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Artículo: Impacto de la fabricación aditiva, 1ª parte: cómo puede transformar la Fabricación aditiva su sector

Marc Saunders

Director de Centros de soluciones globales de Renishaw, acelera la adopción de la fabricación aditiva (impresión metálica 3D)

Marc Saunders

11 de marzo de 2016

Se habla mucho de cómo la impresión 3D va a cambiar el mundo de la fabricación, parte de la revolución Industia 4.0, que dejará a un lado los métodos de trabajo tradicionales.  Quizá sea un poco exagerado, pero el hecho es que la fabricación aditiva nos brinda enormes oportunidades para hacer las cosas de otra manera. 

El ritmo de implantación en cada sector dependerá de las características de la industria: por ejemplo, el grado de regulación, y la actitud de los participantes actuales y potenciales ante la innovación y el riesgo. Se presenta una gran oportunidad para transformar la situación actual. La pregunta es ¿cómo situar su negocio en una posición ganadora si esta transformación se produce?

Un buen punto de partida sería estudiar la naturaleza de los posibles cambios que puede introducir la fabricación aditiva en su sector y valorar el alcance de su participación a través de esta tecnología. En mi último artículo, ¿Cómo aprovechar todo el potencial de la fabricación aditiva? Mostraba un modelo de escalera con los distintos niveles de implantación de la fabricación aditiva:

Escalera de la fabricación aditiva

Ventajas de producción de la fabricación aditiva

También hablaba sobre las distintas ventajas que pueden derivarse de la implantación de la fabricación aditiva: ventajas de producción que se obtienen durante la fabricación del producto y beneficios sostenidos que se obtienen cuando el producto está en uso. Para escalar niveles, es necesario una disposición progresiva para diseñar y cumplir los requisitos de productos radicalmente nuevos, así como adoptar un nuevo proceso de fabricación, no obstante, los beneficios tienden a aumentar también:

Escalera de las ventajas de la fabricación aditiva

 

Las ventajas aumentan a medida que se escalan los niveles, ya que se aprovechan cada vez más las prestaciones exclusivas de la fabricación aditiva. Cuantas más prestaciones aplique, más apasionante y valioso será su producto de AM.

¿Qué significa esto en la práctica? ¿Qué prestaciones pueden instalarse progresivamente? En el resto del artículo se tratan las prestaciones que puede utilizar en los dos primeros peldaños, y en uno próximo, se tratarán los dos niveles superiores.

Nivel 0: prototipado rápido y herramientas

Es el punto inicial para muchas empresas en su travesía por la AM, que empiezan a fabricar modelos y herramientas rápidamente, mientras el diseño está todavía en proceso. Este nivel incluye dos prestaciones de AM:

a. Proceso de CNC repetible

La AM es un proceso muy automatizado, en el que no interviene ningún operario en la fabricación tras llenar la tolva de polvo y disparar el láser. Por consiguiente, puede utilizarse para sustituir los procesos manuales tradicionales y, de este modo, reducir los costes de producción, con un aumento de la precisión y unos resultados más previsibles. Un buen ejemplo es el sector de odontología, donde los modelos creados manualmente se están sustituyendo por implantes de diseño digital y fabricación automática. Todas estas ventajas son propias de la fabricación aditiva y se encuentran en todos los niveles de la escalera.

Proceso de 'CNC' repetible

b. Refrigeración conformal

Es una sofisticada función que puede instalarse fácilmente en insertos de molde. La refrigeración conformal implica la fabricación de canales de refrigeración en los contornos de la pieza, para garantizar una transferencia de calor rápida y uniforme. Las esquinas de los propios canales están diseñadas de forma uniforme para evitar puntos muertos que puedan provocar corrosión y garantizar que el líquido refrigerante circule fácilmente con la mínima pérdida de presión. Es posible diseñar varios canales de refrigeración en una herramienta de moldeado compleja, todos con la misma longitud, para garantizar una refrigeración uniforme. El resultado es una herramienta con un ciclo más corto y mayor vida útil.

Refrigeración conformal

También es posible introducir refrigeración conformal en los propios productos, pero es necesario modificar el diseño del producto, por lo que este procedimiento se encuentra en el nivel superior de la escalera.

Nivel 1: recambio de piezas directo

El siguiente nivel de la escalera es la fabricación de piezas de producción, pero solo con réplicas de componentes existentes. Únicamente cambia el proceso de producción, no la geometría de las piezas. Aquí pueden incorporarse otras dos funciones de AM:

a. Fabricación de componentes prácticamente finalizados

Una característica importante de la fabricación aditiva es una merma de producto mínima en la fabricación, comparado con las técnicas sustractivas tradicionales. El material sobrante por unidad puede ser considerable en la producción de grandes tiradas.

En el sector aeroespacial, el ratio 'buy-to-fly' es una medida crucial de la eficacia del proceso - ¿cuántas veces el peso de la pieza final se convierte en viruta durante la fabricación? Es importante resaltar que la AM es un proceso de fabricación 'prácticamente' finalizado que, generalmente, apenas requiere acabado, mientras que las estructuras de soporte necesarias para la construcción pueden ser también material de desecho. La AM no es perfecta, pero sus ventajas pueden ser muy convincentes, como muestra el siguiente ejemplo de GKN Aerospace:

Fabricación de componentes prácticamente finalizados

b. Producción localizada

AM no precisa herramientas de producción, y también elimina uno de los principales costes asociados a la fabricación de componentes. Esto puede producir el efecto de deseconomías de escala reducida, es decir, permite competir en coste incluso a las pequeñas empresas, con la ventaja añadida de la proximidad, para ofrecer al cliente un servicio superior. También existe la oportunidad de transformar las cadenas de suministro existentes, o adaptar su propia cadena de suministro para proporcionar un servicio más eficaz.

Producción localizada

Resumen: 1ª parte

Hemos tratado los dos primeros niveles de la escalera y parte de las principales características de la fabricación aditiva o AM. En la 2ª parte, se completa el recorrido hasta el nivel superior y se exploran algunas de las características avanzadas de AM.