Cuatro aplicaciones esenciales de fabricación aditiva para la industria moderna

La tecnología aditiva ha avanzado rápidamente en la última década, prometiendo nuevas y emocionantes posibilidades de manufactura para empresas en todo el panorama industrial.

Cuando la gente piensa en fabricación aditiva (AM), sin embargo, una de las aplicaciones que inmediatamente viene a la mente es el prototipado. Cuando los ingenieros necesitan iterar un diseño rápidamente, sin preocuparse por las restricciones que se aplican a una tirada de manufactura tradicional, la AM — a menudo llamada impresión 3D — funciona tan bien porque no implica utillaje duro (hard tooling), y permite iteración rápida. Cuanto más eficientemente se puede desarrollar un prototipo, más rápido una empresa puede pasar a producción en volumen — donde los métodos de manufactura tradicionales pueden tomar el relevo si se desea.

Pero hay mucho más en la fabricación aditiva que el prototipado, y no son solo las empresas en fase de investigación y desarrollo las que pueden beneficiarse de su uso. De hecho, la fabricación aditiva ofrece ventajas significativas en una variedad de aplicaciones, desde ahorros en tiempo y materiales, hasta abrir nuevas posibilidades de diseño.

Aplicaciones de fabricación aditiva

Con eso en mente, para ayudarle a explorar el potencial de la tecnología de impresión 3D, echamos un vistazo a cuatro aplicaciones específicas de fabricación aditiva, y un caso de uso industrial asociado. La fabricación aditiva ha revolucionado proyectos en un espectro de industrias, incluyendo aeroespacial, automotriz, bienes de consumo, médica y robótica — y los ejemplos que destacamos aquí demuestran formas en que supera a los métodos de manufactura tradicionales en velocidad, eficiencia, calidad y coste.

Piezas de bajo volumen, bajo demanda

La tecnología de fabricación aditiva está posicionada de forma única para atender las necesidades de producción de bajo volumen, bajo demanda.

Los métodos de manufactura tradicionales a menudo requieren pedidos de gran volumen para reducir el coste unitario. El moldeo por inyección, por ejemplo, puede implicar costes de utillaje de $20,000 a $110,000 antes de que un proyecto siquiera pase a producción. Por el contrario, la fabricación aditiva no implica gasto de capital para utillaje: las piezas impresas en 3D pueden producirse en pequeñas cantidades, sin cantidades mínimas de pedido, cuando se necesitan — permitiéndole reducir costes de manufactura e inventario.

Las ventajas de bajo volumen de la AM significan que la producción de piezas puede escalarse exactamente para satisfacer la demanda del mercado. Evans Motorsport Performance (EMP) trabajó con Fast Radius para diseñar una tapa de tornillo aftermarket para el Chevrolet Corvette C8. Originalmente hecha de aluminio, la pieza era compleja y costosa de fabricar, y EMP necesitaba una solución que hiciera posible la producción de bajo volumen con material de calidad automotriz. Usando el proceso de impresión Carbon Digital Light Synthesis (DLS)™ y termoplástico EPX 82, redujimos los costes de utillaje en $12,000 y el tiempo de producción a cuestión de días. La pieza también podía almacenarse en nuestro Almacén Virtual para producción bajo demanda.

Piezas consolidadas únicas

Además de las ventajas de producción de bajo volumen, la fabricación aditiva ofrece nuevas posibilidades para piezas previamente consideradas "infabricables", incluyendo consolidaciones de componentes separados.

Las unidades consolidadas únicas tienden a tener geometrías complejas, como estructuras de celosía, o incluso ensamblajes móviles. La fabricación aditiva hace posibles estas piezas porque permite la impresión de un ensamble completo como una sola pieza — en lugar de como múltiples piezas para ensamblar después. La consolidación tiene ventajas específicas en el sector de productos de consumo, donde la capacidad de crear diseños de piezas simplificados y más eficientes significa:

• Menos dinero y tiempo gastado en ensamblaje.
• Riesgo reducido de costes ocultos y retrasos en el proyecto.
• Menores requisitos de material.
• Menor riesgo de problemas de suministro.
• Riesgo reducido de fallo de pieza.

