Cómo adelantarse a la competencia: SIBUR desarrolla fabricación aditiva

El ingeniero de Sibur, Roman Tikhonov (derecha) e Ivan Papusha, jefe de 3D en iQB Technologies. Con el apoyo de nuestra empresa, se han desarrollado programas para capacitar especialistas en los centros de aditivos SIBUR.

Hasta ahora, hay pocos especialistas como Roman Tikhonov en Rusia. Roman lidera el centro para la introducción de la tecnología 3D en la empresa Voronezhsintezkauchuk, que forma parte de la mayor empresa petroquímica rusa SIBUR Holding . La compañía tiene sucursales de producción en más de 20 ciudades de Rusia y se dedica a la producción y suministro de productos petroquímicos para el mercado interno y 80 países extranjeros. Un proyecto piloto lanzado recientemente en Voronezh como parte de la digitalización global de SIBUR ya ha mostrado excelentes resultados. Roman habló sobre ejemplos específicos de resolución de problemas utilizando la impresión 3D y el escaneo 3D en su empresa y compartió su visión de las perspectivas de introducir tales innovaciones en Rusia.

- Cuéntanos un poco sobre ti. ¿Qué te trae a la industria aditiva?

- Interés por algo nuevo, supongo. Siempre me ha fascinado la innovación. Soy ingeniero en microelectrónica por capacitación, me dediqué a la tecnología de la información y sucedió que el siguiente proyecto en el que me involucré está relacionado con la fabricación aditiva.

He estado trabajando en SIBUR hace relativamente poco, ni siquiera hay un año. Antes de eso, durante unos cinco años participó en un proyecto piloto para introducir tecnologías aditivas, y luego recibió una invitación para Voronezhsintezkauchuk.

- ¿Cuánto tiempo lleva SIBUR introduciendo la tecnología 3D? ¿En qué etapa se encuentra el proyecto del centro aditivo?

- La compañía se interesó en este tema hace dos años. Comenzamos a recopilar información, a estudiar casos de uso. Las características específicas de las empresas químicas son tales que la mayoría de los equipos se clasifican como especialmente peligrosos y, en principio, no se permiten errores ni situaciones de emergencia. Llegamos a la conclusión de que es rentable aplicar estas tecnologías en la industria de la reparación. Se creó un centro de aditivos en la empresa Voronezhsintezkauchuk, se adquirió un escáner 3D y una impresora 3D, y me invitaron a dirigirlos.

Ya tenemos casos de trabajo que han mostrado excelentes resultados tanto en la impresión 3D de productos como en la implementación en el proceso de producción. En la práctica, hemos confirmado que las tecnologías aditivas nos permiten producir rápidamente piezas y ensamblajes y minimizar el tiempo de inactividad.
Después de eso, se decidió abrir dichos centros en otras siete empresas con instalaciones de reparación, donde se requiere mantenimiento y restauración de equipos.

Ahora hay una compra de equipos y software, personal. Hasta ahora, el énfasis está en la impresión 3D con plásticos y en el escaneo 3D para la ingeniería inversa de productos fallidos.

Los tecnólogos aditivos ahorran el fondo principal de SIBUR debido al hecho de que una serie de tareas se resuelven por sí mismas

- ¿Qué competencias debe tener un especialista en centros aditivos? ¿Cómo es la selección y capacitación del personal?

- Ya existen programas de capacitación, se desarrollan con el apoyo de iQB Technologies. En primer lugar, serán diseñadores con experiencia en el diseño de ingeniería mecánica. Entendemos que en Rusia hay muy pocos especialistas en tecnología 3D y, por supuesto, daremos preferencia a aquellos que tengan una idea de la impresión 3D y el escaneo 3D. En cualquier caso, los entrenaremos. Yo, como diseñador, gradualmente acumulé y mejoré el conocimiento, y luego los apliqué en la práctica.

- ¿Cuántos empleados trabajan en un centro?

- En la etapa de lanzamiento del proyecto, uno o dos, dependiendo de la ubicación territorial, el tamaño de la empresa y la gama de tareas. Ahora me dedico a modelar, escanear e imprimir solo. Como hay resultados positivos, ya se ha tomado la decisión de ampliar el personal. Además, trabajamos con varias organizaciones involucradas en la impresión 3D. Realizan pedidos de aquellas tecnologías que aún no tenemos.



Polea de cinta transportadora
Usando sistemas CAD, se diseñó un modelo 3D.
Se aumenta el diámetro, se fortalecen los orificios de montaje de los cojinetes (puntos débiles de la pieza original).
El original estaba hecho de acero, utilizando impresión FDM con plástico ABS, era posible reducir el peso del producto, resolver el problema de pegar las briquetas en la línea y minimizar la posibilidad de daños a la película de embalaje.

