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Por qué los beneficios de la impresión 3D están atrayendo a más fabricantes

Rain Wang no podría haber iniciado la empresa de fabricación de gafas de sol Skelmet Inc. sin las capacidades de personalización de la impresión 3D. De hecho, la tecnología es lo que permitió que una visión se convirtiera en una realidad física, aunque todavía necesita el respaldo financiero de inversores de crowdsourcing.

Skelmet, cofundada por Wang y James Cao en Cambridge, Mass., Utiliza escaneo algorítmico para capturar las formas únicas de la cabeza de un individuo para crear lentes de sol personalizados. Pero el proceso habría terminado allí si no fuera por la capacidad de una impresora 3D para moldear plástico de nailon en gafas que, dijo Wang, se adapta perfectamente a los contornos faciales distintivos de cada cliente.

«La tecnología de impresión 3D es absolutamente asombrosa para productos personalizados», dijo. «Crea pequeñas estructuras, [which] la moldura tradicional no puede hacer «.

Beneficios de la impresión 3D en los procesos de producción

Skelmet es una de las muchas empresas que complementan o superan los métodos de fabricación de larga data, como el moldeado, para adoptar la flexibilidad y la capacidad de respuesta de la impresión 3D.

También conocida como fabricación aditiva, la capacidad ágil de la impresión 3D para convertir modelos digitales en objetos sólidos continúa atrayendo la atención, y ahora muchas empresas de fabricación agregan la tecnología a sus procesos de producción, incluso si subcontratan la capacidad de impresión en sí.

Un poco más del 70% de los fabricantes han encontrado una forma de utilizar la impresión 3D, según una encuesta de 2016 realizada por PwC y el Manufacturing Institute. La creación de prototipos es actualmente el uso más popular, con poco más de un tercio de los fabricantes que utilizan la fabricación aditiva solo para la creación de prototipos. Pero ese uso se está expandiendo. Aunque muchos una vez vieron 3D La impresión se limita mejor al uso especializado de bajo volumen, el 52% de los fabricantes ahora esperan utilizar la tecnología en procesos de producción de alto volumen en los próximos cinco años.

Empresas de Fortune 500, como General Electric, Boeing y Ford, han sido noticia por incorporar la impresión 3D en sus procesos internos de fabricación de piezas. Pero más allá de los titulares, muchas otras empresas reconocen el potencial de la impresión 3D y están investigando de cerca cómo y cuándo deberían invertir en la tecnología, según Jack Beuth, profesor de ingeniería mecánica en la Facultad de Ingeniería de Carnegie Mellon.

Fabricación aditiva para innovación, eficiencia

Los fabricantes de componentes metálicos tienen un interés particularmente fuerte en la impresión 3D y están tratando de descubrir los beneficios específicos de la impresión 3D en términos de sus procesos de producción, dijo Beuth sobre las empresas que consultan con el Próximo Centro de Fabricación de Carnegie Mellon, de las cuales él es el director. Estas empresas están revisando los costos de capital y mano de obra antes de comprar las impresoras, mientras que muchas otras, por ahora, están subcontratando la impresión 3D. Algunos están comprando la maquinaria, dijo.

Lejos de Cambridge y los plásticos de las gafas de sol, Vector Space Systems también ve potencial en la impresión 3D y, el año pasado, lo utilizó para crear un inyector de combustible que se probó con éxito en uno de los motores de cohete de la compañía. Vector espera que la impresión 3D pueda algún día hacer un inyector preparado para el espacio que pese menos que los fabricados con un torno tradicional. En la industria aeroespacial, la reducción de peso en fracciones pares puede ahorrar mucho dinero a largo plazo en la producción de cohetes.

«Con la impresión 3D, podemos crear una estructura de celosía interna que es más hueca y hace que el inyector sea más liviano», dijo el CTO de Vector, John Garvey.

Al crear una estructura de inyector de panal que es casi tan fuerte como una producida convencionalmente, se puede eliminar el material sólido innecesario. Aún quedan muchas más pruebas por realizar, incluidas aquellas que deben garantizar que los polvos residuales de impresión no obstruyan los orificios de los inyectores, pero Garvey cree que, si el progreso continúa, en unos pocos años, Vector considerará seriamente comprar su propio producto industrial. Impresora 3D para al menos complementar la fabricación de tornos.

«El costo es definitivamente un elemento, pero para nosotros, no estamos tratando de ahorrar en costos», dijo Garvey. «Buscamos innovación y mejoramos el rendimiento del combustible para cohetes. Incluso pagaremos más por eso».

El costo complica los beneficios de la impresión 3D

A pesar del interés generalizado observado en la encuesta de PwC and Manufacturing Institute, los fabricantes notaron fuertes barreras para la adopción, y el costo fue importante. Pero, al igual que la fabricación aditiva en sí, el problema tiene muchas capas.

Las grandes empresas que pueden permitirse la impresión 3D deberían comprar una máquina no solo para la producción básica, sino también para desarrollar prototipos para pruebas o herramientas, dijo Beuth de Carnegie Mellon. Las empresas que usan impresoras 3D de metal también pueden trabajar fuera de los conjuntos de variables y pueden usar diferentes potencias en la máquina, ambas características de valor agregado de dicha inversión.

Si puede presentar algún tipo de argumento positivo sobre el efecto de costo para comprar una máquina ahora, debería hacerlo, porque la impresión 3D está progresando.

Jack BeuthFacultad de Ingeniería Carnegie Mellon

«Si puede presentar algún tipo de argumento positivo sobre el efecto de costo para comprar una máquina ahora, debería hacerlo, porque la impresión 3D es progressing «, dijo Beuth. Particularmente,» la impresión 3D para metales está en el mismo lugar ahora que las computadoras personales a mediados de la década de 1980. Como eso [progression] mostrado, las cosas cambian rápido «.

Aún así, el costo es un desafío para las pequeñas empresas y los emprendedores, y tendrán que subcontratar, enviando archivos de diseño asistidos por computadora a las granjas de impresión 3D, dijo Beuth.

Eso es lo que hace Spencer Wright, una diseñadora de productos que tiene una tienda individual en Brooklyn, NY. Él diseña componentes de bicicletas de alta gama y envía las configuraciones a una granja de impresión 3D de metal para su fabricación. También tiene experiencia con la impresión 3D de polímeros, un área que Beuth ve como la próxima en avanzar.

«Algunas empresas están construyendo modelos de negocio completos en torno a la impresión 3D», dijo Wright. «Cada tecnología de fabricación tiene sus limitaciones, y eso es cierto para la impresión 3D. Pero tiene desafíos de diseño únicos e interesantes, y eso es fascinante. Existe la posibilidad de explorar este nuevo tipo de diseño y crear una línea de piezas».

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