¬°Hub de contenido!
Acceso a contenido educativo gratis.
Comience a aprender

¬ŅC√≥mo seleccionar una impresora 3D para su planta?

Los avances en la fabricación aditiva están moviendo la tecnología en la dirección de fabricar piezas listas para la producción. Pero antes de invertir en la impresión 3D, tómese un tiempo para comprender los diferentes tipos de equipos y materiales.

3 D Printing

Una vez que una tecnología novedosa utilizada por algunas empresas de vanguardia para hacer prototipos de piezas, la impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, ahora se considera una tecnología principal para la planta de producción.

Una buena opci√≥n para las industrias automotriz, aeroespacial y m√©dica, la impresi√≥n 3D tambi√©n es perfecta para el trabajo personalizado. La primera propuesta de valor de la impresi√≥n 3D siempre ha sido su capacidad para acortar los ciclos de desarrollo de producci√≥n, con dise√Īadores e ingenieros que utilizan la impresi√≥n 3D para producir prototipos r√°pidos. La tecnolog√≠a y los materiales luego evolucionaron para tomar prototipos impresos en 3D y usarlos de manera funcional para las pruebas. Ahora, la industria est√° trasladando la impresi√≥n 3D a una funci√≥n de soporte de producci√≥n, aprovechando las impresoras para fabricar plantillas, accesorios o herramientas de extremo de brazo personalizadas para un proceso de trabajo en particular.

Un ejemplo de una empresa que trabaja con esta √ļltima etapa de la tecnolog√≠a de impresi√≥n 3D es Ecco, una empresa familiar de calzado que ha estado en el negocio desde 1963. Ecco es due√Īa de cada paso de su proceso de fabricaci√≥n de calzado tradicionalmente manual. Por lo general, la suela se moldea y luego se ensambla a mano y se pega a la parte superior del zapato. Al aplicar el proceso de inyecci√≥n directa (DIP) usando una mezcla de poliuretano de dos componentes, Ecco ahora puede crear una uni√≥n de 360 ‚Äč‚Äčgrados de una sola pieza que asegura la parte superior del zapato a la entresuela.

El problema aqu√≠ es que la fabricaci√≥n de moldes para el proceso DIP a partir de aluminio CNC conlleva largos plazos de entrega y es un proceso de herramientas costoso. No es una forma eficiente de hacerlo cuando se implementan m√ļltiples dise√Īos. Entonces, Ecco recurri√≥ a Origin One de Stratasys, una impresora 3D que permite la producci√≥n flexible de piezas de uso final en una amplia gama de materiales de alto rendimiento. Usando su tecnolog√≠a de fotopolimerizaci√≥n programable (P3), una evoluci√≥n del procesamiento de luz digital (DLP), la impresora logra precisi√≥n, consistencia, detalle y rendimiento.

En este ejemplo, la impresora 3D sigue desempe√Īando un papel de apoyo, pero es un trampol√≠n hacia el objetivo final de las piezas listas para la producci√≥n. ‚ÄúEl √°rea emergente y el santo grial de la industria es la producci√≥n de piezas de uso final para una determinada aplicaci√≥n, omitiendo el proceso de herramientas tradicional y reduciendo meses del tiempo del ciclo‚ÄĚ, dijo Rich Garrity, presidente de Stratasys para las Am√©ricas.

De hecho, Stratasys ya tiene algunos casos de uso temprano de empresas que hacen esto. ‚ÄúAhora podemos imprimir m√°s materiales de alto rendimiento o ex√≥ticos que pueden ir en un avi√≥n comercial, por ejemplo‚ÄĚ, dijo Garrity. "Mejores materiales y un proceso m√°s repetible har√°n que los fabricantes utilicen [impresi√≥n 3D] para la producci√≥n".

