¿Cómo afectará la fabricación aditiva al diseño y a la producción?
En el presente artículo veremos algunos ejemplos de empresas de distintas industrias que ya han experimentado con diferentes tipos de productos creados por la fabricación aditiva. En el ejemplo inicial una aplicación de fabricación aditiva tiene aplicación en medicina.
En el presente artículo veremos algunos ejemplos de empresas de distintas industrias que ya han experimentado con diferentes tipos de productos creados por la fabricación aditiva. En el ejemplo inicial una aplicación de fabricación aditiva tiene aplicación en medicina.
La pequeña Emma nació como una niña cualquiera, pero, alrededor de su primer cumpleaños, sus padres y los médicos notaron que no tenía fuerza para levantar sus brazos. No era capaz de coger objetos correctamente, comer o jugar como otros niños de su edad. Inicialmente los médicos intentaron solucionarlo con la construcción de un aparato de metal para que Emma pudiera levantar sus brazos, pero los componentes pesaban demasiado y no se ajustaban bien a su cuerpo.
Entonces los ingenieros de Stratasys, con la ayuda de los médicos, construyeron un aparato con componentes de plástico y optimizaron el dispositivo para las medidas exactas de Emma. Por primera vez, pudo mover los brazos sin ninguna dificultad.
La fabricación aditiva cambió literalmente el mundo de Emma, y también está cambiando la forma tradicional de diseñar y fabricar productos. Afectará radicalmente al ciclo de vida del producto, desde su diseño hasta su fabricación y distribución, y cambiará por completo la vida de los ingenieros que diseñan, analizan y fabrican productos.
Esta es la razón por la cual la fabricación aditiva (también conocida como impresión 3D), se considera la tecnología más innovadora; tiene un impacto exponencial en el rendimiento, el peso del producto, la calidad y la distribución, razón por la cual existe un interés creciente en la
industria. No es porque podamos imprimir un juguete o personalizar un regalo o una pieza de recambio rápidamente. Es porque esta tecnología revolucionará la manera en que los productos serán diseñados, fabricados y distribuidos, y este impacto en el ciclo de vida de los productos es lo que preocupa diariamente a los CEO’S y directores de las compañías.
Veamos algunos ejemplos de empresas de distintas industrias que ya han experimentado con diferentes tipos de productos creados por la fabricación aditiva: Coche impreso. Un ejemplo de la fabricación aditiva es Local Motors, con el Coche Impreso que fue presentado en la Feria Internacional de Fabricación en Chicago. Su nueva “micro fábrica” está en Kentucky. El modelo de negocio de la empresa es de construir aproximadamente 2.000 coches al año en cada micro fábrica. Los clientes pueden seleccionar y pedir su coche personalizado, y poder conducirlo prácticamente al día siguiente. El chasis se imprime a partir de fibra de carbono en una impresora BAAM (Big Area Additive Manufacturing). Es un proceso totalmente nuevo, y tendrá un gran impacto entre los principales líderes de automoción. Motor de un cohete. El diseño principal del motor de un cohete és un elemento que se ha mantenido durante décadas sin ningún cambio. La cámara de combustión está formada por dos materiales: un núcleo de cobre con pequeños canales para introducir el hidrógeno líquido a través de la cámara para enfriarla, y otro elemento de revestimiento externo creado mediante un proceso llamado galvanoplastia, que agrega aleaciones fuertes resistentes al estrés para evitar explosiones. El proceso de fabricación de esta cámara es complejo y puede tardar hasta seis meses sin que los ingenieros puedan modificar el diseño una vez está en proceso. Actualmente, Siemens PLM está trabajando con empresas como Spacex y Virgin Galactic. Ambos adquirieron una máquina híbrida de DMG, la cual les permitirá construir la cámara combustible con un proceso de impresión mediante un alimentador de polvo de metal en un par de días o semanas, en lugar de meses. Esto cambiará toda una industria y elevará el tiempo de
innovación a otro nivel.
Pero ¿las empresas están ya en ese punto? Todavía no, pero es cuestión de tiempo.
¿Por qué incluir la fabricación aditiva?
La fabricación aditiva tiene el potencial de revertir completamente el diseño del producto, el análisis, la fabricación y los procesos de distribución.
Este proceso permite innovar en ciclos mucho más cortos, reduciendo costes y permitiendo introducir diferentes materiales. Al implementar esta tecnología, las empresas tendrán un control mayor de sus procesos.
Como ya hemos visto, la fabricación bajo demanda es un factor importante que está impulsando las empresas a utilizar la fabricación aditiva, especialmente en la industria de recambios. Si se necesita una pieza de recambio rápidamente para reemplazar una pieza defectuosa, pero no se quiere almacenar piezas en stock, este proceso de fabricación puede ser la solución.
Siemens Mobility cuenta con un programa de Servicio de Recambios que imprime piezas de repuesto para trenes de todo el mundo. Este programa considera las necesidades concretas de cada operador y le proporciona las piezas de repuesto durante todo el ciclo de vida de su sistema ferroviario.