- ¿Puede dar un ejemplo de la implementación exitosa de la impresión 3D en el proceso de producción?

- Todo comienza con la popularización. Tan pronto como las personas que trabajan en las instalaciones de SIBUR entienden qué es la impresión 3D, comienzan a preguntarse cómo se puede aplicar. Le contaré acerca de una solución implementada en uno de estos recursos. Un producto de caucho en briquetas pasa a través del transportador, que luego se empaqueta en una película. Periódicamente, las briquetas se pegan en el bypass metálico de la cinta transportadora, ya que el asiento del cojinete se derrumbó debido a la carga constante. Un mecánico se dirigió a nosotros: ¿es posible fabricar esta pieza de plástico (ya que es larga y costosa de metal) y también aumentar el diámetro para evitar atascos? El problema se resolvió con éxito con la ayuda de una impresora FDM, todo funciona bien. Además, el video en sí resultó ser ligero, ya que fue diseñado con canales internos.

En las previsiones: la creación de al menos un centro de tecnologías aditivas en cada una de las 23 empresas SIBUR

- ¿Cómo se calcula el efecto económico?

- No podemos calcular exactamente todavía, aquí, en primer lugar, el efecto de la velocidad de ejecución. Pero tome el caso anterior. De hecho, se gastó un kilogramo de plástico en un rodillo; el metal definitivamente sería más caro. A nivel empresarial, esto es un ahorro de millonésimas de porcentaje. Pero si esta briqueta en el transportador fue rayada por un rodillo fallado, inmediatamente se va a casar. La segunda vez no puedes empacarlo y venderlo. Y si calcula cuánto se rechaza por año, las pérdidas de este video crecen a cantidades increíbles.

Otro ejemplo es el impulsor de una bomba centrífuga. Tales ruedas están hechas naturalmente de acero inoxidable. Pero bajo la influencia del líquido bombeado, fallan rápidamente. Se creó un modelo 3D del impulsor, luego se imprimió en una impresora 3D hecha de poliamida (tecnología SLS). No hubo degradación durante un mes de trabajo, en principio, a diferencia de un acero inoxidable que se "come" ante nuestros ojos.



Impulsor centrífugo
Usando un escáner 3D y sistemas CAD, se diseñó un modelo 3D para conciliar dimensiones geométricas.
Basado en el modelo 3D que utiliza la tecnología de sinterización selectiva por láser (SLS) de polvo de poliamida, se hace un impulsor. El original está hecho de acero inoxidable, hay una fuerte degradación.

Un problema similar, que se resolvió mediante la impresión 3D, fue la fabricación del impulsor de la bomba a partir de poliuretano en lugar de acero inoxidable, también sufrió una degradación severa. La nueva rueda proporciona el mismo rendimiento que la original, pero gracias al plástico, la degradación está completamente ausente.

- Como puede ver, imprimir en una impresora 3D de piezas terminadas ofrece un claro beneficio. ¿Haces prototipos?

- Sí, por ejemplo, resolvimos una de las variantes del impulsor. Se imprimió un prototipo de plástico ABS para reemplazar un producto completamente defectuoso. La rueda original se desmoronó en la bomba, se montó literalmente en partes, se escaneó, se realizó ingeniería inversa. Luego imprimieron un prototipo y lo enviaron al taller de reparaciones. ¿Por qué es más rentable que los métodos clásicos? Nadie lanzará tal impulsor en una sola copia. Y si pedimos 20-30 piezas de acero inoxidable, y no encaja, será un fiasco.



Impulsor de la bomba
Hecho de poliuretano por colada al vacío con un inserto de metal.
El original está hecho de acero inoxidable, se observa una degradación severa.

- ¿Con la ayuda de tecnologías aditivas resuelves solo problemas de producción?

- No solo Suministramos caucho a fabricantes líderes como Michelin, Pirelli, y uno de sus requisitos es la geometría perfecta. Para esto, la línea estaba equipada con un sistema automatizado de sensores ópticos para el control de la geometría . Sensores japoneses, cada uno con valor de decenas de miles de rublos. Para evitar posibles daños, decidimos proporcionarles fundas protectoras. Justo en la empresa intentaron fabricar cajas metálicas; en primer lugar, es costoso debido a los costos de mano de obra. Nos dirigimos a nuestro departamento e imprimimos las primeras 20 piezas de plástico ABS. Toda la línea tiene 200 sensores, la impresora FDM imprime dos alojamientos por turno. Por lo tanto, gracias a la impresión 3D en 100 turnos, la tarea se completará.

- ¡Un gran ejemplo de fabricación aditiva a pequeña escala! ¿Usas solo tecnología FDM?

- Ahora, sí, hasta ahora solo se ha comprado este equipo. Las principales ventajas de las impresoras FDM son la disponibilidad y una amplia gama de materiales que son ventajosos de usar para diversas propiedades.

