5 conceptos erróneos sobre el costo de la impresión 3D en metal

En Stratasys Direct Manufacturing, nuestros ingenieros de proyectos a menudo reciben la pregunta:¿Qué afecta los costos de los pedidos de metal impresos en 3D? Es comprensible que el tamaño y la geometría de la pieza afecten el precio, pero hay otros detalles que pueden alterar el costo de los servicios de impresión 3D. A veces, existen conceptos erróneos sobre la fabricación aditiva (FA) de metal que pueden desanimar a los diseñadores e ingenieros a la hora de buscar la tecnología.

Hemos desglosado cinco conceptos erróneos sobre lo que afecta el precio de las piezas metálicas aditivas y en qué concentrarse para garantizar piezas rentables.

1. Diseño para el proceso AM

La geometría de la pieza suele ser el factor de coste más importante en un proyecto de impresión 3D. El diseño determina el tamaño, la complejidad y la cantidad de material necesario para la pieza. Los ingenieros utilizan la práctica de ingeniería Design for Additive Manufacturing (DFAM) para simplificar y optimizar los productos para la fabricación con tecnología AM. Sin las limitaciones tradicionales y de fabricación, los diseños complejos son más rentables con FA.

Además, la geometría de una pieza impresa en 3D influye en la cantidad de soportes necesarios, y la cantidad de material de soporte utilizado para fabricar su diseño afecta el precio. Los diseños con ángulos de autosoporte (generalmente alrededor de 45 grados o más) usan menos material de soporte y pueden ayudar a reducir tanto los gastos de material como el tiempo de construcción. Cuantos más soportes, mayor será el precio de una pieza.

La orientación de la pieza también juega un papel crucial en la cantidad de soportes necesarios. La reorientación puede reducir drásticamente la cantidad de material necesario para los soportes y, por lo tanto, reducir los costos. Determinar la orientación óptima es un equilibrio entre el costo y la integridad de una pieza; por ejemplo, construir horizontalmente en el plano XY para ahorrar costos podría resultar en la pérdida de definición de características, soportes atrapados e incluso peor; una parte inutilizable porque se ha deformado fuera de tolerancia.

Cuando diseñe para AM, recuerde:

• Diseñe para la función con la impresión 3D en lugar de preocuparse por las limitaciones de las herramientas
• La complejidad no es el generador de costos en el proceso aditivo
• Optimice su diseño con ángulos autoportantes (generalmente alrededor de 45 grados o más)
• Utilice una forma de lágrima para los pasillos internos para evitar soportes
• Diseño para rendimiento y consolidación de piezas para reducir la cantidad de componentes de ensamblaje necesarios para la construcción

Obtenga más información sobre DFAM descargando nuestra guía de diseño para DMLM »

2. Escogiendo su material de aleación de metal

Otro gran factor de costo es qué material de metal AM elige para su proyecto. Desde un aluminio de grado de fundición hasta metales mecánicamente avanzados como la aleación de níquel 718, existe una gama de materiales para abordar una variedad de necesidades de aplicación. Muchos metales cuestan más debido a sus propiedades de rendimiento, como resistencia química, biocompatibilidad y compatibilidad con oxígeno líquido.

Puede ser tentador elegir una superaleación o un metal de alta resistencia, pero si su aplicación solo se necesita para pruebas de ajuste o función, o si la pieza solo se utilizará para una sola operación, debe considerar materiales más rentables. Los metales aditivos como el acero inoxidable 316L y el aluminio AlSi10Mg son perfectos para prototipos de bajo costo y aún así ofrecen buenas propiedades térmicas y resistencia.

3. Equilibrar volúmenes con costes

Cuando su proyecto requiere volúmenes más bajos (normalmente de 1 a 1000), la impresión 3D es una buena opción de fabricación. Se convierte en un ajuste aún mejor si se personaliza cada parte del proyecto. Una alta combinación de piezas debido a la serialización u otras distinciones es más rentable de fabricar sin las restricciones de fabricación tradicionales. Desarrollar las herramientas o los 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 tiene una forma específica para adaptarse a la anatomía de una rodilla con seis versiones separadas para adaptarse al tamaño de la rodilla del paciente y las diferencias entre la rodilla derecha y la izquierda. DanaMed fabricó las piezas con DMLM en aleación de níquel 718 y descubrió que la impresión 3D era aproximadamente un 97 % más barata por pieza en comparación con la fundición de inversión con la cantidad deseada de herramientas.

Lea más sobre Pathfinder de DanaMed »

4. Operaciones secundarias y posprocesamiento

Los procesos posteriores utilizados para cumplir con las especificaciones del cliente son fundamentales para la producción de piezas metálicas aditivas. A medida que se desarrollan nuevas aplicaciones y materiales para metales aditivos, las capacidades de posprocesamiento también se han ampliado para dar servicio a los acabados deseados y las características críticas de los componentes. A algunos clientes les preocupa que las piezas metálicas de impresión 3D sean débiles y necesiten muchas operaciones secundarias para su refuerzo. Pero, en general, las piezas DMLM logran excelentes resultados con propiedades mecánicas superiores a las de los componentes de grado de fundición y con propiedades forjadas.

Stratasys Direct ofrece tratamientos térmicos, mecanizado, recocido, así como granallado básico o acabado mecanizado desde la construcción (250-350 μin RA) hasta un pulido espejo u otro acabado específico. Estas operaciones pueden ser necesarias si sus piezas tienen requisitos más altos, pero es posible que algunos prototipos o componentes no estructurales o de carga no requieran procesos secundarios. Es mejor acceder si es necesario un procesamiento posterior o si puede utilizar una pieza construida para ahorrar costos generales.

Obtenga más información sobre el posprocesamiento disponible para piezas DMLM »

5. Operaciones de inspección y control de calidad

Las piezas fabricadas de forma aditiva pueden someterse a un intenso escrutinio en una empresa que está comenzando a integrar la fabricación aditiva en el desarrollo de sus productos. Para calmar las preocupaciones internas, los diseñadores e ingenieros pueden optar por más inspecciones y calificaciones de las necesarias. Es posible que se necesite una inspección al 100 por ciento, pero muchas veces aprovechar el muestreo estadístico y los factores críticos para su inspección puede aliviar los costos asociados con las funciones de control de calidad.

La inspección y la calificación pueden ser operaciones costosas, especialmente porque aumentan el tiempo de entrega del proyecto. Sugerimos que cada cliente evalúe qué tipo de operaciones de inspección necesita para su aplicación. Si bien es posible que se requieran algunas inspecciones de calidad según los requisitos de la industria y la aplicación, es posible que no todas las inspecciones sean necesarias para prototipos funcionales más pequeños.

Cuando esté listo para comenzar su proyecto DMLM, tenga en cuenta estas cinco cosas y consulte con un ingeniero de proyectos para garantizar el mejor equilibrio entre el rendimiento y los costos de las piezas.