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Precio, alto desempeño y capacidad: acortando la brecha en la impresión 3D

Dave Veisz, vicepresidente de ingeniería de MakerBot

02/05/2019
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Dave Veisz, vicepresidente de ingeniería de MakerBot.

La creación de prototipos rápidos es un elemento básico del flujo de trabajo de cada diseñador e ingeniero, esencial para probar nuevos conceptos, verificar diseños y cumplir con objetivos cada vez más agresivos de tiempo de comercialización. Independientemente de la industria o el producto, todos los Ingenieros deben considerar la velocidad, accesibilidad, costo y desempeño de estos equipos de manufactura aditiva. La tecnología aditiva, en sus diversas formas, ha sido sinónimo de creación prototipos rápidos y su preponderancia solo ha aumentado a medida que las tecnologías han mejorado.

Sin embargo, sigue existiendo una brecha importante entre las soluciones de impresión 3D de escritorio e industrial, tanto en capacidad técnica como en accesibilidad dentro de las organizaciones. Muchas organizaciones más grandes han utilizado con éxito algún tipo de impresión 3D de forma interna durante años, mientras que las pequeñas empresas han dudado más en adoptar soluciones internas de impresión 3D sin entender primero el costo y los beneficios.

Muchos ingenieros de diseño se esfuerzan por ver cómo la impresión 3D, y en particular, la impresión 3D de escritorio, puede adaptarse a sus operaciones comerciales. Algunos se preguntan: ¿Por qué romper con los flujos establecidos de trabajo? Algunos pueden rehuir a las soluciones de escritorio debido a experiencias previas de usuarios sin conocimiento o inquietudes acerca de la calidad y precisión de la pieza impresa en 3D, en comparación con las dimensiones del archivo CAD. Otras aprensiones comunes rodean la manipulación de la geometría o el ajuste de parámetros necesarios para lograr una impresión exitosa. A la fecha, la mayoría de las soluciones de escritorio no pueden ofrecer confiabilidad y precisión comparables a las impresoras industriales más grandes y más caras. Como resultado, muchas empresas más pequeñas ni siquiera consideran alguna forma de impresión 3D como una opción viable.
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Nueva impresora Method 3D, con capacidad industrial pero accesible para empresas pequeñas.

Limitaciones de la impresión 3D de escritorio frente a la industrial

En general, uno de los primeros problemas con los que los usuarios potenciales se enfrentan es la renuencia a romper con un patrón de flujo de trabajo establecido. Esto puede ser por varias razones, incluidas las cuestiones de rendimiento o integración. Muchas industrias han sufrido en el pasado con un rendimiento deficiente de las impresoras 3D de escritorio y un software difícil de usar para la preparación de la impresión. Para los gerentes de Ingeniería, este es el punto crucial de la cuestión; si los ingenieros están perdiendo el tiempo resolviendo los problemas de una impresora de escritorio y aprendiendo software complejo, entonces este es un tiempo perdido en el diseño y creación de productos.

Otra preocupación clave para muchos diseñadores e ingenieros es la preocupación que un prototipo manufacturado en una impresora 3D de escritorio sea insuficiente para sus necesidades. Para aquellos que crean prototipos que se utilizarán para piezas moldeadas por inyección, por ejemplo, las piezas impresas en 3D deben generarse con una precisión dimensional similar al método de fabricación de producción. Además, el material debe funcionar de forma similar al material de uso final si se desea probar los ajustes a presión, instalar inserciones roscadas o imitar otras características comúnmente diseñadas. A pesar de los avances en los últimos años, las impresoras 3D de escritorio actuales no ofrecen la precisión dimensional de una impresora de gama alta. Esto se atribuye principalmente al control limitado de las variables clave del entorno, dentro de una solución de escritorio. En pocas palabras, los prototipos producidos en impresoras 3D de escritorio no ofrecen propiedades lo suficientemente sólidas o avanzadas para ciertos tipos de pruebas de diseño de productos.

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Instalación de Method 3D en Kuka Robotics.

Finalmente, el mayor obstáculo es garantizar que la creación de prototipos rápidos siga siendo rápida. Los requisitos de creación de prototipos vía ‘outsourcing’ presentan una serie de beneficios; sin embargo, estos a menudo son superados por el tiempo de espera asociado, que puede tomar semanas para una sola pieza. Confiar en proveedores externos puede agregar un tiempo considerable al proceso, afectando la línea de tiempo de lanzamiento al mercado de un producto. Aquí es donde sobresale la impresión 3D interna; los fabricantes de todo el mundo, a menudo, reportan reducciones drásticas en tiempo y costos al cambiar a la impresión 3D internamente. Sin embargo, ni la velocidad ni la calidad de la impresión 3D de escritorio pueden compararse con la impresión 3D industrial.