En un ejemplo real de los beneficios de consolidación de la fabricación aditiva, Fast Radius trabajó con Steelcase™ en el diseño de su silla de oficina SILQ de alto rendimiento, ganadora del prestigioso Premio a la Innovación en NeoCon 2018. Las tapas de los brazos de la silla SILQ se fabricaban tradicionalmente como tres piezas separadas, y se ensamblaban después — un proceso que extendía la línea de tiempo del producto. Usando el Proceso Carbon Digital Light Synthesis (DLS)™, pudimos consolidar la fabricación de la tapa del brazo en una sola pieza impresa en 3D: una unidad contigua diseñada con una estructura de celosía para reducir sustancialmente el uso de material y costes de ensamblaje.

Piezas muy pequeñas

La fabricación aditiva es particularmente útil para la producción de componentes más pequeños, alrededor del tamaño de una pelota de softball o menores, a volúmenes muy bajos.

Cuando la producción de piezas pequeñas se escala en fabricación aditiva, a menudo surgen ventajas de velocidad y coste. De hecho, para piezas plásticas del tamaño de una pelota de ping-pong (o menores), frecuentemente tiene más sentido económico usar aditiva en lugar de manufactura tradicional. La capacidad de producir piezas pequeñas en bajos volúmenes puede ser ventajosa en la industria médica, especialmente cuando esas piezas necesitan adaptarse para uso individual — como en prótesis o implantes.

Coapt, una empresa con sede en Chicago que produce prótesis de extremidades superiores, recurrió a Fast Radius para refinar la segunda generación de su producto estrella: el sistema Coapt COMPLETE CONTROL, que usa reconocimiento de patrones eléctricos para permitir a personas que han perdido extremidades superiores controlar totalmente el movimiento en sus brazos prostéticos. El innovador sistema incluye dos piezas muy pequeñas: el botón de calibración y los tapones de lata. Ambas piezas son integrales y el botón presenta un acabado textural específico requerido para interacción precisa del usuario. La fabricación aditiva nos permite mantener el diseño de los tapones y el botón de calibración bajo control explícito, y lograr un rendimiento impresionante: usando impresoras Carbon DLS™ y HP MJF, produjimos 135 botones (11 x 11 x 5.5 mm) en 35 minutos, y 848 tapones de lata (1.75 x 5.2 x 3.2 mm) en 23 minutos.

Piezas personalizables

La fabricación aditiva aporta oportunidades de personalización sin precedentes al proceso de diseño.

Sin las restricciones de coste y tiempo de los requisitos iniciales de utillaje, los diseñadores pueden adaptar piezas impresas en 3D para aplicaciones específicas o necesidades del consumidor — hasta una sola unidad. Las posibilidades de personalización de la fabricación aditiva abarcan funcionalidad, estética y marca: elementos únicos pueden introducirse rápidamente, y a muy pequeña escala, e incluyen:

• Nuevas características estructurales
• Texturas superficiales
• Logos de empresa
• Textos y diseños
• Números de serie variables

Como beneficio adicional, la investigación sugiere que tres cuartas partes de los consumidores están dispuestos a pagar hasta un 20% más por productos personalizados — lo que significa que cualquier coste añadido por elecciones de diseño únicas probablemente se mitigue a largo plazo.

Además de reducir costes de material y líneas de tiempo de producción, la capacidad de personalizar piezas tiene beneficios potenciales significativos en todo el panorama industrial. En las industrias de robótica y venta al por menor, por ejemplo, a medida que los clientes hacen pedidos continuos, la tecnología de impresión 3D nos permitiría añadir características únicas, como logos, con un simple cambio en el archivo de diseño. De manera similar, en las industrias dental y médica, piezas como prótesis, implantes o guías quirúrgicas podrían modificarse para adaptarse al receptor individual. Bandejas dentales personalizadas, por ejemplo, podrían imprimirse desde un escaneo para ajustarse perfectamente a los dientes de alguien.

Explore aplicaciones de impresión 3D de Fast Radius

Si desea aprovechar el poder y la posibilidad de la tecnología de impresión 3D, y las aplicaciones descritas arriba tienen sentido para sus necesidades, vale la pena explorar sus opciones fuera de los métodos de manufactura tradicionales. Contacte al equipo de Fast Radius hoy para hacer su próximo proyecto posible con fabricación aditiva.

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