Qué esperar de la fabricación aditiva: una guía completa

Aunque la impresión 3D desde un archivo CAD para un prototipo no funcional es un proceso de fabricación relativamente sencillo, embarcarse en un proyecto completamente nuevo de desarrollo de producto — desde concepto hasta producción — puede ser más desafiante, especialmente si está usando una tecnología de fabricación aditiva desconocida.

Entendiendo el proceso de impresión 3D

El proceso de impresión 3D difiere de los procesos de fabricación tradicionales en que implica la adición progresiva de material a una pieza. Por el contrario, el mecanizado CNC es un proceso sustractivo, ya que las piezas se forman por la remoción de material de una pieza de trabajo con una herramienta de corte, y el moldeo por inyección implica la inyección de una cantidad de termoplástico fundido en una cámara de molde preformada.

La tecnología 3D presenta numerosos desafíos procedimentales nuevos. El volumen de construcción de impresoras 3D, por ejemplo, puede requerir que las piezas se dividan en múltiples construcciones para post-procesado de ensamblaje, mientras que el calor generado durante la extrusión de material puede causar que algunas piezas se deformen. De manera similar, algunas tecnologías de impresión 3D involucran consideraciones de producción: el modelado por deposición fundida (FDM), por ejemplo, deja líneas de capa en las piezas que pueden afectar la apariencia, y el proceso HP Multi Jet Fusion (MJF) involucra un proceso de enfriamiento y limpieza post-impresión.

Con esos factores en mente, puede hacer que su proyecto de fabricación aditiva (AM) funcione de manera más fluida y eficiente sabiendo qué esperar cuando comience la producción. Para ese fin, hemos reunido una guía paso a paso del proceso de fabricación aditiva, incluyendo una comparación de enfoques de diseño de producto aditivo, y un diagrama de flujo que destaca las decisiones involucradas en cada uno.

Tres enfoques para el proceso de fabricación aditiva

Aunque los detalles procedimentales específicos para piezas y productos varían, hay tres categorías generales en las que caen los proyectos de fabricación aditiva:

• Enfoque A: Producción y prototipado de respuesta rápida

Ejemplo: Tiene un archivo CAD aprobado para un prototipo o pieza que ya existe — y necesita recibir la pieza en 30 horas.

• Enfoque B: Modificar un diseño existente para optimizar para AM

Ejemplo: Actualmente produce esta pieza con moldeo por inyección pero cree que podría simplificar su cadena de suministro y eliminar costes de almacenamiento usando fabricación aditiva para producirla bajo demanda.

• Enfoque C: Diseñar una nueva pieza o producto desde cero para producción con tecnología aditiva

Ejemplo: Tiene un concepto para una nueva pieza que quiere producir con AM por una de dos razones: No es posible producir la pieza con métodos de fabricación tradicionales La economía de AM es favorable para producción de bajo a medio volumen

¿Qué enfoque de fabricación aditiva es el adecuado para mí?

Diseñar una nueva pieza desde cero para fabricación aditiva ofrece la mayor oportunidad para maximizar tanto los beneficios de rendimiento como de coste. Aunque podría tomar más tiempo, comenzar con una "hoja en blanco" es una forma de optimizar completamente la pieza usando principios de diseño para fabricación aditiva (DFAM).

La mayoría de los proyectos que manejamos en Fast Radius caen en la segunda categoría: la modificación de un diseño existente para optimizar para AM. En este escenario, una empresa tiene una pieza que ya está produciendo con métodos de fabricación tradicionales y busca transicionar a producción aditiva.

En ambos el segundo y tercer enfoque, el archivo inicial será verificado para producción a escala completa según sus requisitos — lo que podría requerir un proceso integral de aprobación de pieza de producción (PPAP). Después de eso, los pedidos subsiguientes se convierten en un proceso simple y rápido de producción. Uno de los beneficios significativos de usar un proveedor AM como Fast Radius es que podemos acelerar el ciclo de producción y entregar sus piezas a veces tan pronto como al día siguiente.

El proceso de fabricación aditiva: Pasos y decisiones

Los tres enfoques descritos arriba abarcan diferentes procesos de desarrollo de producto. Hemos descrito los pasos clave y puntos de decisión en esos procesos en el diagrama de flujo a continuación. Recuerde: cualquiera que sea la categoría en la que caiga su proyecto propuesto, necesitará soporte de extremo a extremo de su proveedor AM para asegurar que sus piezas sean fabricadas y entregadas con el nivel de calidad, fiabilidad y rendimiento que requiere.

El proceso para modificar una pieza existente para fabricación aditiva

Paso 1: Identificar piezas con un caso de negocio fuerte para producción AM

Si quiere calificar una pieza existente para fabricación aditiva de grado de producción, su primer paso debería ser asegurar que hay un caso de negocio fuerte para hacerlo.

