El diseño de máquinas involucra el desarrollo, diseño y producción de máquinas. Es clave garantizar que las máquinas funcionen de manera eficiente, produzcan resultados consistentes y puedan repararse fácilmente a medida que los componentes se desgastan o se rompen. Por simplicidad, velocidad y, lo que es más importante, costo, los diseñadores de máquinas se esfuerzan por utilizar tantos componentes estándar como sea posible. Sin embargo, invariablemente, algunas piezas deben fabricarse a medida, y ahí radica la mayor parte del desafío.
Debido a los volúmenes relativamente pequeños que se necesitan, las piezas personalizadas generalmente se mecanizan con CNC, un proceso que puede ser costoso y llevar mucho tiempo, debido a los recursos limitados del taller de máquinas y al tiempo y los costos de ingeniería no recurrente (NRE). Este NRE generalmente consiste en la necesidad de crear dispositivos de sujeción personalizados para el mecanizado de piezas complejas, incluso si las piezas se producen en un volumen bajo, lo que genera un desperdicio significativo y un costo adicional de la pieza.
La solución de fabricación
La fabricación aditiva simplifica drásticamente el proceso de creación de piezas personalizadas. Debido a que no se basa en herramientas o accesorios, la impresión 3D a menudo permite a los usuarios imprimir piezas más rápido y a costos más bajos que el mecanizado. La tecnología también abre la puerta a piezas con mayor complejidad geométrica, estas piezas complejas pueden ser más adecuadas para la aplicación, pero generalmente no se pueden justificar con los métodos de fabricación tradicionales.
Esa mayor complejidad también permite la consolidación de ensamblajes, la combinación de varias piezas en menos ensamblajes multifuncionales, lo que ayuda a simplificar la fabricación y aumentar la eficiencia.
La impresión 3D en metal también agiliza la producción de piezas de repuesto, lo que permite a las empresas imprimir exactamente la pieza que necesitan, cuándo y dónde la necesitan, lo que reduce significativamente tanto el tiempo de inactividad de la máquina como los costos de almacenamiento.
Consolidación de montaje
Para simplificar los procesos de fabricación, muchos ensamblajes se componen de piezas fáciles de fabricar que se unen con sujetadores o se sueldan. Sin embargo, la fabricación aditiva permite a los usuarios consolidar varias piezas en un solo ensamblaje, lo que reduce los costos y aumenta la eficiencia. El tornillo de rodillo (imagen izq.) se utiliza en un actuador lineal para abrir y cerrar una válvula piloto en una planta de energía de vapor. Aunque normalmente se fabrica a partir de siete componentes, Studio System permite consolidar el ensamblaje en un solo componente.
La impresión de soportes y monturas no solo acelera su fabricación, sino que brinda a los diseñadores más libertad para concentrarse en optimizar su geometría para la aplicación en particular, en lugar de la capacidad de fabricación.
Prototipos Funcionales/Pilotos
Los métodos de fabricación como la fundición, la forja y el moldeo por inyección de metal son ideales para la producción en masa, pero el alto costo y los largos plazos de entrega los convierten en una mala elección para la creación de prototipos o las tiradas de bajo volumen. Las piezas impresas a menudo pueden lograr la misma calidad que los métodos de producción en masa sin necesidad de herramientas, lo que ahorra mucho tiempo y dinero. Dado que la impresión elimina la necesidad de herramientas, la pieza se puede imprimir fácilmente un día, cambiar e imprimir una nueva variación durante la noche.
Con Studio System, esta pieza se puede crear prototipos e iterar rápidamente sin fundición, lo que reduce en gran medida el costo de la pieza y el tiempo de entrega de la fabricación. Mediante la creación de prototipos en metal en Studio System, la brida se puede probar funcionalmente en condiciones de alta carga para garantizar que el diseño sea óptimo.
Debido a que construye piezas utilizando características extremadamente finas (capas de 50 a 200 um de espesor para sistemas basados en extrusión y vóxeles de 15 a 20 um para sistemas de inyección de aglomerante), la impresión 3D facilita la creación de características finas que pueden no ser posibles o justificables con métodos tradicionales de fabricación.
Al imprimir esta pieza, el diseñador pudo crear múltiples prototipos funcionales en una sola plataforma de impresión, lo que les permitió probar una variedad de diseños en solo una semana y seleccionar una pieza con la geometría óptima que se puede adaptar para la producción en masa. El tiempo de entrega muy acelerado y el bajo costo por persona habilitado por Studio System hace posible la creación de prototipos funcionales tan rápidos.
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