FABRICACIÓN DE MOLDES Y MATRICES 50 optimizados para la producción en serie, se puede aprovechar aún mejor la posibilidad de customización. Por ejemplo, produciendo preformas básicas mediante técnicas de conformado, y añadiendo detalles individualizados mediante FA. En tercer lugar, a priori, la FA permite un mejor aprovechamiento del material y una reducción de residuos de producción. Dada la naturaleza aditiva de estos procesos, y en contraposición con los procesos sustractivos, sólo se utiliza el material requerido por el diseño del componente. En el caso de diseños complejos y altamente aligerados, por ejemplo, en aplicaciones aeronáuticas o de automoción, esto supone un ahorro considerable de material. De hecho, se han estudiado varios casos prácticos en los que se ha logrado alcanzar buy-tofly ratios del 1,2:1, cuando, en casos más extremos, llegan a ser del 10:1 en fabricación convencional. Además de la reducción de costes que esto supone, especialmente cuando los materiales son altamente costosos; en un contexto industrial absolutamente limitado por factores de sostenibilidad, la eficiencia del material supone una gran ventaja. En cuarto lugar, la implementación de la FA tiene también un efecto favorable en la cadena de suministro. Debido a la descentralización de la producción, la alta automatización del proceso y necesidad reducida de equipos, los componentes pueden ser impresos por suministradores locales. De esta forma, se logra agilizar la cadena de suministro y reducir sustancialmente el plazo de lanzamiento o Time to Market. De hecho, esta característica fue una de las principales motivaciones iniciales para el desarrollo o industrialización de la FA. Por último, la FA está ligada a una libertad de diseño superior frente a los procesos de fabricación convencionales. Por una parte, hay dos motivos principales detrás de la libertad geométrica de la FA. Primero, el carácter aditivo y la fabricación capa a capa. Segundo, el hecho ser una tecnología que no requiere de utillajes ni herramientas. Entre otras cosas, esta característica permite tanto su aplicación en la reparación de piezas individuales que hayan sufrido defectos durante la producción, como la implementación de herramientas de diseño avanzadas como la optimización topológica. Estas herramientas son cada vez más utilizadas en industrias donde el peso del componente es un factor diferencial. También es posible fabricar diseños que contengan elementos tales como cavidades o sistemas de refrigeración internos en una sola fabricación, sin que esto conlleve un aumento del coste de fabricación. Por otra parte, la FA también cuenta con una libertad mayor en lo que a diseño de materiales se refiere. Mediante la FA se pueden procesar una extensa cantidad de materiales, desde las aleaciones metálicas convencionales hasta polímeros y materiales cerámicos, pero también permite trabajar con materiales avanzados. Por ejemplo, materiales compuestos constituidos por una fase metálica y otra cerámica, aleaciones de alto rendimiento tales como superaleaciones base níquel o cobalto, e incluso aleaciones de alta entropía. Al mismo tiempo, es posible crear piezas con gradientes funcionales basados en una transición gradual de la composición o Functionally Graded Materials (FGM). De esta forma, se pueden diseñar componentes optimizando la composición de los materiales en base a los requerimientos de la aplicación. Figura 4. Ejemplo de pieza con gradiente funcional (FGM) compuesto por una matriz de aleación base cobalto y refuerzo de carburo de tungsteno. PUNTOS FUERTES LIMITACIONES Diseño de componentes flexible Baja productividad Libertat de diseño de materiales Coste por pieza Individualización de la producción en masa Las escasas tolerancias dimensionales y el acabado superficial obligan a ser acabadas las superficies funcionales Eficiente aprovechamiento del material No es aplicado como un proceso aislado Residuos de producción reducidos Agilización de la cadena de suministro Reducción del plazo de lanzamiento o Time to Market Tabla 1. Principales puntos fuertes y limitaciones de la FA.
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