Cuando consideramos la impresión industrial en 3D, hay un número significativo de beneficios para los Ingenieros de Diseño. Los problemas de velocidad y rendimiento del prototipo impreso en 3D a menudo se eliminan con una máquina de gama alta. Las impresoras 3D industriales pueden ofrecer resultados repetibles de alta calidad casi en todo momento. Los prototipos se pueden producir en termoplásticos de calidad de ingeniería, adaptados a las necesidades variables y específicas de industrias como la Automotriz, Aeroespacial o Ferroviaria. A menudo, los clientes reportan ahorros dramáticos tanto en costos como en tiempo al cambiar a una impresora de nivel industrial.

Sin embargo, la impresión industrial 3D no está exenta de limitaciones. Las impresoras industriales son caras, complejas y, a menudo, poco intuitivas, lo que crea desafíos para el flujo de trabajo de un diseñador. Por lo general, los diseñadores no tienen acceso directo a dicha impresora, por lo que deben enviar una orden de trabajo y esperar. A menudo, la economía de invertir en una impresora así no tiene sentido. No solo por el alto nivel de inversión requerido para el hardware y los consumibles, sino también por la capacitación del personal o la contratación de un nuevo operador de la impresora. Dados estos problemas, los ingenieros de Diseño a menudo se quedan con una brecha de rendimiento entre las soluciones que pueden pagar y las soluciones que necesitan.

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Con Method 3D los ingenieros y diseñadores tienen acceso directo al proceso de producción. En la imagen, aplicación con Kuka Robotics.

El potencial de la impresión 3D de alto desempeño

Para nosotros, estos fueron desafíos claros que frenaron la adopción de la impresión 3D en el mercado profesional. Muchas de nuestras conversaciones con los clientes nos inspiraron a desarrollar la nueva impresora Method 3D, que creemos mitiga la brecha antes mencionada para crear una nueva categoría: impresión 3D de alto desempeño. En esencia, la impresión 3D de alto desempeño combina tecnologías que a menudo se encuentran en una impresora industrial con la accesibilidad, la facilidad de uso y el precio de una impresora 3D de escritorio. Al aprovechar la larga trayectoria en FDM de nuestra empresa matriz, Stratasys, hemos podido incorporar capacidades industriales, tales como materiales avanzados, extrusión doble de alta velocidad, una cámara con circulación térmica y bahías selladas contra la humedad, para ofrecer a los diseñadores e ingenieros mucho más control de sus impresiones. Además, las velocidades de impresión han mejorado significativamente con la impresión de alto desempeño. Nuestras pruebas mostraron que las velocidades de impresión se han duplicado en comparación con las velocidades actuales de impresión 3D de escritorio.

El diseño exitoso de un producto requiere aportaciones de muchas fuentes. Al llevar la impresión 3D a nivel industrial, asequible y confiable, y proporcionar acceso directo a ingenieros y diseñadores, ahora pueden revisar, probar y aprobar los diseños mucho antes y con mayor frecuencia en el proceso de producción. Al mismo tiempo, al crear una impresora que ofrece tanto confiabilidad como accesibilidad, se elimina por completo los costos y las barreras de la capacitación de técnicos especializados que generalmente vienen aparejados con las impresoras 3D industriales.

Al combinar los beneficios inherentes de las soluciones de escritorio, como la facilidad de uso y la asequibilidad, con capacidades de nivel industrial, la impresión 3D es ahora mucho más accesible para una organización más pequeña. Como resultado, estas empresas pueden mejorar dramáticamente su proceso de diseño e iteración, lo que les permite aumentar la innovación y traer mejores productos al mercado más rápido que nunca.

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Aplicación de Method 3D en Kuka Robotics.

MakerBot, una de las empresas más destacadas en la industria de la impresión 3D, puede verse dentro de los procesos de prototipado rápido de varios referentes dentro de la industria, como Lockheed Martin y Kuka Robotics. Recientemente, los expertos de MakerBot se preocuparon por la disparidad entre las soluciones de escritorio y las industriales, así como el impacto que esta generó en la adopción de la impresión 3D. En esta función, Dave Veisz, vicepresidente de ingeniería de MakerBot, analiza esta brecha tecnológica y lo que la industria está haciendo para superarla.

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