Tres beneficios de la impresión 3D metálica

El sueño de poder crear de forma neta, con un 100% de rendimiento del material y con un 0% de desperdicio, ha sido durante mucho tiempo el “Santo grial” de la fabricación. Debido a esto la impresión 3D, la tecnología que parecía cumplir dicha promesa, ha generado altas expectativas, donde la emoción eclipsa en gran medida sus beneficios reales. Aún así, conociendo sus limitaciones y sus virtudes podemos exprimir lo mejor de la fabricación aditiva metálica y potenciar ciertas aplicaciones a un nivel nunca visto.

1. El coste por pieza es constante en volúmenes bajos y altos

Casi todos los métodos de fabricación existentes se vuelven más baratos en términos de coste unitario con un mayor volumen: Fundición, mecanizado y conformado son los ejemplos perfectos. En volúmenes bajos y medios, su implementación puede ser prohibitivamente costoso. Sin embargo, a gran escala son, de lejos, la forma más barata de fabricar una pieza. Esto se debe a la diferencia entre los gastos generales y los costes unitarios. La fundición y el moldeo por inyección son excelentes ejemplos: en volúmenes bajos, el costo distribuido de los moldes requeridos eleva el coste de la pieza a niveles irrazonables. Sin embargo, dado que el costo adicional por unidad es extremadamente bajo, el costo total de la pieza se vuelve muy barato en volúmenes altos. Su curva de costo / volumen se ve como la imagen 1.

La impresión 3D metálica invierte esta situación al utilizar un proceso en gran parte automatizado que casi no incurre en costes generales. Hay un mínimo de trabajo adicional por adelantado para imprimir la primera parte sobre la centésima, y el sistema usa la misma cantidad de consumibles en cada pieza. Esto congela el coste unitario independientemente del volumen de fabricación. El gráfico de coste unitario resulta como la Foto 2.

La impresión 3D de metal no es el método de fabricación más rentable para todos los volúmenes. En volúmenes altos, la mayoría de los demás procesos de fabricación son significativamente más asequibles. Sin embargo, para una porción significativa de producción de volumen bajo a medio, la impresión 3D de metal puede ser la forma más asequible de fabricar piezas.

2. Fabricar piezas complejas no es más difícil que fabricar las piezas simples

Tras décadas modelando, los ingenieros se han codificado para diseñar piezas que sean lo más simples de fabricar. La justificación detrás de esto es tan simple como económica: para la gran mayoría de los procesos de fabricación, la complejidad adicional equivale a un costo adicional.

Las piezas complejas requieren más trabajo para programar las máquinas, máquinas más avanzadas para hacer la fabricación y requieren más tiempo para completarse. En la mayoría de los métodos de fabricación, esto se mantiene notablemente constante. Desde el fresado hasta la fundición sufren este síntoma. En la impresión 3D metálica no es así.

El principal método para transformar el metal se basa en un proceso sustractivo. Comienzan como un bloque de metal y una fresa elimina material para esculpir la pieza final. Para geometrías complejas, estas operaciones pueden ser extremadamente difíciles y llevar mucho tiempo. El resultado son piezas caras que tardan mucho en fabricarse y desperdician una cantidad significativa de material.

Debido a un proceso automatizado, los costes de impresión 3D de metal dependen del tamaño de la pieza en lugar su complejidad. El recorrido de la herramienta se realiza mediante el software de la impresora 3D, lo que elimina los costes de mano de obra y CAM propios de los métodos convencionales. Sin programación y solo con pequeñas responsabilidades de preparación y supervisión, el coste de las piezas es solo el material y el mantenimiento de la máquina.

3. La impresión 3D de metal puede crear piezas que son imposibles de hacer con cualquier otro método de fabricación

Cada método de fabricación tiene límites: la impresión 3D no es una excepción. Sin embargo, debido a su proceso único, la impresión 3D de metal es capaz de fabricar piezas que no se pueden hacer con ninguna otra plataforma. El resultado son piezas que se pueden optimizar y adaptar para su caso de uso en lugar de limitarse por las restricciones de fabricación tradicionales. Hablamos de piezas generadas mediante software de diseño generativo hasta moldes de inyección dotados con canales de refrigeración no lineales. La mayoría de estas "piezas imposibles" tienen una característica clave en común: curvas, formas o cavidades complejas donde los procesos convencionales simplemente no pueden eliminar el material.

La variedad de piezas imposibles que se pueden fabricar mediante impresión 3D aún no se ha exprimido al máximo, por lo que las aplicaciones no se conocen por completo. A medida que se instaure su uso, es probable que veamos nuevos paradigmas de diseño centrados en las fortalezas únicas de la impresión 3D como proceso. La impresión 3D metálica no será ningún superlativo en el futuro de la fabricación. Sin embargo, presenta un método alternativo de fabricación que abre nuevas oportunidades que anteriormente eran prohibitivas en cuanto a costes o diseños. La fabricación aditiva se convertirá en una herramienta imprescindible para ingenieros, diseñadores y fabricantes de todo el mundo.

Puedes ver el artículo completo en la revista de Noviembre, páginas 70-71.