Superar obstáculos clave en la fabricación aditiva:una 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 la década de 1980, la impresión 3D se ha vuelto cada vez más frecuente en la industria manufacturera, hasta el punto de que, en 2021, el mercado mundial de la impresión 3D estaba valorado en 12.600 millones de dólares y se espera que crezca hasta 34.800 millones de dólares en 2026.

Aunque empresas como Adidas y Rawlings han utilizado la tecnología de impresión 3D para crear nuevos productos innovadores, la fabricación aditiva sigue enfrentando desafíos de adopción a escala industrial. Las investigaciones sugieren que el 63 % de las empresas que utilizan la fabricación aditiva solo utilizan la tecnología con fines de creación de prototipos y solo el 21 % la utilizan para producir artículos que no se pueden fabricar mediante otros métodos.

Retos comunes en la fabricación aditiva

Las impresoras 3D de producción son mucho más baratas que las máquinas CNC industriales o las máquinas de moldeo por inyección, pero los equipos de fabricación aditiva aún pueden ser costosos. De hecho, en una encuesta realizada por Stratasys, el 25 % de los encuestados identificaron los costos de los equipos como el principal desafío al utilizar la fabricación aditiva. Esa respuesta no sorprende:ahorrar para el costo inicial de una impresora 3D puede llevar tiempo, y la mayoría de las empresas necesitan más de una para manejar el volumen de pedidos que reciben, lo que significa invertir aún más dinero. Algunas empresas simplemente no pueden justificar el gasto de capital. 

Luego están los propios costes de fabricación y procesamiento. En la misma encuesta de Stratasys, el 16 % de los encuestados dijo que los costos de fabricación asociados con la fabricación aditiva eran una de las principales preocupaciones. Si bien las impresoras 3D son muy autónomas, aún necesitan que alguien envíe el archivo digital a la impresora, se asegure de que la impresora esté configurada correctamente e inicie el proceso de impresión. Con las impresiones de modelado por deposición fundida (FDM) de múltiples materiales, es posible que sea necesario que haya alguien disponible para cambiar los filamentos a mitad de la impresión y, según los materiales y la impresora que se utilice, ajustar la boquilla, la velocidad de impresión, los ajustes de retracción y la temperatura de la cama. Finalmente, una vez finalizada la impresión, alguien deberá quitar las estructuras de soporte y procesar la pieza para lograr un acabado superficial de calidad.

Más allá de los costos de fabricación y procesamiento, están los costos de mantenimiento de equipos aditivos. Las impresoras 3D pueden averiarse sin el mantenimiento adecuado, dejando a las empresas sin piezas nuevas durante días (o incluso semanas) mientras esperan que lleguen las piezas de repuesto. Para las impresoras FDM, el mantenimiento puede consistir en ajustar periódicamente la tensión de la correa y eliminar el plástico acumulado en la boquilla. Las impresoras Multi Jet Fusion (MJF) requieren un mantenimiento regular del cabezal de impresión y de la lámpara calefactora, lo que puede costar miles de dólares al año, y las impresoras de estereolitografía (SLA) requieren un mantenimiento regular del tanque de resina o incluso su reemplazo. Con el tiempo, estos costos de mantenimiento ciertamente pueden acumularse.

La fabricación aditiva también presenta desafíos cuando se completan las impresiones. La mayoría de las piezas impresas en 3D requieren algún tipo de posprocesamiento, lo que lleva tiempo y aumenta la mano de obra general y los costos generales por unidad. Por ejemplo, las piezas SLA están cubiertas con un exceso de resina viscosa recién salidas de la impresora y deben lavarse con un solvente. Las piezas FDM a menudo requieren lijado o alisado con vapor debido a las líneas de capa prominentes o las imperfecciones superficiales dejadas por las estructuras de soporte. Teniendo estas cuestiones en mente, no sorprende que el 9 % de los encuestados mencionen los requisitos de posprocesamiento como uno de los principales desafíos para la fabricación aditiva.