- ¿Considera otros métodos de impresión 3D?

- Planeamos comprar una impresora 3D estereolitográfica que imprime con poliamida. Ya he mencionado la creación de productos terminados a partir de poliamida: esta solución nos satisfizo por completo. La impresión en metal 3D está fuera de discusión: en la realidad de los negocios rusos de hoy, puede ser realizada por empresas de defensa o institutos de investigación. Se requieren grandes inversiones, y se dedicará mucho tiempo solo a experimentos.

Con un escáner 3D, todo el proceso de ingeniería inversa, hasta el inicio de la producción, es varias veces más rápido

- ¿Cuáles son las ventajas de un escáner 3D para su empresa?

- Nos dedicamos principalmente a la ingeniería inversa de componentes importados que han fallado. Como parte de la sustitución de importaciones, podemos reproducir partes cuya entrega es problemática debido a largos plazos de entrega, altos costos o por otras razones, por ejemplo, relacionadas con sanciones. Como una variante de un caso real, utilizando el escaneo 3D y la posterior ingeniería inversa, hacemos estrellas de accionamiento para el transportador.



Engranaje de cinta transportadora
Usando un escáner 3D y sistemas CAD, se diseñó un modelo 3D para restaurar las dimensiones geométricas originales.
El lote de prueba se hizo de plástico ABS utilizando el método de impresión FDM; se aprobaron pruebas exitosas.

También utilizamos el escaneo 3D para la ingeniería inversa de piezas integrales, que luego fabricamos por nuestra cuenta utilizando el método clásico. Con un escáner 3D, todo el proceso, hasta el inicio de la producción, es varias veces más rápido.

- ¿Cómo convencer a los líderes empresariales y propietarios de empresas de que las tecnologías 3D son efectivas?

- Probarle a la gente que la necesidad de introducir tecnologías 3D es lo más difícil. La participación, la iniciativa de los tomadores de decisiones es importante. Digamos que logramos crear un centro de aditivos en nuestra empresa en gran parte gracias al ingeniero jefe Maxim Nikolaevich Lenkov, cuya iniciativa encontró el apoyo de la alta dirección.

He estado trabajando para la compañía durante nueve meses, y comenzamos a introducir activamente tecnologías aditivas hace más de seis meses. Como ya se mencionó, aún no estamos listos para considerar el efecto económico. Pero los ejemplos anteriores ahorran el fondo principal debido al hecho de que una serie de tareas se resuelven por sí mismas. La manga espaciadora de la bomba se imprimió en una impresora 3D. En caso de avería de las bombas primaria y de respaldo, esta bomba se puede recuperar cinco veces. Tales ejemplos no pueden dejar de convencer.



Manga espaciadora
El material de partida es poliuretano. El producto original sufrió una deformación mecánica casi completa. La creación de un modelo 3D se realizó de acuerdo con las partes de respuesta del mecanismo. El prototipo para las pruebas de prueba, incluidas las desviaciones geométricas, fue hecho de plástico ABS por el método FDM.

Al mismo tiempo, hay un entendimiento: si las tecnologías 3D se implementan con éxito, significa que deben dominarse, o al menos estar al tanto de las innovaciones. Los fabricantes que desarrollan nuevas competencias en esta dirección no las compartirán. Se moverán a un nuevo nivel, y quienes no tuvieron tiempo para reconstruir serán poco competitivos.

- ¿Cómo evalúa las perspectivas para el desarrollo de tecnologías 3D en Rusia en los próximos años?

- Comencemos con SIBUR. Creo que durante 2019 los proyectos piloto de centros aditivos en las empresas mostrarán efectividad y, en las previsiones, la creación de al menos un centro de este tipo en cada una de las 23 empresas.

Si hablamos de Rusia en su conjunto, todo es complicado. Hasta que no haya actos normativos, la situación no cambiará radicalmente. Ahora, las decisiones sobre la introducción de tecnologías aditivas se toman a nivel de gerentes de empresas individuales. Tan pronto como se resuelva el problema con la legislación reguladora, estoy seguro de que habrá un salto brusco. Comenzará el desarrollo masivo, ya que será posible comisionar libremente productos certificados.

Estamos cinco a siete años detrás de los países desarrollados desde la fabricación aditiva. Nos quedamos atrás tanto en términos financieros como de introducción de tecnología en el proceso de producción. Hasta que reconozcamos la necesidad de tecnología 3D y rompamos los estereotipos, no habrá adopción masiva. SIBUR está dando un ejemplo positivo, y estoy seguro de que otras compañías adoptarán nuestra experiencia. Verán lo que hemos logrado y se harán una pregunta: ¿por qué no intentarlo en casa?