5 Tendencias en la fabricación aditiva para la mejora de la producción y las herramientas
La fabricación aditiva mejora muchos aspectos de la producción de piezas de trabajo y herramientas. Existen 5 tendencias que muestran cómo se puede revolucionar la industria manufacturera.La fabricación aditiva (AM) ha avanzado exponencialmente desde sus orígenes como una tecnología inteligente con aplicaciones prácticas limitadas a nivel de producción. Hoy en día, existen casi 10 versiones de fabricación aditiva, cada una de ellas con su utilidad particular. La fabricación aditiva puede reparar piezas aeroespaciales, producir implantes médicos individualizados, crear soluciones de fijación y sujeción y mejorar la producción de herramientas, especialmente en el desarrollo de soluciones personalizadas. A medida que aumentan las capacidades y disminuyen los costes, hasta los talleres más pequeños pueden encontrar varias maneras de hacer uso de la impresión 3D.
La fabricación médica lidera el camino
La fabricación aditiva está revolucionando la producción de implantes y dispositivos médicos. Algunos implantes más pequeños, como los utilizados en odontología, pueden funcionar correctamente como formas/productos estandarizados. Los implantes ortopédicos más grandes, como las prótesis de cadera y rodilla, funcionan mejor cuando se ajustan al paciente individual con mayor precisión. Los escaneos prequirúrgicos proporcionan los datos necesarios para producir implantes individualizados con impresión 3D. La naturaleza personalizable de las piezas impresas en 3D también las hace ideales para crear herramientas médicas y quirúrgicas.
Además, la impresión 3D facilita la fabricación de implantes médicos a partir de titanio, que el cuerpo humano fusiona fácilmente en el hueso a través de la osteointegración. A diferencia de las aleaciones de cobalto-cromo, el titanio no tolera las operaciones de desbaste. Pero la fabricación adicional permite la creación de implantes de titanio ligeros y fuertes adaptados a la anatomía del paciente.
Los implantes médicos deben estar libres de contaminantes para funcionar correctamente dentro del cuerpo humano. Las piezas médicas impresas limitan la exposición al refrigerante y los residuos de virutas durante la fabricación. Las piezas fabricadas mediante AM requieren poco mecanizado después de su impresión, a la vez que permiten a los talleres controlar las operaciones de pulido con firmeza. El pulido automatizado de piezas mediante fabricación aditiva reduce los tiempos de ciclo y los costes de los componentes en comparación con las operaciones manuales, que aplican el mismo acabado en toda la pieza. La automatización permite a los fabricantes hacer coincidir las especificaciones con diferentes estándares de acabado en diferentes áreas de una pieza.
La fabricación aditiva en la zona de producción: Ventajas y desventajas
Las plantas o talleres que no fabrican productos médicos pueden recurrir a la impresión 3D de forma inicial, para accesorios y portapiezas. Pueden fabricarse algunos de estos dispositivos a partir de plástico altamente denso para piezas de trabajo de fijación en una máquina de medición por coordenadas (CMM). Este enfoque puede proporcionar una alternativa a un coste razonable, integrada verticalmente en la compra de accesorios metálicos y esperar a que lleguen.
Otros talleres o plantas de producción integran la fabricación aditiva como un proceso complementario junto con el mecanizado sustractivo. Esto les permite agregar características a piezas de trabajo mecanizadas sin enviar piezas a otros proveedores. Los fabricantes de piezas aeroespaciales ya utilizan la fabricación aditiva de soldadura para reparar piezas grandes de alto valor de forma irregular.
Junto con todas las ventajas obvias que presenta la fabricación aditiva, también presenta algunas desventajas. Algunas piezas de trabajo cuestan más de producir a través de la fabricación aditiva que a través del mecanizado sustractivo. Cuando el precio es un factor importante, la fabricación aditiva puede no ser la opción ideal. Aunque la fabricación aditiva crea fácilmente muchas formas "imposibles", algunas características requieren soportes que hacen que la producción resulte más compleja.
Sin embargo, a medida que los fabricantes han comenzado a encontrar formas innovadoras de utilizar la fabricación aditiva para producción, aparecen 5 tendencias que hacen de la fabricación aditiva una solución para nuevas aplicaciones y muestran sus fortalezas.