Selección de impresora

En este punto, no hay absolutamente ninguna duda de que la impresi√≥n 3D est√° llegando a la planta de producci√≥n. Ahora, la pregunta que los fabricantes deben considerar es: ¬ŅQu√© tipo de impresora 3D usar?

Una b√ļsqueda r√°pida en Internet de "impresoras 3D" ofrece una sopa de letras de siglas: SLA, SLS, FDM, MFJ, DMLS y muchas otras. Es dif√≠cil saber cu√°les son estas tecnolog√≠as y mucho menos si son adecuadas para su aplicaci√≥n.

Thumbnail Image002Foto cortesía Proto Labs

‚ÄúEn t√©rminos generales, decidir qu√© proceso de impresi√≥n 3D utilizar se reduce a los requisitos del material, como la durabilidad y la resistencia a la temperatura, as√≠ como a los requisitos de dise√Īo, incluido el tama√Īo de la caracter√≠stica, la resoluci√≥n, el tama√Īo de la pieza, etc.‚ÄĚ, dijo Rachel Hunt, Gerente de impresoras 3D en ProtoLabs, que proporciona una fabricaci√≥n r√°pida de piezas personalizadas de bajo volumen impresas en 3D, mecanizadas con CNC, de chapa met√°lica y moldeadas por inyecci√≥n para la creaci√≥n de prototipos y la producci√≥n de tiradas cortas.

Garrity est√° de acuerdo. ‚ÄúEn la industria de la impresi√≥n 3D no existe una soluci√≥n √ļnica. No existe un proceso que resuelva todas las aplicaciones que interesan a los clientes. La realidad es que [la impresi√≥n 3D] se est√° utilizando en cada etapa del desarrollo del producto, dise√Īo, prototipo y soporte de producci√≥n. Por lo tanto, depende de determinar primero qu√© problema est√° tratando de resolver para guiarse hacia la tecnolog√≠a adecuada.

Liz Stortstrom, ingeniera de aplicaciones de HP  agrega: ‚ÄúCuando nos adentramos en el espacio de los aditivos, no estamos hablando de reemplazar todos los dem√°s procesos, queremos usarlo como una herramienta para complementar los procesos que ya est√° usando. Averig√ľe c√≥mo usarlo estrat√©gicamente para complementar estos otros m√©todos para obtener los mejores resultados‚ÄĚ.

De vuelta a lo fundamental

Un buen primer paso es entender todas esas siglas. A continuación, se incluye una lista de tecnologías de impresión 3D populares y una explicación rudimentaria de lo que hacen, los materiales utilizados y los usos sugeridos:

La estereolitograf√≠a (SLA) es la primera tecnolog√≠a de impresi√≥n 3D comercializada, inventada por Chuck Hull, cofundador y director de tecnolog√≠a de 3D Systems, en la d√©cada de 1980. Seg√ļn 3D Systems, utiliza un l√°ser ultravioleta para curar con precisi√≥n secciones transversales de fotopol√≠meros, transform√°ndolos de l√≠quido a s√≥lido. Las piezas se construyen directamente a partir de datos CAD, capa por capa en prototipos, patrones de microfusi√≥n, herramientas y piezas de uso final. Una vez que se completa el proceso de impresi√≥n SLA, las piezas SLA se limpian en una soluci√≥n solvente para eliminar cualquier resto de resina sin curar de la superficie de la pieza. Las piezas limpias luego se curan en un horno UV.

¬∑        Material‚ÄĒFotopol√≠meros. Los materiales SLA est√°n disponibles en una amplia gama de propiedades mec√°nicas y pueden producir piezas con caracter√≠sticas similares al ABS moldeado por inyecci√≥n o al polipropileno.

¬∑         Adecuada para aplicaciones tales como ensamblajes de encaje a presi√≥n, componentes de estilo automotriz y patrones.

