Toyota Industries lidera la innovación en impresión 3D:de la creación de prototipos a la producción en masa

En el Centro de Administración de I+D de Toyota Industries Corp. en Japón, los ingenieros eligen deliberadamente el método de fabricación 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 utiliza.

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

Hablamos con el director del grupo, Hiroyuki Oiwa, que ha liderado la estrategia de fabricación 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 filial opera de forma independiente y, cuando se necesitan piezas superpuestas, la competencia interna determina el diseño final adoptado para los vehículos Toyota.

En el sector del automóvil, Toyota Industries fabrica motores, compresores para aire acondicionado, convertidores CC-CC, baterías a bordo e inversores de carga que convierten el voltaje del vehículo a 100 V, lo que permite enchufes domésticos para uso móvil. La empresa también suministra vehículos industriales como carretillas elevadoras y maquinaria textil.

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

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

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

Oiwa y el líder de fabricación encuestaron a los jefes de departamento que utilizaban de forma independiente impresoras de modelado por deposición fundida (FDM), formando el "Grupo de enlace de impresoras 3D" para coordinar la adopción en toda la empresa más allá de la creación de prototipos.

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

Toyota compró una Formlabs Form3 y una segunda impresora SLA, lo que permitió a los equipos probar ambas y seleccionar la mejor opción.

Diferentes departamentos eligieron impresoras y materiales para trabajos específicos, compartiendo las lecciones aprendidas. La preferencia colectiva se centró en la Form3.

Oiwa atribuye la elección a la versatilidad del material:mientras que la resina industrial de la otra impresora se suspendió poco después del lanzamiento, la Form3 admitía una amplia gama de resinas, satisfaciendo diversas necesidades de aplicaciones.

Cuando la Form4, una impresora SLA de próxima generación con una velocidad récord, entró en el mercado, Toyota la adoptó en asociación con Harada Vehicle Design, atendiendo las solicitudes de primera línea.

La misma filosofía guió la adopción de las impresoras SLS de la serie Fuse. Aunque inicialmente dudó debido a los residuos de polvo y las preocupaciones sobre el acabado de la superficie, Oiwa se convenció después de una presentación de Shinya Takei de Owl Craft, quien demostró piezas de uso final exitosas y la solución de posprocesamiento automatizado Fuse Blast.

Una vez que la serie Fuse entró en producción, las solicitudes se multiplicaron entre los departamentos, incluidos los equipos de medio ambiente, relaciones públicas y diseño.

Un caso destacado es un componente de evaluación de motor con una intrincada geometría de bobinado. SLA pudo fabricar la forma, pero SLS proporcionó la resistencia mecánica requerida y eliminó las estructuras de soporte, lo que permitió una mayor precisión.

La ausencia de material de soporte y los finos detalles que se pueden lograr con SLS le valieron pedidos repetidos y grandes elogios por parte de los usuarios.

Para celebrar el centenario de Toyota, se imprimió para el vestíbulo de la nueva sede una lámpara ligera y resistente al calor inspirada en un telar automático utilizando polvo de nailon PA12.

La precisión y el detalle que ofrece la serie Fuse, combinados con la popularidad del PA12, también produjeron un juego de palancas para montacargas de primera generación que impresionó a los ingenieros por su delicadeza.

Combinación de solicitudes actuales:aproximadamente un 30 % de plantillas y un 60 % de prototipos, de los cuales el 40 % sirven para evaluación funcional y el 20 % para pruebas de ajuste y forma.

La máxima ambición de Oiwa es escalar la fabricación aditiva a volúmenes de producción en masa.

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

Los planes a mediano plazo incluyen la adquisición de máquinas de fusión de lecho de polvo de gran formato como Jet Fusion, pero la estrategia es dominar primero las unidades más pequeñas de la serie Fuse antes de escalar.

Si bien la fabricación aditiva ha avanzado considerablemente, Oiwa reconoce que la producción en masa sigue siendo el último obstáculo antes de una adopción generalizada en las plantas de fabricación japonesas. No obstante, está comprometido con el progreso anual.

Oiwa también se desempeña como instructor del equipo japonés de AM en la competencia WorldSkills 2026 en Shanghai, lo que subraya 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 el equipo han acelerado el lanzamiento de FA de la empresa, ejemplificado por la implementación exitosa de las impresoras Formlabs en el Centro de Administración de I+D.

Explora las impresoras 3D de Formlabs para obtener más información o ponte en contacto con el departamento de ventas.