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¿Cómo integrar la fabricación aditiva de metal en un negocio?

Publicado el enero 22, 2020 por Alicia M.
Fabricación aditiva metal

A medida que la fabricación aditiva de metal madura a lo largo de los años, con un mayor crecimiento en comparación con los procesos de impresión de plástico, una pregunta parece persistir en el mercado: ¿cómo integrar con éxito la fabricación aditiva de metal en una empresa? Este tipo de tecnología sigue siendo una gran inversión con mayores costes de maquinaria y materiales que otras tecnologías en el mercado. Además, tiene dificultades para competir en la producción en serie, en comparación con otras técnicas más tradicionales como el mecanizado. Hoy en día, la fabricación aditiva de metal todavía se usa para hacer prototipos funcionales, componentes de herramientas, repuestos o incluso para reparar piezas defectuosas; algunos sectores incluso están comenzando a diseñar piezas con acabados en volumen. Sin embargo, ¿cómo podemos estar seguros de que se está eligiendo la solución correcta y cómo integrarla efectivamente en los procesos de producción? ¡Hemos entrevistado a tres expertos para darnos algunos consejos prácticos!

Bernd Martiné es experto en tecnologías de fabricación avanzadas en GF Machining Solutions desde 2013, y es responsable de las ventas y aplicaciones de fabricación aditiva en Alemania. Actualmente, dirige varios sectores industriales que han invertido en soluciones metálicas, ya sea para herramientas o para la producción de piezas terminadas. A su lado, encontramos a Benny Buller, CEO y fundador de VELO3D, pionero del proceso de fabricación aditiva de metal sin necesidad de soportes. Finalmente, el Dr. Johannes Gumpinger es ingeniero de procesos de fabricación avanzada en la Agencia Espacial Europea (ESA). En particular, está desarrollando soluciones para aplicar la fabricación aditiva como un proceso de diseño estándar para misiones espaciales.

¿Por qué considerar la fabricación aditiva de metal?

Las tecnologías de impresión 3D de metal ofrecen más complejidad y libertad geométrica en comparación con los métodos de mecanizado tradicionales, a la vez que optimizan el peso total de la pieza gracias al software adecuado que permite utilizar solo el material necesario. La ESA, usuario de la fabricación aditiva de metal durante más de 10 años, comenzó a interesarse por la I+D, preguntándose cómo podríamos avanzar en la caracterización de los materiales y la resistencia de las piezas. Hoy, el Dr. Johannes Gumpinger nos explica: «La gran libertad geométrica se puede usar de manera efectiva para desarrollar piezas con mayor rendimiento, menor masa, pero también menores costes».

Esta es una opinión compartida por Bernd Martiné de GF Machining Solutions. Él dice que las empresas consideran la fabricación aditiva de metal cuando no pueden producir sus piezas utilizando procesos convencionales, especialmente cuando se trata de reducir la relación complejidad-peso. «En algunos grupos, he visto a la dirección invertir en máquinas sin tener que imprimir piezas específicas, sino simplemente obligando a sus empleados a pensar en nuevos diseños y no perderse una nueva tendencia», agrega.

piezas impresas en metal

Piezas impresas en 3D por GF Machining Solutions

Benny Buller afirma que una empresa debería considerar las tecnologías 3D cuando busca mejorar el rendimiento del producto y/o cuando se enfrenta a una cadena de suministro incierta. La fabricación aditiva puede ayudarlo a reducir el inventario diseñando piezas bajo demanda. Y agrega: «Las empresas con volúmenes de repuestos medios/bajos y que sufren de incertidumbre en la cadena de suministro, de problemas de calidad y de precio, son candidatos ideales para adoptar la fabricación aditiva».

¿Cómo elegir una solución de fabricación aditiva de metal?

Hay muchos procesos de impresión de metal en 3D: fusión láser en un lecho de polvo, deposición de material bajo energía concentrada, proceso inspirado en MIM (para moldeo por inyección de metal), proyección en frío, etc., lo cual no facilita la elección de una máquina. Benny Buller aconseja comenzar trabajando con un proveedor de servicios y probar diferentes tecnologías de fabricación aditiva de metal: «Use fabricantes contratados o servicios de impresión para dar sus primeros pasos; considere el despliegue interno solo después del éxito de estos».