 Dos servicios populares de impresi√≥n 3D en Proto Labs: SLA permite m√°s caracter√≠sticas cosm√©ticas, mientras que SLS brinda un impulso en la durabilidad.Dos servicios populares de impresi√≥n 3D en Proto Labs: SLA permite m√°s caracter√≠sticas cosm√©ticas, mientras que SLS brinda un impulso en la durabilidad.Foto cortes√≠a Proto Labs

La sinterizaci√≥n selectiva por l√°ser (SLS) es una tecnolog√≠a de impresi√≥n 3D basada en polvo que utiliza un l√°ser para fusionar capas de material en una pieza final. El l√°ser traza el patr√≥n de cada secci√≥n transversal de un dise√Īo 3D en un lecho de polvo. Despu√©s de que se construye una capa, la plataforma de construcci√≥n baja y se construye otra capa encima de la capa anterior. Este proceso contin√ļa hasta que se construye cada capa y se completa la pieza.

¬∑         Material‚ÄĒTermopl√°sticos. Seg√ļn 3D Systems, SLS realmente brilla cuando necesita piezas de pl√°stico duraderas. SLS utiliza materiales de nailon de grado de producci√≥n, lo que da como resultado piezas duraderas y funcionales que duran.

¬∑         SLS es la tecnolog√≠a elegida para una variedad de aplicaciones funcionales, como plantillas y accesorios, carcasas, ajustes a presi√≥n, bisagras vivas y otras juntas mec√°nicas.

 

La sinterización directa de metal por láser (DMLS) crea piezas metálicas complejas de alta calidad a partir de datos CAD en 3D. En la máquina, un láser de alta precisión se dirige a las partículas de polvo de metal para acumular selectivamente finas capas horizontales de metal, una tras otra.

¬∑         Material‚ÄĒMetales. DMP da forma a cualquier geometr√≠a de pieza de metal deseada fundiendo polvo de metal capa por capa.

¬∑         A menudo utilizada en aplicaciones aeroespaciales, es una buena tecnolog√≠a para la producci√≥n de formas peque√Īas y complejas.

La tecnolog√≠a Fused Deposition Modeling (FDM) desarrollada por el fundador de Stratasys, Scott Crump, hace m√°s de 20 a√Īos, funciona con impresoras 3D especializadas y termopl√°sticos de grado de producci√≥n para construir piezas resistentes, duraderas y dimensionalmente estables con la mayor precisi√≥n y repetibilidad de cualquier tecnolog√≠a de impresi√≥n 3D. La impresora toma un carrete de filamento de pl√°stico, lo derrite y lo extruye en una bandeja.

¬∑         Materiales: termopl√°sticos de grado industrial, lo que hace que las piezas resultantes sean extremadamente resistentes.

¬∑         Las piezas impresas en 3D FDM se encuentran en autom√≥viles, aviones, dispositivos m√©dicos y m√°s.

Multi Jet Fusion (MJF) es una tecnolog√≠a de impresi√≥n 3D de fusi√≥n de lecho de polvo desarrollada por HP. es similar a SLS en que la impresora coloca una capa de material en polvo sobre la cama de impresi√≥n, luego un cabezal de inyecci√≥n de tinta deja caer agentes de fusi√≥n sobre la cama de impresi√≥n de material. Sin ataduras, solo controlando en qu√© parte de la cama de impresi√≥n se absorbe m√°s energ√≠a de las l√°mparas infrarrojas superiores. El proceso contin√ļa capa por capa hasta que se completa la construcci√≥n.

¬∑         Materiales‚ÄĒTermopl√°sticos. La opci√≥n de material m√°s com√ļn de MJF son los polvos de nylon PA 12, PA 11, pero la variedad de materiales disponibles se ha ampliado a lo largo de los a√Īos.

¬∑         MJF puede lograr piezas de alta resistencia y el proceso general es eficiente y r√°pido, por lo que es bueno para aplicaciones de mayor volumen.

