5 mitos comunes sobre costes de impresión 3D en metal — desmentidos

En Stratasys Direct Manufacturing, nuestros ingenieros de proyecto reciben a menudo la pregunta: ¿qué afecta a los costes de pedidos de metal impreso en 3D? El tamaño y la geometría de la pieza afectan lógicamente al precio, pero hay otros detalles que pueden alterar el coste de los servicios de impresión 3D. A veces hay conceptos erróneos sobre la fabricación aditiva (FA) de metal que pueden disuadir a diseñadores e ingenieros de adoptar la tecnología.

Hemos desglosado cinco ideas erróneas sobre qué afecta al precio de las piezas metálicas aditivas y en qué enfocarse para garantizar piezas rentables.

1. Diseñar para el proceso FA

La geometría de la pieza es frecuentemente el mayor factor de coste en un proyecto de impresión 3D. El diseño determina el tamaño, la complejidad y la cantidad de material necesario. La práctica de ingeniería Diseño para Fabricación Aditiva (DFAM) la usan los ingenieros para simplificar y optimizar productos para fabricar con tecnología FA. Sin las restricciones tradicionales de fabricación, los diseños complejos son más rentables con FA.

Además, la geometría influye en el número de soportes necesarios, y la cantidad de material de soporte impacta en el precio. Diseños con ángulos auto-soportados (generalmente 45° o más) usan menos material de soporte y reducen tanto gastos de material como tiempo de construcción. Más soportes, mayor precio.

La orientación de la pieza también juega un papel crucial en los soportes necesarios. Reorientar puede reducir drásticamente el material de soporte, reduciendo costes. Determinar la orientación óptima es un equilibrio entre coste e integridad de la pieza; por ejemplo, construir horizontalmente en el plano XY para ahorrar coste podría resultar en pérdida de definición de rasgos, soportes atrapados e incluso una pieza inutilizable por deformación fuera de tolerancia.

Al diseñar para FA, recuerda:

• Diseña para función con impresión 3D en lugar de preocuparte por restricciones de utillaje
• La complejidad no es el impulsor del coste en el proceso aditivo
• Optimiza tu diseño con ángulos auto-soportados (generalmente 45° o más)
• Usa forma de gota (teardrop) para pasajes internos y evitar soportes
• Diseña para rendimiento y consolidación de piezas para reducir componentes de ensamblaje

Más sobre DFAM descargando nuestra guía de diseño para DMLM »

2. Elección de la aleación metálica

Otro gran factor de coste es el material AM que elijas. Desde aluminio de grado fundición hasta metales mecánicamente avanzados como Níquel Aleación 718, hay una gama para diversas necesidades. Muchos metales cuestan más por sus propiedades de rendimiento: resistencia química, biocompatibilidad, compatibilidad con oxígeno líquido.

Puede ser tentador elegir una superaleación o metal de alta resistencia, pero si tu aplicación solo necesita pruebas de ajuste o función, o la pieza se usará en una sola operación, deberías considerar materiales más rentables. Metales aditivos como acero inoxidable 316L y aluminio AlSi10Mg son perfectos para prototipos de menor coste y ofrecen buenas propiedades térmicas y resistencia.

3. Equilibrar volúmenes con costes

Cuando tu proyecto requiere volúmenes bajos (típicamente 1-1.000), la impresión 3D es una buena opción. Es aún mejor si cada pieza es personalizada. Una alta mezcla de piezas por serialización u otras distinciones es más rentable sin restricciones de fabricación tradicional. Desarrollar utillaje o patrones para un proyecto de bajo volumen con personalización sería muy costoso.

Por ejemplo, el Dr. Dana Piasecki y su pequeña empresa DanaMed™ desarrollaron un dispositivo quirúrgico único llamado Pathfinder™ ACL Guide. La herramienta se adapta a la anatomía de una rodilla con seis versiones para tamaños y lateralidad. DanaMed fabricó las piezas con DMLM en Níquel Aleación 718, encontrando la impresión 3D un 97% más barata por pieza comparada con fundición a la cera perdida para la cantidad deseada.

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4. Operaciones secundarias y post-procesado

Crítico para la producción de piezas metálicas aditivas son los post-procesos para cumplir especificaciones. A medida que se desarrollan nuevas aplicaciones y materiales, las capacidades de post-procesado se han expandido para atender acabados deseados y características críticas. Algunos clientes temen que las piezas de metal impreso en 3D sean débiles y necesiten muchas operaciones secundarias de refuerzo. Pero generalmente las piezas DMLM logran excelentes resultados con propiedades mecánicas por encima de componentes de fundición y rendimiento cercano a forjado.

Stratasys Direct ofrece tratamientos térmicos, mecanizado, recocido, así como granallado básico o acabado mecánico desde tal cual sale (250-350 μin RA) hasta pulido espejo u otro acabado especificado. Estas operaciones pueden ser necesarias si tus piezas tienen requisitos más altos, pero algunos prototipos o componentes no estructurales/de carga pueden no requerir procesos secundarios. Lo mejor es evaluar si el post-procesado es necesario o si puedes usar una pieza as-built para ahorrar costes totales.

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5. Inspección y operaciones de garantía de calidad

Las piezas fabricadas aditivamente pueden ser examinadas minuciosamente en una empresa que empieza a integrar FA en su desarrollo de producto. Para calmar preocupaciones internas, diseñadores e ingenieros pueden optar por más inspecciones y calificaciones de las necesarias. La inspección al 100% puede ser necesaria, pero muchas veces el muestreo estadístico y factores críticos para tu inspección pueden aliviar costes asociados a funciones de control de calidad.

La inspección y calificación pueden ser operaciones costosas, especialmente porque añaden tiempo de entrega. Sugerimos a cada cliente evaluar qué operaciones de inspección necesita su aplicación. Aunque algunas inspecciones de calidad pueden ser requeridas según industria y aplicación, no todas son necesarias para prototipos funcionales pequeños.

Cuando estés listo para iniciar tu proyecto DMLM, ten en cuenta estas cinco cosas y consulta con un ingeniero de proyecto para asegurar el mejor equilibrio entre rendimiento de la pieza y costes.