Fabricación aditiva
Que es la fabricación aditiva
La fabricación aditiva o impresión 3D es un método de fabricación por el cual el material es depositado capa a capa de manera controlada en zonas especificas.
El proceso de fabricación aditiva comienza con un boceto CAD. A partir de ahí, el equipo de fabricación aditiva lee los datos de dicho archivo digital y agrega capas sucesivas de líquido, polvo o el material de que se trate (termoplástico, metal, resina, filamentos, fibra de carbono…), capa sobre capa, para fabricar un objeto 3D.
Con esta técnica se consiguen formas geometricas u organicas personalizadas sin esfuerzo y adaptadas a las necesidades de cada sector.
Si comparamos este modelo de fabricación con los modelos tradicionales, se consigue reducir un 90% los procesos intermedios tales como producción de utillajes y herramientas, por lo que se obtienen resultados mucho mas rápido. Todo ello sin generar deshechos.
Proceso de fabricación
Modelo 3D
Partimos de un modelo 3D a partir de herramientas CAD/CAM u obtenido a partir de ingeniería inversa a través del modelo físico existente.
Archivo .STL
Una vez el modelo 3D esta preparado, exportamos a .STL formato de datos estándar. Este formato aproxima la superficie de un modelo solido con triángulos.
Capas y planos de trabajo
Una vez generado el modelo sobre el que trabajara la impresora, obtenemos el cuerpo seccionado en "rebanadas" listo para empezar a fabricar.
Modelo final
Una vez terminado, se extrae de la cámara de fabricación y se postprocesa. ( extracción de soportes, eliminación de polvo, etc.) en función del tipo de tecnología utilizada.
Software de slice
El software calcula las intesecciones del objeto 3D de todos los planos y genera todas las secciones. Se crea la hoja de ruta para la impresora.
Fabricación
La impresora procesa el archivo enviado y va colocando capas de material de manera sucesiva hasta finalizar el modelo
Beneficios
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Fabricación aditiva VS fabricación tradicional
La manufactura aditiva no es una tecnología nueva, pero si en constante crecimiento y evolución, más si cabe que los métodos de fabricación tradicionales, los cuales siguen mejorando y apareciendo nuevas alternativas, pero no tan disruptivas como la impresión 3D.
La entrada en diferentes sectores y la necesidad de establecer unos estándares cada vez mas altos de exigencia en cuanto a calidad, tiempos de fabricación y variedad de materiales, hacen que sea una tecnología con un crecimiento exponencial.
Por eso en INMAKE, creemos que es necesario saber y diferenciar cuando la manufactura aditiva es viable en un proyecto y hasta que punto es rentable el uso de esta tecnología de cara al futuro.
Existen muchas variables que nos condicionaran a la hora de tomar la elección correcta, pero nos centraremos en las más determinantes:
Coste / N.º de piezas
Coste / Complejidad
Tiempos de fabricación
Coste / N.º de piezas
Cantidad
Coste/ pieza
Manufactura aditiva
Mecanizado
Termoconformado
Coste / Complejidad
Coste lote
Complejidad
Diseño para fabricación tradicional
Diseño optimizado para fab. aditiva basado en funcionalidad
Fab. aditiva
Fab. tradicional
Eslabones en la cadena logistica
Coste / N.º de piezas
Ensamblaje de partes y componentes
Fabricación tradicional
Fabricación tradicional
Fabricación de partes y componentes
Proveedor de materia prima
Distribución
Proveedor de materia prima
Distribución
Coste / N.º de piezas
El coste por pieza tiende a disminuir, sea cual sea la tecnología en función del N.º de unidades. Sin embargo, para las tecnologías tradicionales, amortizar un numero pequeño o medio de unidades no es tan sencillo, ya que al coste unitario de la pieza habrá que sumarle el precio del diseño del utillaje o molde, su fabricación y las posibles variaciones que pueda sufrir a lo largo del tiempo.
La manufactura aditiva no sufre incrementos, ya que no es necesario ningún útil mas que la propia maquina y la materia prima. Sin embargo, a partir de un numero alto de unidades, el coste de todo asumido en el proceso y el bajo coste unitario empezará a ser rentable. Esto se llama Break Even o umbral de rentabilidad. Conocer aproximadamente este punto te ayudara a tomar una decisión mucho mas exacta.
Coste / Complejidad
La complejidad del diseño es un factor a tener en cuenta. En la fase de diseño de producto se tienen en cuenta diversos elementos, uno de ellos es el método de fabricación utilizado.
Aquí hay que tener en cuenta las limitaciones geométricas y el diseño se hace en base a las mismas, ya que además de restricciones puede suponer un aumento drástico del coste.
En fabricación aditiva no tenemos esas limitaciones. Hay que tener algunas consideraciones en cuanto a espesores mínimos, pero el diseñador gana el control total para poder buscar la funcionalidad y la estética. Si tenemos en cuenta la libertad que nos ofrece, esto se traduce en tiempo empleado para mejorar la funcionalidad y poder prototipar e iterar mas rápido entre etapas del producto.
Logística
La fase de logística también se ve beneficiada por el uso de esta tecnología.
La posibilidad de fabricar componentes completos sin necesidad de ensamblaje, ofrece una gran ventaja competitiva, que es la reducción del tiempo de fabricación y la mano de obra y márgenes obtenidos por intermediarios los cuales se están evitando.
Esto unido a la capacidad de fabricar de manera casi inmediata lotes considerablemente grandes, ofrece la posibilidad de reducir el stock y tener una previsión cortoplacista, lo que permite tener mas margen de maniobra y no tener que aprovisionarse a largo plazo para tener material ocupando un espacio innecesario.