Cómo la fabricación aditiva y la fabricación tradicional son procesos complementarios

La fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D, es el proceso de creación de un producto mediante el uso de escáneres de objetos 3D o software de diseño asistido por computadora (CAD) para depositar capa tras capa de material en formas geométricas precisas, a diferencia de los procesos tradicionales de fabricación sustractiva que involucran quitar capas de un bloque de material para construir un diseño. Por ejemplo, cortar una barra de metal en pedazos es un ejemplo muy simple de un proceso de fabricación tradicional. Sin embargo, con la gran popularidad de la impresión 3D y la disponibilidad de metales más adecuados, los fabricantes esperan aplicar ambos procesos en la línea de producción. El objetivo es combinar la fabricación aditiva y la fabricación tradicional como un proceso complementario para ofrecer un acabado perfecto del producto.

A continuación, analizamos los beneficios de la fabricación aditiva y cómo la fabricación aditiva y la fabricación tradicional se pueden usar juntas para crear productos de alta calidad.

La creciente popularidad de la fabricación aditiva

Muchos maquinistas, fabricantes y fabricantes han utilizado cada vez más la fabricación aditiva en los últimos años, ya que proporciona muchos beneficios, como menos desperdicio de material. A continuación, detallamos algunas de estas ventajas con más profundidad.

Lo mejor para prototipos rápidos y diseño de repuestos

La evolución gradual de la impresión 3D ha permitido a grandes fabricantes como Boeing, GE y Siemens crear diseños de prototipos complejos con facilidad. Siemens está utilizando tecnología de fabricación aditiva para crear repuestos para sus diferentes productos, reduciendo el tiempo de reparación al 90% en algunos casos. Además, Siemens solo los imprime cuando es necesario, lo que reduce los costos relacionados con la sobreproducción y otra logística.

Reduce el desperdicio de materiales

Trabajar con un gran bloque de titanio para producir componentes aeroespaciales genera hasta un 90 % de residuos. A menos que los fabricantes consideren reciclar los restos, simplemente agregan más costos operativos en términos de gestión de desechos. La capacidad intrínseca de la impresión 3D para agregar materiales capa por capa en las formas precisas requeridas reduce el desperdicio de material que a menudo crean los métodos de fabricación sustractivos que requieren eliminar el exceso de material para crear un diseño.

Reduce el tiempo de fabricación

Diversas piezas metálicas fabricadas a partir de procesos de fabricación aditiva cuestan menos porque el tiempo necesario para la fabricación se reduce drásticamente. Las formas complejas se pueden producir fácilmente sin tener que usar herramientas, troqueles o moldes. Como la pieza se imprime fuera de una máquina, el diseño de estructuras complejas, como celosías o panales, lleva menos tiempo.

A pesar de tener muchas ventajas tecnológicas, la fabricación aditiva no puede reemplazar por completo las técnicas de fabricación convencionales. Una pieza producida por fabricación aditiva aún puede requerir mecanizado para lograr el acabado superficial deseado. Por lo tanto, muchos fabricantes están considerando un modelo híbrido que utilice ambos procesos.

Modelo híbrido:utilizando la fabricación aditiva y la fabricación tradicional como proceso complementario

La fabricación híbrida es un proceso que combina el mecanizado CNC y la fabricación aditiva, en el que los fabricantes utilizan la tecnología de impresión 3D como herramienta para ampliar su alcance de diseño mientras se apoyan en los procesos CNC tradicionales para llevar el producto deseado a la mesa.

Entonces, ¿por qué a veces es necesario combinar el mecanizado aditivo y la fabricación tradicional como proceso complementario? Si bien la fabricación aditiva puede producir formas geométricas complejas de forma rápida y sencilla, ofrece menos precisión que el mecanizado CNC, ya que las piezas producidas por una impresora 3D suelen tener una forma casi neta. Por otro lado, es mucho más difícil crear formas complejas con los métodos de fabricación tradicionales, pero estos métodos pueden contener tolerancias más estrictas y pueden crear más fácilmente el acabado superficial deseado del producto.

La siguiente tabla resume los pros y los contras de ambos métodos.

La fabricación híbrida utiliza lo mejor de ambos procesos de fabricación e implica aplicar procesos aditivos y sustractivos en secuencia. Por ejemplo, un método de fabricación aditiva como la deposición de energía dirigida (DED), que utiliza un láser o un haz de electrones para derretir los materiales a medida que se depositan en una plataforma de construcción a través de una boquilla, se puede realizar inicialmente para crear la pieza. Luego, la pieza se puede mecanizar con CNC para lograr el acabado superficial y la tolerancia deseados.

Otros métodos populares de fabricación aditiva que se pueden combinar con los procesos de fabricación tradicionales incluyen:

• Fusión de lecho de polvo: Se utiliza un rayo láser o de electrones para derretir y fusionar polvos de material para formar una pieza 3D. Si bien este proceso es similar a DED, difiere en cómo deposita el material.
• Lanzamiento de aglutinante metálico: Especialmente común en aplicaciones de gran volumen, un agente aglutinante líquido se deposita sobre capas delgadas de polvo, esencialmente pegándose para crear un objeto capa por capa.

Todos estos procesos se pueden realizar utilizando una sola máquina híbrida, programada y operada por un número limitado de personas desde una distancia segura. Al implementar la fabricación híbrida con una sola máquina, el producto o la pieza se pueden imprimir y mecanizar en una sola configuración, lo que reduce la posibilidad de error.

Otros beneficios de usar una máquina híbrida incluyen los siguientes:

• Menos gastos de capital en equipos
• Tiempos de entrega más rápidos
• Menos almacenamiento de inventario necesario, ahorro de espacio
• La capacidad de mecanizar el interior de la pieza a medida que se produce, lo que permite un control de calidad superior

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