Impacto de la fabricación aditiva metálica: cómo puede alterar su sector la impresión 3D

Marc Saunders.

Todo el mundo habla de cómo la impresión 3D va a cambiar el mundo de la fabricación, parte de la revolución de innovación Industria 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 (FA) 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 FA en su sector y valorar el alcance de su participación a través de esta tecnología.

A continuación, planteamos un modelo de escalera con los distintos niveles de implantación de la FA que analizaremos a continuación:

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: Las ventajas que pueden derivarse de la implantación de la FA aumentan a medida que se escalan los niveles, ya que se aprovechan cada vez más las prestaciones exclusivas de la FA. Cuantas más prestaciones aplique, más apasionante y valioso será su producto de FA. ¿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 niveles.

Nivel 0: prototipado rápido y herramientas

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

• a. Proceso de CNC repetible:

La FA 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 FA y se encuentran en todos los niveles de la escalera.

• 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 un inserto de molde complejo, todos con la misma longitud, para garantizar una refrigeración uniforme. El resultado es un inserto que permita reducir el ciclo y tiene una mayor vida útil. 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 FA:

• a. Fabricación de componentes prácticamente finalizados

Una característica importante de la FA 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 FA 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 FA no es perfecta, pero sus ventajas pueden ser muy convincentes.

• b. Producción localizada

La FA 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.

Hemos tratado los dos primeros niveles de la escalera y parte de las principales características de la FA. Os invitamos a descubrir los siguientes tramos del recorrido hasta alcanzar el nivel superior en la segunda parte de este artículo que ya está disponible en la web de Renishaw.