Tendencia #1: Flujo de refrigerante mejorado
Los fabricantes de herramientas buscan la fabricación aditiva para agregar refrigerante con mejores resultados que el mecanizado.
La técnica mecanizada produce un borde afilado que fuerza al refrigerante a girar en lugar de crear una fuerte corriente.
Es necesario hacer dos agujeros para los canales de refrigerante mediante impresión de metal en 3D.
Las herramientas construidas a través de la fabricación aditiva incorporan un único canal de refrigerante, una estructura que el mecanizado no puede producir.
Los canales impresos dirigen el refrigerante hacia el borde de corte de manera eficiente, alcanzando áreas que de otro modo escaparían del flujo.
Tendencia #2: Gestión de formas de piezas difíciles y materiales desafiantes
Los canales de refrigerante no son las únicas herramientas y características de piezas que se benefician de la fabricación aditiva. Algunas de estas características son más fáciles de construir con la impresión de metal en 3D que a través del mecanizado. Otros simplemente no se pueden producir con técnicas sustractivas.
La fabricación aditiva simplifica la producción de moldes complejos, incluidas las cavidades interiores que el mecanizado no puede alcanzar. Las estructuras de nido de abeja reemplazan el metal sólido para una resistencia ligera. La fabricación aditiva puede construir las estructuras de soporte para una herramienta en el mismo proceso que construye la herramienta en sí. Al igual que muchos otros artículos impresos en 3D, estos soportes no necesitan ser sólidos, por lo que requieren menos material.
Tendencia #3: Mejorar la sostenibilidad de la fabricación
La fabricación aditiva también ayuda a hacer que la fabricación sea sostenible. Los procesos aditivos no acumulan virutas para reciclar, y cualquier polvo de metal residual producido es reutilizable o reciclable. Las herramientas impresas suelen pesar menos que sus equivalentes mecanizados, lo que permite a los talleres utilizar menos energía para fabricar piezas.
Tendencia #4: Mejorar las herramientas
Los desarrollos futuros harán un uso aún mayor de las capacidades CAD/CAM en la fabricación aditiva. Eventualmente, los fabricantes de herramientas deberían poder programar en los parámetros de una pieza y generar la herramienta para producir esas características. Incluso hoy en día, la fabricación aditiva puede ayudar a los fabricantes a determinar si pueden producir una pieza específica, y definir las herramientas personalizadas que requerirá su trabajo. La producción mediante fabricación aditiva apenas requiere un ligero mecanizado para pasar de la forma próxima al diseño final a la configuración una vez acabado el proceso.
Tendencia #5: Crear herramientas personalizadas en menos tiempo
La fabricación tradicional de herramientas personalizadas puede requerir hasta ocho semanas, incluido el diseño iterativo para optimizar la forma, la resistencia y las características. La fabricación aditiva puede reducir ese tiempo a dos semanas o menos. En una placa de construcción, la impresión de metal en 3D puede producir cuatro elementos anidados individualmente en un ciclo de ocho horas. En algunos casos, los diseños de herramientas requieren la combinación mediante fabricación aditiva y sinterización, obteniendo unos resultados igual de óptimos que con las herramientas fresadas sustractivamente.
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Consideraciones especiales y sostenibilidad
La fabricación aditiva puede generar formas cercanas a las dimensiones finales de la pieza. Los pases de acabado en estas piezas de trabajo requieren accesorios precisos y un mecanizado altamente preciso. El sondeo preciso y la alineación con ajuste fino también son esenciales para obtener resultados adecuados. En comparación con las piezas fresadas, las piezas impresas en 3D tienen menos tolerancia para ligeras variaciones de forma. Esto hace que la atención al detalle sea aún más importante en la producción, el acabado y la inspección.
Dicho esto, la fabricación aditiva tiene un enorme potencial para la producción de piezas y herramientas. Ofrece mejores opciones para el flujo de refrigerante que el mecanizado.
Destaca en la fabricación de formas complejas. La fabricación aditiva acomoda materiales de alto valor que no toleran algunas técnicas sustractivas, reduciendo los volúmenes de viruta y mejorando la sostenibilidad. Sus capacidades han comenzado a revolucionar el diseño y la personalización de herramientas.
Pero el éxito en la fabricación suele depender de algo más que de la tecnología. Las asociaciones estratégicas permiten alcanzar soluciones y técnicas óptimas.
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