Es una buena idea encontrar una empresa, como Fast Radius, que pueda trabajar con usted para identificar piezas que sean adecuadas para el proceso de fabricación aditiva desde una perspectiva de negocio. Las piezas de repuesto de alta rotación son buenos candidatos aquí: mientras que la pieza original podría hacerse con moldeo por inyección, es posible hacer repuestos a los mismos estándares de rendimiento con tecnologías aditivas. Y, porque la aditiva le permite ordenar en cantidades de piezas individuales, también puede eliminar costes de almacenamiento y adoptar programas de inventario 'nunca-agotado'.

Paso 2: Diseñe su pieza

Cuando las piezas de repuesto se modifican para producción AM, la geometría de la pieza terminada debe hacerse para encajar perfectamente en un ensamblaje existente.

En estos casos, el trabajo real de diseño no es hacer cambios significativos en la forma de la pieza sino realizar modificaciones menores de diseño para optimizar para producción aditiva — y asegurar que la pieza terminada cumpla con las dimensiones críticas requeridas. A lo largo de iteraciones de diseño, si la pieza está fuera de tolerancia para incluso una dimensión crítica (ej. la dimensión lineal de un clip o hueco), necesitará rediseñar o reorientar la pieza para obtener una dimensión estable. Esencialmente, esto significa comenzar con el diseño existente y realizar la ingeniería inversa requerida para calificarlo para producción aditiva.

Paso 3: Selección de material y proceso

Antes de producción, necesitará identificar materiales que sean aceptables para su aplicación — y luego comparar las tecnologías AM capaces de producir piezas con esos materiales.

Comience con los requisitos de rendimiento que su pieza necesita (módulo, resistencia a la tracción, resistencia a la compresión, etc.) y luego considere el ambiente en el que se usará su pieza (expuesta a los elementos, dentro de un compresor, etc.). Use esos factores para generar una lista de materiales adecuados y luego compare los beneficios y desafíos de sus tecnologías AM disponibles.

Cuando múltiples procesos y materiales son aceptables para una aplicación, su socio de producción puede imprimir piezas de muestra hechas con cada una de esas tecnologías, y dejarle determinar cuál prefiere para producción a escala completa.

Paso 4: Diseño y pruebas iterativos de producción

Después de que haya elegido una lista de materiales y procesos aceptables, el proceso de ingeniería de producción puede comenzar.

Es importante que ambos entiendan y fijen las variables del proceso de impresión 3D cuando alcance el nivel de precisión dimensional, rendimiento y apariencia que necesita para producción a escala completa. Puede tomar múltiples iteraciones alcanzar su salida deseada, sin embargo, una vez que tenga una pieza que cumpla sus requisitos, verificada por cualquier inspección o prueba necesaria, toda la información de producción se compilará en un paquete digital que contiene todo lo necesario para hacer sus piezas; en Fast Radius llamamos a esto el paquete de construcción. El paquete de construcción contiene toda la información necesaria sobre parámetros de impresión, post-procesado y consideraciones de empaquetado que necesitará para asegurar que su pieza sea producida y entregada exactamente como se espera. Esa información pertenecerá a factores incluyendo:

• Diseño de estructura de soporte
• Herramientas de remoción de soporte
• Parámetros de acabado superficial
• Tiempo de curado
• Instrucciones de utillajes y fijaciones

Todos estos detalles representan una forma de diseñar el fallo fuera del proceso de fabricación aditiva. El paquete de construcción esencialmente ajusta los parámetros necesarios para permitir que cualquiera de una empresa como Fast Radius imprima la pieza de forma fiable, en cualquier parte del mundo.

Paso 5: Producción bajo demanda y cumplimiento global

Después de que su pieza haya sido aprobada, estará lista para ser producida bajo demanda y entregada globalmente.

La fabricación bajo demanda es un beneficio clave de la producción AM. Esencialmente, le permite almacenar sus piezas digitalmente hasta que la demanda necesite producción, eliminando la necesidad de almacenar físicamente un gran inventario de piezas de repuesto para ser vendidas y distribuidas con el tiempo. En Fast Radius, hemos maximizado ese beneficio de eficiencia, y almacenamos tanto sus archivos de pieza como sus paquetes de utillaje virtual asociados en nuestro Almacén Virtual.

Diseñar y producir piezas de uso final para fabricación aditiva es iterativo. Si en algún momento, la pieza no cumple las expectativas del cliente — en rendimiento, precisión dimensional o apariencia — el proceso de desarrollo de producto puede detenerse para que los ingenieros identifiquen el punto de fallo y encuentren una forma de diseñarlo fuera.

Comience el proceso hoy

Dondequiera que esté en el proceso de diseño de fabricación aditiva, Fast Radius puede proporcionar el soporte de extremo a extremo y experiencia en diseño aditivo que necesita para llevar su idea a la meta. Contacte a nuestro equipo hoy para comenzar.

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