También vale la pena señalar que la fabricación aditiva es una tecnología mucho más joven que los métodos de fabricación tradicionales. Si bien el moldeo por inyección y el mecanizado CNC se han utilizado durante décadas y ya cuentan con una gran base de datos de materiales compatibles, así como estándares de materiales aceptados a nivel mundial, la fabricación aditiva tiene una selección más limitada de materiales y menos estándares de materiales establecidos.

Afortunadamente, la fabricación aditiva se está volviendo más popular y cada vez más empresas están invirtiendo en desarrollar, estandarizar y calificar materiales aditivos. De hecho, una de las principales tendencias en la fabricación aditiva en 2021 fue la introducción de nuevos materiales aditivos. Con el tiempo, esta investigación permitirá a los fabricantes cerrar la brecha entre la fabricación aditiva y otras tecnologías. El establecimiento de estándares globalmente aceptados en diversas industrias también ayudará a que la fabricación aditiva gane una posición más sólida en el panorama de la fabricación.

Retos técnicos de la fabricación aditiva

En comparación con el moldeo por inyección y el mecanizado CNC, la fabricación aditiva puede tener una menor previsibilidad y repetibilidad del proceso. Por ejemplo, las piezas fabricadas aditivamente a menudo pasan por un posprocesamiento para mejorar el acabado de su superficie, lo que, cuando no se controla adecuadamente, es propenso a errores humanos y puede dar lugar a componentes que no pueden cumplir con requisitos de tolerancia estrictos. Este problema representa un desafío cuando se trata de utilizar la fabricación aditiva en industrias que requieren niveles de precisión extremadamente altos, como los sectores aeroespacial o automotriz.

Aunque la fabricación aditiva permite a las empresas imprimir objetos complejos sin ensamblaje adicional, las técnicas de posprocesamiento pueden alargar los tiempos de entrega y estirar los presupuestos. Además, es probable que las empresas necesiten invertir en recursos de inspección y control de calidad para garantizar que las piezas impresas en 3D cumplan con las especificaciones requeridas.

Desafíos operativos y organizativos con la fabricación aditiva

Como tecnología relativamente nueva, la fabricación aditiva también enfrenta desafíos operativos y organizativos. No sólo no hay precedentes para la adopción de la fabricación aditiva a nivel operativo, sino que también faltan modelos de cálculo de costos y negocios basados ​​en esta tecnología. Muchas empresas también desconfían del uso de la impresión 3D porque no están seguras de la propiedad de los diseños digitales.

Además de esos desafíos, existen pocas pistas educativas dedicadas específicamente a carreras en fabricación aditiva, lo que ha resultado en una escasez de personal capacitado con un conocimiento profundo de las tecnologías y procesos. Esos factores, combinados con el conocimiento típicamente limitado de las tecnologías aditivas en empresas que no se especializan específicamente en la fabricación aditiva, significan que muchos clientes no están seguros de dónde puede agregar valor a su negocio, por lo que, a menudo en su propio detrimento, lo evitan por completo.

Resolver desafíos trabajando con un socio experimentado en fabricación aditiva

Si no está muy seguro de cómo incorporar la fabricación aditiva en su negocio, no sabe cómo diseñar para la impresión 3D o no está preparado para las inversiones y los desafíos técnicos que conlleva tener sus propias impresoras 3D, lo mejor es trabajar con un socio de fabricación. Un socio con experiencia en impresión 3D puede ayudarle a superar muchos de los principales desafíos asociados con la fabricación aditiva, incluidos los costos iniciales de los equipos, los resultados inconsistentes y la falta de conocimientos sobre impresión 3D. Trabajar con un socio también puede brindarle acceso a más materiales aditivos y a una gama más completa de opciones de posprocesamiento.

Cuando trabaja con SyBridge, podemos brindarle información sobre los procesos de diseño y selección de materiales para tecnologías de fabricación aditiva e incluso identificar oportunidades de ahorro de costos para ayudarlo a maximizar sus ahorros y ganancias. Contáctenos hoy para hablar con un experto en fabricación aditiva.