Consideraciones clave para la fabricación de piezas críticas

Las partes o componentes críticos son aquellos que, si fallan o se dañan, podrían afectar catastróficamente el rendimiento de sus aplicaciones o comprometer la seguridad del usuario final. Debido a esto, las piezas críticas a menudo están sujetas a normas reglamentarias estrictas, y algunas industrias tienen requisitos específicos del mercado diseñados para garantizar el funcionamiento óptimo de los dispositivos y las aplicaciones y, al mismo tiempo, maximizar la seguridad del usuario o del consumidor.

Un ejemplo de piezas críticas son los equipos de apoyo en tierra en la industria aeroespacial. Estas son partes que se utilizan para apoyar el movimiento y mantenimiento de aeronaves en tierra. El equipo de apoyo en tierra interactúa directamente con los componentes críticos para el vuelo, lo que subraya la necesidad de un equipo de apoyo en tierra que cumpla con las estrictas normas mecánicas y de seguridad de la industria. Cuando se diseñan y fabrican correctamente, los técnicos pueden usar estas piezas de manera segura y confiable en el campo, con la certeza de su confiabilidad inherente.

Se espera que los fabricantes de piezas críticas creen constantemente piezas increíblemente precisas que cumplan con las regulaciones específicas de la industria, lo que a menudo se ha asociado con altos costos de producción y largos plazos de entrega.

Sin embargo, los desarrollos en la tecnología de fabricación aditiva han comenzado a cambiar la forma en que los ingenieros abordan el diseño y la producción de piezas críticas. Hay una serie de factores que intervienen en la creación de piezas críticas prácticas y de alta calidad, y este artículo abordará tres de ellos:diseño de ingeniería, proceso de fabricación y materiales.

Consideraciones sobre el diseño del producto

Para optimizar el diseño de piezas y componentes críticos, hay varios factores que deben tenerse en cuenta. Estos incluyen la industria, la aplicación y el entorno en el que se utilizará la pieza; el potencial de mal uso previsible; y la formación y expectativa del usuario final.

Primero, conocer la industria y el caso de uso permite a los diseñadores de productos prepararse para requisitos específicos. La industria médica, por ejemplo, sigue requisitos estrictos para el uso de piezas críticas y los materiales viables permitidos para crear estas piezas. Otras consideraciones físicas y químicas incluyen el nivel de resistencia a la humedad y si las piezas se pueden esterilizar con ciertos productos químicos.

Al familiarizarse con la industria y cómo se espera que el producto funcione en su entorno previsto, los ingenieros obtendrán una mejor idea de cómo optimizar el diseño de piezas.

Esto se extiende a las cargas y presiones que se espera que soporten las piezas, así como a la frecuencia con la que se aplicarán esas cargas. Si existe la posibilidad de que la pieza se desgaste, los ingenieros también deben considerar el ciclo de vida de la pieza para adaptar sus soluciones.

Los usuarios finales son otro factor clave. Los productos de consumo, por ejemplo, tienden a exigir diseños más intuitivos que los destinados a personal capacitado. El conocimiento del uso final permite a los ingenieros realizar evaluaciones de riesgos para determinar si la pieza podría usarse de formas para las que no estaba diseñada, así como los riesgos asociados con el mal uso previsible.

Consideraciones sobre el proceso de fabricación

Un mito común sobre la fabricación aditiva es que solo sirve para la creación de prototipos y no para fabricar piezas de producción viables. Sin embargo, en muchos casos, los métodos aditivos presentan una mejor opción cuando se trata de fabricar piezas críticas porque permiten a los ingenieros crear piezas con mayor facilidad y eficiencia que los métodos tradicionales.

Tomemos, por ejemplo, el campo médico de la microfluídica, que implica el muestreo de tejidos y sangre, la dispensación de productos farmacéuticos o la dosificación de pequeñas cantidades de líquido. El sector se basa en componentes que permiten este tipo de transferencias de fluidos, que, en general, no se pueden crear con los modos de fabricación convencionales.

Estos productos se fabrican con frecuencia con fabricación aditiva, porque la alternativa es un proceso de herramientas complicado y costoso que utiliza moldeo por inyección y moldeo por microinyección. Ambos pueden tardar semanas o meses en lograr lo que la fabricación aditiva puede lograr en un día.

La fabricación aditiva en casos como estos acelera los ciclos de prueba y reduce drásticamente el tiempo de comercialización. Además, mientras que los costos de las herramientas de moldeo por inyección pueden costar fácilmente cien mil dólares, los métodos de fabricación aditiva prometen un precio más bajo de menos de $100 por unidad.

Muchas aplicaciones de componentes críticos requieren trabajar con pequeños volúmenes y características precisas. Al intentar crear estas piezas con plástico a través de medios tradicionales, los ingenieros deben mecanizarlas con extrema precisión o crear moldes en los que se inyectará el plástico, lo que aumenta los costes de producción y alarga los plazos.

Los métodos aditivos, por otro lado, permiten a los fabricantes fabricar piezas críticas sin moldes, por lo que no necesitan considerar cómo las herramientas afectan el tamaño mínimo de la característica o realizar análisis de flujo de molde.

Consideraciones materiales

Identificar las propiedades ideales de las piezas críticas es clave para determinar qué materiales son los más adecuados para una aplicación determinada. Es probable que las piezas que deben soportar altas temperaturas deban fabricarse con materiales diferentes a los que requieren un grado de flexibilidad o resistencia al impacto. Al delinear las tensiones, cargas o apariencias específicas que se esperan de la pieza, los ingenieros pueden identificar rápidamente el material o la familia de materiales que resultará en una pieza óptima para una aplicación.

La fabricación aditiva también juega un papel aquí. Si bien la mayoría de los procesos de impresión 3D han requerido tradicionalmente plásticos rígidos, Carbon Digital Light Synthesis™ permite a los ingenieros usar materiales más blandos, como poliuretano elastomérico o silicona, que se pueden usar para aplicaciones que requieren piezas físicamente compatibles que brinden amortiguación, absorción de impactos o sellado. características.

Desarrollo de piezas críticas mediante fabricación aditiva

En última instancia, las piezas y los componentes críticos deben cumplir con dos requisitos clave:deben poder funcionar de acuerdo con los requisitos de las aplicaciones previstas y, si se degradan o fallan con el tiempo, deben hacerlo sin causar daño al usuario.

Fast Radius trabaja en la vanguardia de la ingeniería para fabricar componentes críticos que tienen un impacto directo en la seguridad del consumidor. Nuestros clientes saben y confían en que, cuando trabajen con nosotros, les proporcionaremos soluciones para que sus negocios sigan avanzando a la velocidad que exige la economía, al tiempo que garantizamos piezas de calidad inigualable que cumplen con las normativas más importantes.

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