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Impresión 3D y producción en masa: ¿en dónde nos encontramos?

Publicado el noviembre 18, 2020 por Alicia M.

La fabricación aditiva ahora se usa ampliamente en la producción de piezas terminadas, una tendencia confirmada por el último estudio de Sculpteo. «The State of 3D Printing» mostró que más del 50% de las empresas encuestadas utilizaban tecnologías 3D no para la creación de prototipos, sino para la producción final. Pero, ¿qué pasa con la cantidad de piezas que se imprimen en 3D para una misma serie? La fabricación aditiva no es el método de producción preferido cuando se trata de fabricar la misma pieza en volúmenes muy grandes. Los plazos de entrega ya no son tan cortos como los métodos convencionales, y los costes no son tan bajos. Sin embargo, cada vez más fabricantes están comenzando a tomarse en serio este tema de la velocidad para avanzar hacia la producción en masa. Entonces, ¿cómo utilizar la impresión 3D para fabricar la misma pieza estandarizada en grandes cantidades? Hoy os mostramos algunos ejemplos que combinan la producción en masa y la impresión 3D, mostrando el potencial de esta tecnología industrial. Los hemos enumerado en orden alfabético.

Adidas y Carbon fabrican miles de zapatillas

En abril de 2017, el famoso fabricante de equipos deportivos, Adidas, anunció una importante asociación con la empresa Carbon. Ambos se unieron para el lanzamiento de la producción de 100.000 pares de Future Craft 4D, ¡unas zapatillas que incorporan entresuelas impresas en 3D! Usando la tecnología Digital Light Synthesis (DSL) de la compañía estadounidense, Adidas pudo imprimir una suela en tan solo 19 minutos. Esto aportaría más comodidad y flexibilidad al usuario. Si se ha favorecido la fabricación aditiva para producir tantos zapatos es porque permite concretamente obtener esta estructura de celosía que reduce el peso total del zapato y responde con precisión a los movimientos de cada deportista, ofreciéndole así una mejor amortiguación y muy buena estabilidad.

FutureCraft 4D cuenta con una entresuela impresa en 3D.

Align Technology: producción en masa, impresión 3D y personalización

La empresa estadounidense Align Technology se especializa en la impresión 3D de soluciones de ortodoncia. Es conocida en particular por haber desarrollado Invisalign, unos alineadores hechos a medida. Utiliza fabricación aditiva, y más específicamente máquinas SLA de 3D Systems, para diseñar el molde de la férula, que luego será termoformado antes de ser utilizado por el paciente. Obviamente, cada dispositivo se crea a medida, adaptándose a la anatomía de su usuario. Los famosos Invisaligns son, por tanto, un ejemplo perfecto de combinación de personalización, producción en masa e impresión 3D: Align Technology podría llegar a imprimir más de 320.000 piezas al día. Actualmente, más de 9 millones de personas podrían usar estos alineadores transparentes.

Las férulas de Align Technology

Chanel desarrolla brochas para su rímel

En 2018, la brocha del rímel Volume Révolution de Chanel se desarrolló en colaboración con Erpro 3D Factory, una startup fundada por Erpro Group que se especializa en la producción en masa con fabricación aditiva. De hecho, la marca de lujo francesa decidió asociarse con Erpro Group para crear este diseño a escala industrial. Erpro 3D Factory explica que ha producido 17 millones de piezas desde 2017, y opera 15 máquinas que pueden funcionar 24 horas al día, 7 días a la semana. Estas son las máquinas que producen las brochas del rímel Chanel con tecnología SLS, que alcanzan una cifra de 250.000 por semana. Después de Volume Révolution, Chanel dió un paso más al producir E.Y.E, una nueva gama de máscaras impresas en 3D que incluye 10 pinceles exclusivos. La fabricación aditiva permitió a los diseñadores evitar el proceso tradicional de creación de moldes, que consume mucho tiempo y es más caro. También permitió el ajuste fino del diseño del cepillo a través de más de 100 prototipos. Chanel explicó que el diseño único del cepillo no habría sido posible con la fabricación convencional.

La máscara de pestañas de Chanel, con el aplicador impreso en 3D.

Formlabs produce hisopos para los test de Covid-19

Al comienzo de la pandemia de COVID-19 en Occidente, múltiples empresas de impresión 3D pusieron su maquinaria al servicio del sector médico. En EE.UU., Formlabs se centró en la impresión 3D de hisopos nasales para evaluar a los pacientes. El hisopo que desarrollaron podría imprimirse en una sola pieza utilizando materiales biocompatibles y esterilizables en autoclave del fabricante (como su resina de guía quirúrgica). Capaz de producir 1 millón de hisopos a la semana con sus impresoras 3D, esta tasa de producción era necesaria para satisfacer la urgente necesidad del país. Formlabs explicó que habían puesto en funcionamiento 250 de sus máquinas SLA durante el pico de producción. “Hemos recibido una notificación de la FDA de que este sería un producto exento de Clase 1, siempre que se fabrique en una instalación controlada por ISO 135”, explicó el gerente de productos de Formlabs, David Lakatos. Esto permitió una entrega al mercado aún más rápida. Puedes encontrar más información en el siguiente video:

GE Additive y Safran fabrican boquillas de combustible

La producción en masa es un método de fabricación que la empresa GE Additive siempre ha tenido en cuenta. En colaboración con Safran Aircraft Engines, proveedor mundial de motores de avión, GE fue capaz de utilizar la fabricación aditiva para producir más de 30.000 boquillas de combustible para los aviones comerciales. Para ello, recurrieron a la planta de impresoras 3D de GE Aviation, ubicada en Auburn, Alabama. Hoy en día, la planta cuenta con más de 40 impresoras 3D de metal trabajando a partir de polvo de titanio. El fabricante afirma que no se trata únicamente de producir miles de piezas, sino que quería demostrar el papel y funcionamiento de la fabricación aditiva en la producción en masa para su negocio. Para la empresa, este es uno de los ejemplos más reconocibles de cómo agilizar la producción, reducir costes y acortar tiempos. En total, el peso de las boquillas se redujo un 25%, y pudieron reducir el número de piezas de las boquillas (aproximadamente 20) en una única pieza completa.

Las boquillas de combustible se fabricaron en una planta de impresoras 3D.

Photocentric imprime válvulas para combatir la pandemia

La empresa británica Photocentric se especializa en polímeros plásticos y, más concretamente, en la tecnología por estereolitografía. A mediados de marzo, el fabricante se lanzó a la producción en masa para la creación de válvulas compatibles con aparatos respiratorios. ¿La meta? Paliar la crisis sanitaria causada por el Covid-19 y ayudar a los pacientes hospitalizados. Así, utilizó tres impresoras 3D de resina: la Magna, la Titán y la Maximus que, en una noche, llegaron a imprimir más de 600 válvulas. El equipo de Photocentric afirmó que podrían llegar a producir más de 40.000 válvulas a la semana utilizando sus impresoras 3D Liquid Crystal. Para ello tendría que trabajar 24 horas al día durante 5 días a la semana. Aun así el número de válvulas que se podrían llegar a conseguir es enorme. Este ejemplo muestra cómo la fabricación aditiva ha conseguido ser reactiva y dar solución a un problema existente, mientras que con métodos tradicionales hubiera sido impensable.

Photocentric se basó en la impresión 3D para la producción en masa de válvulas.

Rehook, la solución para recolocar la cadena de la bicicleta

Volver a poner la cadena de la bicicleta después de descarrilar suele ser un tanto complicado. Por eso, a la empresa Rehook se le ocurrió un concepto simple, que consistía en un gancho para sujetar fácilmente la cadena. Reteniendo la tensión de la cadena, es posible recolocarla con una mano, sin entrar en contacto directo con ella. Su desarrollo necesitó varias impresoras 3D. Se utilizó una máquina MakerBot para diseñar los prototipos de forma rápida y económica. Después de algunos ajustes y mejoras, se finalizó el diseño y se probaron diferentes tecnologías y materiales de construcción. El proceso SLS ha demostrado ser el más adecuado para la fabricación del gancho. La compañía recurrió a 3D Print Direct, que pudo producir 400 unidades al mes, lo que fue suficiente para comenzar una prueba piloto. Actualmente se han vendido miles de modelos y se pueden encontrar en todos los sitios europeos de Amazon. Para satisfacer la creciente demanda, la empresa decidió cambiar al moldeo por inyección. Aún así, sin la impresión 3D, este éxito no habría sido posible.

VormVrij 3D y la producción en masa de tazas

En 2017, Studio Unfold quiso seguir testar las capacidades de las impresoras 3D del fabricante holandés VormVrij 3D. Ordenó que se hicieran 400 tazas pequeñas de arcilla en 14 días. Para lograrlo, hubo que tener en cuenta varios parámetros. Yao vd Heerik, director ejecutivo de VormVrij3D, explica: “Para la producción en masa, teníamos que optimizar la impresión 3D. El diseño de esta taza está un poco almenado con ángulos agudos. Esto no lograría las velocidades máximas de impresión, ya que los cambios de dirección en estas ubicaciones podrían hacer que el objeto vibre al imprimir”. Las tazas de arcilla se imprimieron con una altura de capa promedio de 1 mm, un grosor de pared estable de 3 mm y velocidades de impresión de 10-40 mm/s. Para aumentar aún más el volumen de producción, se utilizaron cuatro impresoras simultáneamente. Más tarde, Studio Unfold empacó y envió las tazas. Debido al resultado satisfactorio, VormVrij 3D recibió pedidos de seguimiento de Studio Unfold, por lo que se imprimieron en 3D un total de 1.200 tazas de arcilla en seis semanas.

Tazas de arcilla impresas en 3D.

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