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¿Deberíamos limitar la creación rápida de prototipos a la impresión 3D?

Bernard Faure, director de Proto Labs en Europa del Sur

05/03/2018
¿La impresión 3D constituye la panacea para la creación rápida de prototipos, permitiendo producir cualquier tipo de pieza en un tiempo récord y con un menor coste? ¿Resulta ridículo pensar en usar el mecanizado o el moldeo por inyección para crear prototipos? La respuesta es que no para Proto Labs, empresa especializada en la fabricación de prototipos y piezas finales con plazos de fabricación muy ajustados, que usa los 3 métodos de fabricación para sus clientes. Bernard Faure, director para Europa del Sur, nos explica porqué.
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Bernard Faure, director de Proto Labs en Europa del Sur.

Recurso sistemático a la fabricación aditiva: ¡Advertencia – peligro!

La invención de la estereolitografía (SLA) en la década de 1980 revolucionó la fabricación de las piezas de plástico, ya que empezaron a producirse rápidamente y a un menor coste prescindiendo de la creación de un programa de mecanizado o de un molde. La SLA hizo posible la obtención de piezas prototipo a partir de un modelo CAD con un solo clic.

A partir de ahí, se abrió el camino para otros métodos de fabricación aditiva que también permiten trabajar con metales y algunos tipos de minerales o materias orgánicas. Al mejorar el rendimiento de las impresoras 3D, la fabricación aditiva ya no se limita a la creación de prototipos, sino que se usa también para producir piezas operativas en sectores tan exigentes como la aeronáutica, la automoción y la medicina. Podría parecer que todo es posible con la impresión 3D, pero esta también tiene sus límites, tanto técnicos como económicos.

La velocidad de finalización, la considerable libertad de diseño y, en algunos casos, el coste de las piezas son los principales argumentos a favor de la fabricación con aditivos en lugar del mecanizado o moldeo por inyección para producir piezas prototipo. Aunque no se puede negar que estos 3 criterios son esenciales para mejorar la eficacia de los procesos de desarrollo, por sí solos no responden a todos los retos de la creación rápida de prototipos. Centrándose únicamente en la impresión 3D para los prototipos iniciales, los diseñadores se enfrentan a varios obstáculos: una limitación en la elección de materiales, la necesidad de seguir usando los métodos convencionales en una fase posterior del proyecto para obtener piezas ‘de producción’ o ‘equivalentes a las de producción’, importantes modificaciones en la fase de producción industrial asociadas a un diseño que es incompatible con los métodos de producción en serie.
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Prototipo de cepillo realizado con sobremoldeo.

Imitar la pieza final lo antes posible ahorra tiempo

En un proceso de desarrollo convencional, los prototipos se usan en varias etapas para validar diversos aspectos del producto (diseño, montaje, funcionamiento, durabilidad, etc.) y, cuanto más avance el proyecto, más próximo tiene que estar el prototipo a los productos que saldrán de la producción. Siguiendo esta lógica, se pueden usar varias versiones de impresión 3D para detectar y corregir defectos de diseño, reservando el mecanizado o la inyección para las validaciones finales (validaciones normativas, por ejemplo) o para fabricar piezas de preproducción.

Este proceso secuencial es relativamente largo y cada vez más empresas usan otros esquemas para reducir sus plazos de salida al mercado. Por ejemplo, pueden decidir probar rápidamente, desde los prototipos iniciales, la funcionalidad de un producto o usar la realidad virtual hasta una etapa muy avanzada del diseño y producir un prototipo físico para las validaciones finales. Por supuesto, en este caso sería útil fabricar las piezas prototipo utilizando los mismos métodos que los que se usarán en el proceso industrial.

Al final, lo más apropiado para la ‘creación de prototipos’ parece ser una consideración global desde el lanzamiento del proyecto, en el que se integre no solo el diseño del producto sino también todas las pruebas que se deben realizar en las distintas partes.

Si el diseño incluye sobremoldeo, y el contexto normativo obliga a realizar numerosos ensayos con piezas finales reales (resistencia química, resistencia al envejecimiento, resistencia al fuego, etc.) o si se ha dispuesto que el producto sea probado por una serie de consumidores, el uso de la inyección o el mecanizado estarán justificados desde el punto de vista económico.

Plazos de entrega muy cortos usando tecnologías avanzadas de mecanizado e inyección

En el mercado de la creación rápida de prototipos, algunas empresas han decidido apostarlo todo a las ‘impresoras 3D’, mientras que otras, como Proto Labs, han demostrado que el mecanizado y la inyección también responden a las exigencias de la creación rápida de prototipos en materia de costes y plazos de entrega. De hecho, los métodos convencionales han evolucionado considerablemente durante los últimos años, especialmente gracias a la tecnología digital.

Por ejemplo, la tecnología digital permite crear procesos totalmente conectados, desde la estación de trabajo CAM del cliente hasta la punta de la máquina-herramienta, a través de un análisis automático de las posibilidades de fabricación. También permite compartir una capacidad de producción de cientos de centros de mecanizado para utilizar cualquier hueco disponible. El resultado: en la actualidad, de 1 a 3 días son suficientes para fabricar hasta 200 piezas mecanizadas o para crear un molde de inyección.

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Proto Labs ha demostrado que el mecanizado y la inyección también responden a las exigencias de la creación rápida de prototipos en materia de costes y plazos de entrega.

La fabricación aditiva es una tecnología excelente que permite hacer gran cantidad de cosas, aunque para algunas industrias el mecanizado y la inyección siguen siendo la mejor solución para producir prototipos en la fase avanzada. Nuestro papel es garantizar que los métodos de fabricación convencionales sean mucho más rápidos y rentables para que esas industrias no se topen con obstáculos en su proceso de desarrollo.

De hecho, no se debe olvidar que los métodos convencionales siguen siendo especialmente competitivos en la fabricación en serie, tanto en términos de plazo de entrega como en lo que se refiere al coste de la pieza. No obstante, el objetivo del prototipo es la preparación para la producción industrial y lo que se puede conseguir en la fabricación aditiva no necesariamente se puede transferir al mecanizado o a la inyección. Algunos ingenieros han sufrido amargas experiencias con este tema y en ocasiones han tenido que revisar su diseño durante la fase final, perdiendo así la mayor parte de los beneficios que esperaban conseguir con la impresión 3D.

Por tanto, me parece que es esencial defender un método abierto de cara a la creación rápida de prototipos. Además de la impresión 3D, en la actualidad el mercado ofrece otras soluciones igual de rápidas que animo a los fabricantes a tener en cuenta desde las primeras fases de su proyecto y que pueden incluso ayudarles a reducir, en ocasiones, sus tiempos de desarrollo.

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Proto Labs, Ltd

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