Dominar la fabricación de geometrías complejas: claves y mejores prácticas

En el mundo de la fabricación, "geometrías complejas" se refiere a piezas con diseños tridimensionales con características como socavaduras, espacios huecos o estructuras internas intrincadas. Las geometrías complejas pueden reflejar estructuras más redondeadas y orgánicas, lo que históricamente las ha hecho extremadamente difíciles o costosas de crear usando métodos de fabricación tradicionales como fundición, fresado CNC o torneado CNC, todos los cuales dependen de herramientas rectas para eliminar material.

La solución alternativa ha sido crear piezas con múltiples componentes que, una vez fabricados, se unen con fijaciones. Estos pasos adicionales en el proceso de fabricación pueden aumentar rápidamente el coste de producción, así como el coste por pieza cuando sale al mercado.

Sin embargo, los procesos de fabricación aditiva están demostrando ser medios mucho más eficaces para crear piezas geométricamente complejas. Esto es porque los métodos de fabricación aditiva crean piezas añadiendo material capa a capa, permitiendo a ingenieros y diseñadores producir piezas con geometrías involucradas —incluso aquellas con espacios interiores abiertos— como una sola pieza.

Mitigar pérdidas de coste, tiempo y recursos mediante aditiva

Debido a que los procesos aditivos crean piezas desde cero usando materiales en un estado constitutivo, como líquido o polvo —en lugar de desde un bloque de material— las piezas con geometrías complejas pueden crearse con mayor eficiencia, a menudo en una sola operación.

Como tal, varios mercados ahora dependen de la fabricación aditiva para producir piezas geométricamente complejas. La FAA aprobó la primera pieza impresa en 3D para uso comercial en motores a reacción en 2015, y desde entonces, la industria aeroespacial ha aprovechado la capacidad de la aditiva para fabricar eficientemente inyectores de cohetes, boquillas de combustible y otros componentes estructurales de formas que aumentan la resistencia de la pieza mientras reducen su peso total.

Ciertos implantes y dispositivos médicos también pueden producirse más eficientemente y rentablemente usando fabricación aditiva. Algunos reemplazos articulares, como rodillas y caderas artificiales, hacen uso de estructuras de celosía complejas para promover la osteointegración —diseños que serían altamente ineficientes si no imposibles de crear usando métodos de fabricación tradicionales.

Dispositivos que requieren tuberías para transportar aire o fluidos también pueden producirse mediante procesos aditivos, eliminando la necesidad de tuberías y válvulas excesivas al combinar múltiples componentes en una sola pieza. Estos procesos reducen costes, tiempo y recursos necesarios para producir dispositivos y productos médicos.

Para fabricar piezas viables de alta calidad con geometrías complejas, los ingenieros deben evaluar varios factores clave, incluyendo el método de producción, costes de producción y optimización del diseño.

Métodos y costes de fabricación

Los métodos tradicionales de fabricación son sustractivos, lo que significa que se usan herramientas para eliminar material de una pieza de trabajo para dar forma a la pieza o componente. Como tal, existen ciertas restricciones inherentes en cuanto a los tipos de piezas que pueden crearse.

Usando métodos tradicionales, el tiempo requerido para cortar geometrías intrincadas de bloques de material está directamente relacionado con el coste de producción, algo que es especialmente cierto para piezas metálicas, que tienden a tener ciclos de producción más largos.

La ventaja de los procesos de fabricación aditiva es que revierten la noción de que la complejidad geométrica inherentemente significa coste incrementado. De hecho, lo opuesto es cierto: porque la impresión 3D crea piezas desde cero, se pierde menos material como residuo al fabricar una geometría compleja, lo que se traduce en menos tiempo en máquina y menores costes de producción.

Prototipado de piezas con geometrías complejas

Las fases de prototipado y prueba de producción para piezas con geometrías complejas tienden a ser costosas cuando se ejecutan mediante métodos de fabricación tradicionales. Sin embargo, la fabricación aditiva a menudo garantiza bajo coste individual del producto desde el principio, aflojando restricciones en los fabricantes durante el ciclo de diseño.

Usar métodos de fabricación tradicionales para propósitos de prototipado requiere compromisivos intensivos de tiempo y coste a lo largo de todo el ciclo de diseño. La fabricación aditiva permite a diseñadores e ingenieros prototipar más rápido y con mayor flexibilidad en términos de características de diseño.

La diferencia de la fabricación aditiva

Cuando se trata de crear piezas geométricamente complejas, la fabricación aditiva es en gran medida más eficiente en tiempo, recursos y coste que los métodos tradicionales. Los procesos aditivos aceleran el prototipado rápido y los tiempos de producción de extremo a extremo, reduciendo así los costes.

En Fast Radius, estamos comprometidos a ayudar a nuestros clientes a hacer posibles cosas nuevas cada día. Nuestros equipos de ingeniería de diseño y desarrollo están compuestos por expertos en la materia que trabajan estrechamente con los clientes durante cada etapa del ciclo de vida de la fabricación, desde el diseño hasta la post-producción. Si está listo para empezar, contáctenos hoy.

¿Listo para saber más sobre fabricación aditiva y sustractiva? Consulte nuestro centro de recursos para leer sobre todas nuestras ofertas de servicios y materiales.

¿Listo para fabricar sus piezas con Fast Radius?

Solicite su presupuesto