La Marina de los Estados Unidos ya ha instalado una impresora compacta 3D en un barco y ha imprimido piezas de muestra. Según el contratista de defensa Qinetiq, en los próximos 15 años las armadas de todo el mundo podrían imprimir vehículos autónomos en el mar a través de impresión 3D.
La fabricación aditiva será, y de hecho, ya es, un catalizador para impulsar nuevas ideas y diseños en el desarrollo de nuevos productos e inspirará a todos los diseñadores, ya sean jóvenes o mayores, para crear innovaciones que no han sido posible antes.
Permitirá a las empresas simplificar los procesos de producción para un mejor control de calidad y la reducción en inventario.
Siemens Power and Gas ofrece un buen ejemplo de la innovación en sus productos con su nuevo cabezal del quemador de la turbina. Tiene canales finos para permitir que el fluido refrigerante reduzca la temperatura en el cabezal del quemador. Esto aumenta significativamente la vida útil del quemador y reduce los gastos de mantenimiento de las grandes turbinas de gas.
El objetivo de la empresa es fabricar mejores productos, de forma más rápida, acelerando la innovación y manteniéndose competitiva. En este sentido, hay tres razones principales por las que las empresas ya se están interesando en la fabricación aditiva:
Estadística. El mercado de la fabricación aditiva está experimentando un crecimiento extraordinario. Empresas como HP, Trumpf, DMG-MORI y están entrando al mercado. Gartner estima que en 2016 las ventas de impresoras 3D han llegado a ser más de 490.000 a nivel mundial. Tanto proveedores independientes como grandes compañías ya están desarrollando materiales nuevos, plásticos y metales adaptados a ésta tecnología. Se invierte una gran cantidad de dinero en investigar la fabricación aditiva.
La segunda razón es que siempre hay personas que exploran formas alternativas de producir una pieza. Quieren piezas más baratas, de mejor calidad, y quieren fabricar esas piezas en el momento y lugar más conveniente para ellos. La producción y la reducción de gastos de distribución son de enorme importancia para el futuro de una empresa. La fabricación aditiva ofrece posibilidades de distribución con métodos nuevos, con los cuales las empresas podrán permitirse satisfacer una mayor demanda y al mismo tiempo reducir gastos.
La tercera razón es que, con esta tecnología innovadora, los visionarios podrán crear los productos de sus sueños. Estas personas, trabajando en las principales empresas del sector, creen firmemente que la tecnología aditiva cambiará la industria manufacturera, ayudándoles a innovar radicalmente.
Ahora deberíamos preguntarnos qué significa este proceso de fabricación para Siemens PLM:
La respuesta es bastante obvia, y es importante entenderla. La fabricación aditiva afecta directamente al núcleo del negocio de nuestros clientes y esta es la razón por la que Siemens PLM está en la punta de lanza de ésta tecnología: para proporcionar a nuestros clientes una tecnología de fabricación aditiva de primera clase a nivel mundial para que puedan desarrollar y crear productos innovadores y competitivos.
La fabricación aditiva no hace milagros por sí misma. Requiere aplicaciones, características y funciones para apoyarlo. Este proceso afecta a todo nuestro portfolio de productos y todo el ciclo de vida de productos. Esto incluye las disciplinas de Diseño (CAD), Simulación (CAE), Fabricación (CAM) y así mismo su integración en los procesos de Operaciones de Fabricación (MOM), Sistema de Ejecución de Fabricación (MES) y PLM.
En la disciplina de Diseño hemos dotado a NX de herramientas para un modelado híbrido. Estas herramientas son capaces de diseñar estructuras de celosía sobre múltiples materiales.
En la fabricación, tenemos que pensar en procesos de aporte de material (fabricación aditiva) en lugar de eliminarlo (mecanizado), o de procesos híbridos combinando las dos tecnologías.
En CAE, se debe analizar no tan sólo el diseño de la pieza final, sino también el proceso de añadir material capa a capa con respecto a un comportamiento térmico y estructural.
En los próximos años, las impresoras se convertirán en equipos de producción estándar y se tendrán que manejar junto a equipos tradicionales. Los procesos deben ser automatizados y combinados con métodos y procesos de fabricación tradicional.
Todos estos cambios están afectando al núcleo del negocio de los clientes de Siemens PLM y es por ésta razón, que una gran parte de la tecnología que desarrollamos en la actualidad y los avances en los cuales estamos trabajando se centran en esta área del ciclo de vida de producto.
Realmente creemos en el potencial innovador de esta tecnología disruptiva. Las inversiones en investigación de fabricación aditiva acelerarán y madurarán sustancialmente este proceso. Las empresas tendrán que innovar para mantenerse competitivas y la fabricación aditiva tiene este enorme potencial para ayudarles a conseguirlo y diferenciarse. La fabricación aditiva nos impactará a todos, Siemens PLM está a la vanguardia con sus soluciones.
Eduard Marfà, Director EMEA de Marketing de Siemens PLM