que convierten el voltaje del vehículo a 100V, permitiendo enchufes domésticos para uso móvil. La empresa también suministra vehículos industriales como montacargas y maquinaria textil.

Productos manejados por Toyota Industries en el sector automotriz (Foto cortesía de Toyota Industries Corp.)

Productos manejados por Toyota Industries en el sector de maquinaria industrial (Foto cortesía de Toyota Industries Corp.)

Cuando Oiwa se unió al Centro de Administración de I+D en 2019, la única tecnología de impresión 3D en uso era una impresora de inyección de tinta para prototipos grandes a color. Aunque la calidad de salida era alta, la inyección de tinta no era adecuada para piezas de uso final, lo que provocó un cambio hacia soluciones AM más versátiles.

Oiwa y el líder de manufactura encuestaron a jefes de departamento que usaban independientemente impresoras de modelado por deposición fundida (FDM), formando el "Grupo de Enlace de Impresoras 3D" para coordinar la adopción empresarial más allá del prototipado.

La investigación global en impresoras 3D de producción en masa identificó la estereolitografía (SLA) y la sinterización láser selectiva (SLS) como las tecnologías más prometedoras.

Toyota compró una Formlabs Form 3 y una segunda impresora SLA, permitiendo a los equipos probar ambas y seleccionar el mejor ajuste.

Diferentes departamentos eligieron impresoras y materiales para trabajos específicos, compartiendo lecciones aprendidas. La preferencia colectiva se decantó por la Form 3.

Oiwa atribuye la elección a la versatilidad de materiales: mientras que la resina industrial de la otra impresora fue descontinuada poco después del lanzamiento, la Form 3 soportaba una amplia gama de resinas, satisfaciendo diversas necesidades de aplicación.

Cuando la Form 4, una impresora SLA de próxima generación con velocidad récord, entró al mercado, Toyota la adoptó en asociación con Harada Vehicle Design, abordando solicitudes de primera línea.

La misma filosofía guió la adopción de las impresoras SLS serie Fuse. Aunque inicialmente dudoso por residuos de polvo y preocupaciones de acabado superficial, Oiwa se convenció tras una presentación de Shinya Takei de Owl Craft, quien demostró piezas de uso final exitosas y la solución de post-procesamiento automatizado Fuse Blast.

Una vez que la serie Fuse entró en producción, las solicitudes se multiplicaron entre departamentos, incluyendo equipos ambientales, PR y de diseño.

Un caso destacado es un componente de evaluación de motor con geometría intrincada de bobinado de bobinas. SLA podía fabricar la forma, pero SLS proporcionaba la resistencia mecánica requerida y eliminaba estructuras de soporte, permitiendo mayor precisión.

La ausencia de material de soporte y el detalle fino alcanzable con SLS ganaron pedidos repetidos y altos elogios de usuarios.

Para celebrar el centenario de Toyota, un accesorio de iluminación ligero y resistente al calor inspirado en una lanzadera de telar automático se imprimió para el lobby de la nueva sede usando polvo de nailon PA12.

La precisión y detalle entregados por la serie Fuse, combinados con la popularidad de PA12, también produjeron un conjunto de palanca de montacargas de primera generación que impresionó a los ingenieros con su delicadeza.

Mezcla actual de solicitudes: aproximadamente 30% utillajes y 60% prototipos, de los cuales 40% sirven para evaluación funcional y 20% prueban ajuste y forma.

La ambición final de Oiwa es escalar la manufactura aditiva a volúmenes de producción en masa.

La sala de impresión 3D cuenta con techo alto, purificadores de aire y equipos dedicados de remoción de polvo, como Fuse Sift, para asegurar un flujo de trabajo seguro y eficiente.

Planes a mediano plazo incluyen adquirir máquinas de fusión de lecho de polvo de gran formato como Jet Fusion, pero la estrategia es dominar primero unidades Fuse Series más pequeñas antes de escalar.

Si bien AM ha avanzado considerablemente, Oiwa reconoce que la producción en masa sigue siendo el obstáculo final antes de la adopción generalizada en sitios de manufactura japoneses. No obstante, está comprometido con progreso anual.

Oiwa también sirve como instructor para el equipo japonés de AM en la Competencia WorldSkills 2026 en Shanghai, subrayando su liderazgo en el campo.

La cultura de competencia interna de Toyota y el principio de dar autonomía al personal de primera línea para elegir equipo ha acelerado el despliegue de AM de la compañía, ejemplificado por el despliegue exitoso de impresoras Formlabs en el Centro de Administración de I+D.

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