La tecnología Velo3D permite la impresión de piezas complejas sin soportes | Créditos: Velo3D

La elección de la solución dependerá, por supuesto, de lo que se desee producir y del material que desee utilizar. En la ESA, Johannes Gumpinger explica que rápidamente recurrieron a «máquinas capaces de producir piezas repetidas y económicas con altas propiedades mecánicas y físicas. Las aplicaciones espaciales generalmente requieren aleaciones ligeras, superaleaciones a base de níquel, aleaciones de cobre y aceros». En términos de materiales, el número de metales para la fabricación aditiva continúa creciendo y ciertos procesos podrán tratarlos mejor como la tecnología de lecho de polvo. Bernd Martiné agrega: «Todavía hay espacio para desarrollar nuevos materiales y máquinas, pero para la mayoría de las industrias, nuestra compañía ya puede ofrecer una alternativa a sus materiales estándar».

Integración exitosa de la fabricación aditiva de metal

Lo primero que debemos tener en cuenta al integrar una impresora 3D en una línea de producción es identificar el tipo de piezas que se desea diseñar y desde qué perspectiva: ¿Desea imprimir prototipos para acelerar el desarrollo de productos? ¿Herramientas para reducir costes? ¿Las piezas terminadas son más innovadoras y eficientes? Siempre debes tener en cuenta que la fabricación aditiva de metal no es necesariamente la solución correcta, por eso es esencial saber en qué dirección desea ir. Bernd Martiné comenta: «Las empresas no deberían tratar de producir piezas mediante la fabricación aditiva que ya se puede fabricar utilizando las tecnologías convencionales existentes; esto se debe a que la impresión 3D es más costosa en la mayoría de los casos. En cambio, piense en los límites de las tecnologías existentes. ¿Dónde podríamos agregar funciones y cómo reducir la complejidad?». Una visión compartida por nuestro usuario, la ESA, que especifica: «Es necesario planificar cuidadosamente la implementación de una solución de fabricación aditiva para la producción, teniendo en cuenta todas las etapas del proceso de principio a fin».

Como parte de la misión Athena, la ESA trabajó con el Instituto Fraunhofer para imprimir en 3D un banco óptico de titanio | Créditos: Fraunhofer IWS

La formación también es un componente clave para una integración exitosa. Los empleados deben estar capacitados para usar la máquina, el software, pero también las técnicas de posprocesamiento y recordarles las reglas de seguridad. No manejamos una máquina industrial como una impresora 3D de escritorio, o polvos metálicos como bobinas de filamentos de plástico. Hay ciertos riesgos a tener en cuenta y es esencial darlos a conocer a todos los usuarios de la máquina. Típicamente, GF ha creado «Centros de Competencia» en Europa, Asia y Estados Unidos para brindar capacitación con el equipo adecuado. Bernd Martiné explica que han desarrollado talleres para «clientes que han establecido un plan de inversión. Les damos una visión general de la tecnología». Incluso como usuario, es importante mantenerse al día con las noticias del mercado y aprender sobre las tecnologías en crecimiento. Johannes Gumpinger señala que en la ESA, los empleados «asisten a conferencias y cursos de capacitación, realizan y publican investigaciones, y también organizan conferencias y talleres ellos mismos».

Finalmente, la buena integración comienza en la etapa de diseño y no en la etapa de fabricación: hay que «pensar en la impresión 3D» como explica Bernd Martiné. La integración exitosa pasa por fases de aprendizaje; Por lo tanto, es necesario comenzar gradualmente, para probar varias cosas antes de embarcarse en la producción. Benny Buller concluye: «Comience por imprimir en 3D las piezas existentes sin rediseñar nada, para comprender si el proceso tecnológico es fiable».

Soporte de lanzador Ariane impreso en 3D | Créditos: ESA

Puede encontrar más información sobre las soluciones de fabricación aditiva de metal ofrecidas por GF Machining Solutions AQUÍ y Velo3D AQUÍ.

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