Superando obstáculos clave en fabricación aditiva: Guía práctica

Publicado el 26 de octubre de 2022

Publicado originalmente en fastradius.com el 26 de octubre de 2022

La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, es una tecnología relativamente nueva, pero ya ha recorrido un largo camino. Desde su invención en los años 1980, la impresión 3D se ha vuelto cada vez más prevalente en la industria manufacturera, tanto que en 2021 el mercado global de impresión 3D se valoró en $12.6 mil millones, y se espera que crezca a $34.8 mil millones para 2026.

Aunque empresas como Adidas y Rawlings han usado tecnología de impresión 3D para crear productos innovadores, la fabricación aditiva continúa enfrentando desafíos de adopción a escala industrial. Investigaciones sugieren que el 63% de empresas que usan fabricación aditiva solo la usan para propósitos de prototipado, y solo el 21% la usa para producir artículos que no pueden fabricarse mediante otros métodos.

Desafíos comunes en fabricación aditiva

Las impresoras 3D de grado de producción son mucho más baratas que máquinas CNC industriales o de moldeo por inyección, pero el equipo de fabricación aditiva aún puede ser costoso. De hecho, en una encuesta de Stratasys, el 25% de encuestados identificó costos de equipo como el principal desafío al usar fabricación aditiva. Esa respuesta no es sorprendente: ahorrar para el coste inicial de una impresora 3D puede llevar tiempo, y la mayoría de negocios necesitan más de una para manejar el volumen de pedidos, lo que significa invertir aún más dinero. Algunas empresas simplemente no pueden justificar el gasto de capital.

Luego están los costes de fabricación y procesamiento. En la misma encuesta de Stratasys, el 16% dijo que los costes de fabricación asociados con fabricación aditiva eran una preocupación principal. Aunque las impresoras 3D son muy autónomas, aún necesitan a alguien para enviar el archivo digital a la impresora, asegurar que la impresora esté configurada correctamente e iniciar el proceso de impresión. Con impresiones de modelado por deposición fundida (FDM) multi-material, alguien puede necesitar estar presente para cambiar filamentos a medio imprimir y, dependiendo de materiales e impresora, ajustar boquilla, velocidad de impresión, configuraciones de retracción y temperatura de cama. Finalmente, una vez que una impresión termina, alguien necesitará remover estructuras de soporte y procesar la pieza para lograr un acabado superficial de calidad.

Más allá de costes de fabricación y procesamiento están los costes de mantenimiento de equipo aditivo. Las impresoras 3D pueden fallar sin mantenimiento adecuado, dejando a empresas sin nuevas piezas por días (o incluso semanas) mientras esperan repuestos. Para impresoras FDM, el mantenimiento puede tomar la forma de ajustar rutinariamente tensión de correas y remover plástico acumulado de la boquilla. Impresoras Multi Jet Fusion (MJF) requieren mantenimiento regular de cabezal de impresión y lámpara de calentamiento, que puede costar miles de dólares al año, e impresoras de estereolitografía (SLA) requieren mantenimiento regular de tanque de resina o incluso reemplazo. Con el tiempo, estos costes de mantenimiento ciertamente pueden sumar.

La fabricación aditiva también presenta desafíos cuando las impresiones terminan. La mayoría de piezas impresas en 3D requieren alguna forma de post-procesado, que toma tiempo y aumenta costes laborales y generales por unidad. Por ejemplo, piezas SLA están cubiertas con resina viscosa excedente directo de la impresora y necesitan lavarse en solvente. Piezas FDM a menudo requieren lijado o suavizado al vapor debido a líneas de capa prominentes o imperfecciones superficiales dejadas por estructuras de soporte. Con esos problemas en mente, no es sorprendente que el 9% de encuestados nombrara requisitos de post-procesado como principal desafío para fabricación aditiva.

También vale notar que la fabricación aditiva es una tecnología mucho más joven que métodos de fabricación tradicionales. Mientras moldeo por inyección y mecanizado CNC se han usado por décadas, y ya tienen una gran base de datos de materiales compatibles así como estándares de materiales globalmente aceptados, la fabricación aditiva tiene una selección de materiales más limitada y menos estándares establecidos.

Afortunadamente, la fabricación aditiva se está volviendo más popular, y más empresas están invirtiendo en desarrollar, estandarizar y calificar materiales aditivos. De hecho, una de las principales tendencias en fabricación aditiva en 2021 fue la introducción de materiales aditivos novedosos. Eventualmente, esta investigación permitirá a fabricantes cerrar la brecha entre fabricación aditiva y otras tecnologías. El establecimiento de estándares globalmente aceptados en varias industrias también ayudará a la fabricación aditiva a ganar un pie más fuerte en el panorama manufacturero.

Desafíos técnicos para fabricación aditiva

Comparado con moldeo por inyección y mecanizado CNC, la fabricación aditiva puede tener menor predictibilidad y repetibilidad de proceso. Por ejemplo, piezas fabricadas aditivamente a menudo pasan por post-procesado para mejorar acabado superficial, que cuando no se controla adecuadamente, es propenso a error humano y puede resultar en componentes que no pueden cumplir requisitos de tolerancia ajustada. Este problema representa un desafío al usar fabricación aditiva en industrias que requieren niveles extremadamente altos de precisión, como aeroespacial o automotriz.

Aunque la fabricación aditiva permite a empresas imprimir objetos complejos sin ensamblaje adicional, técnicas de post-procesado pueden alargar plazos de entrega y estirar presupuestos. Además, las empresas probablemente necesiten invertir en recursos de inspección y control de calidad para asegurar que piezas impresas en 3D cumplan especificaciones requeridas.

Desafíos operativos y organizacionales con fabricación aditiva

Como tecnología relativamente nueva, la fabricación aditiva también enfrenta desafíos operativos y organizacionales. No solo no hay precedente para adoptar fabricación aditiva a nivel operativo, sino que hay falta de modelos de negocio y cálculo de costes basados en la tecnología. Muchas empresas también recelan de usar impresión 3D porque están inseguras sobre la propiedad de diseños digitales.

Sumando a esos desafíos, hay pocas vías educativas dedicadas específicamente a carreras en fabricación aditiva, lo que ha resultado en escasez de personal calificado con conocimiento profundo de tecnologías y procesos. Esos factores, combinados con el conocimiento típicamente limitado de tecnologías aditivas en empresas que no se especializan específicamente en fabricación aditiva, significan que muchos clientes no están seguros de dónde puede agregar valor a su negocio, así que —a menudo para su propio detrimento— la evitan por completo.

Resolviendo desafíos trabajando con un socio experimentado en fabricación aditiva

Si no está seguro de cómo incorporar fabricación aditiva en su negocio, no puede averiguar cómo diseñar para impresión 3D, o no está listo para las inversiones y desafíos técnicos que vienen con tener impresoras 3D propias, es mejor trabajar con un socio de fabricación. Un socio experimentado en impresión 3D puede ayudarle a superar muchos de los principales desafíos asociados con fabricación aditiva, incluyendo costes iniciales de equipo, resultados inconsistentes y falta de conocimiento de impresión 3D. Trabajar con un socio también puede darle acceso a más materiales aditivos y una gama más completa de opciones de post-procesado.

Cuando trabaja con SyBridge, podemos proporcionar insight en los procesos de diseño y selección de materiales para tecnologías de fabricación aditiva, e incluso identificar oportunidades de ahorro de costes para ayudarle a maximizar sus ahorros y beneficios. Contáctenos para hablar con un experto en fabricación aditiva hoy.