En √ļltima instancia, la decisi√≥n sobre qu√© tecnolog√≠a usar tiene que ver con el proceso y los materiales utilizados. Y los materiales que elija se basan en las propiedades mec√°nicas, la resistencia, la flexibilidad, el medio ambiente y cualquier certificaci√≥n que pueda necesitar, como inflamabilidad o biocompatibilidad, se√Īal√≥ Stortstrom de HP.

‚ÄúEl proceso influye en diferentes factores como la fuerza y ‚Äč‚Äčla isotrop√≠a, lo que significa que puede obtener la misma fuerza verticalmente que horizontalmente‚ÄĚ, explic√≥ Stortstrom durante una presentaci√≥n en Robotics Summit & Expo en mayo. ‚ÄúEso es algo importante a tener en cuenta al evaluar diferentes tecnolog√≠as‚ÄĚ.

A su servicio

Si la idea de comprar una impresora 3D todav√≠a te parece confusa, a√ļn tiene opciones intermedias. Empresas como Stratasys y Proto Labs ofrecen servicios de impresi√≥n 3D para ayudarles a las organizaciones con la creaci√≥n r√°pida de prototipos y piezas de producci√≥n.

Stratasys ofrece siete tecnolog√≠as aditivas, incluida su nueva tecnolog√≠a de fusi√≥n por absorci√≥n selectiva (SAF) para componentes con geometr√≠as complejas, en su servicio de fabricaci√≥n bajo demanda. Esto les brinda a las tiendas m√°s peque√Īas la ventaja de la tecnolog√≠a de impresi√≥n 3D de vanguardia sin los gastos operativos. Los fabricantes m√°s grandes pueden usar un enfoque h√≠brido y tener algunas impresoras en el sitio, pero usan el servicio Stratasys Direct para las necesidades de desbordamiento.

‚ÄúManejamos bancos de nuestras impresoras y simplemente nos env√≠an un archivo CAD y lo producimos para ellos‚ÄĚ, dijo Garrity.

 Impresora 3D Stratasys Origin One hace moldes para zapatos para la firma de calzado Ecco.Impresora 3D Stratasys Origin One hace moldes para zapatos para la firma de calzado Ecco.Foto cortes√≠a de Stratasys

Del mismo modo, el servicio de impresión 3D en línea de Proto Labs consta de seis tecnologías de impresión 3D y una amplia selección de materiales. La empresa ofrece varias opciones de posprocesamiento para mejorar la apariencia o mejorar las propiedades mecánicas. Con 120 impresoras, Proto Labs puede tomar un archivo 3D y convertirlo en piezas de plástico, metal y elastómero en cuestión de días.

Independientemente del enfoque, una cosa es segura: la impresión 3D es una tecnología clave para la manufactura moderna.

‚ÄúLa impresi√≥n 3D seguir√° siendo la herramienta similar a la 'navaja suiza' que se utiliza cuando surge la necesidad y es emocionante‚ÄĚ, dijo Hunt de Proto Labs. ‚ÄúAfortunadamente, est√° aqu√≠ para ayudar a resolver muchos desaf√≠os de fabricaci√≥n, desde el concepto hasta el prototipo funcional, desde la pieza de uso final hasta la pieza de repuesto al final de su vida √ļtil. Ser√° especialmente una herramienta de manufactura que los ingenieros emergentes sabr√°n que pueden aprovechar. La I+D en torno a materiales e impresoras contin√ļa ampliando las opciones disponibles‚ÄĚ.

De hecho, Garrity cree que el pr√≥ximo paso para la impresi√≥n 3D es establecer una infraestructura que permita la adopci√≥n a una escala mucho mayor, lo que significa que el ecosistema de tecnolog√≠as, materiales y software se conectan a otros sistemas en el taller. ‚ÄúVeremos celdas de impresoras 3D trabajando con automatizaci√≥n y robots tomando partes de la m√°quina para moverla al siguiente proceso posterior para un rendimiento mucho mayor‚ÄĚ, concluy√≥.