En 2018, en el territorio de la UEC, la empresa de construcción de máquinas de Moscú lleva el nombre de V.V. Chernysheva comenzó la creación de un Centro de alta tecnología para tecnología aditiva / Foto: rostec.ru
¿Su empresa de fabricación, laboratorio, oficina de diseño o instituto de investigación ya tiene una idea general sobre las posibilidades de las tecnologías aditivas y está considerando el tema de su implementación? En este artículo le diremos qué factores deben tenerse en cuenta al organizar un centro de tecnología aditiva en una empresa, dónde comenzar, qué tecnologías elegir en función de tareas específicas, cómo seleccionar y capacitar especialistas.
Primero de todo:
1. Determinamos las industrias y tipos de empresas donde las tecnologías aditivas serán indispensables
Las industrias más prometedoras para la introducción de la impresión 3D son aquellas que priorizan la optimización o creación de nuevos tipos de productos: las industrias aeroespacial, nuclear y de petróleo y gas, ingeniería , energía, construcción naval, así como automotriz , arquitectura y medicina. En las industrias de fundición y metalurgia, las impresoras 3D serán una solución efectiva para crear modelos de fundición, prototipos y herramientas.
El escaneo y el modelado tridimensionales encontrarán aplicación donde sea que se realice el control de calidad y la ingeniería inversa (ver sección 4).
Las tecnologías 3D tienen demanda en las siguientes organizaciones:
- oficinas de diseño y experimentales en empresas que desarrollan nuevos tipos de productos;
- centros tecnológicos con producción piloto;
- institutos y centros de investigación;
- universidades que trabajan directamente con empresas manufactureras.
2. ¿Cómo entiendo si mi empresa realmente necesita tecnología 3D?
Sí, tiene sentido aplicar innovaciones donde traen beneficios. Antes de tomar una decisión, es importante tener en cuenta:
- No existe una [tecnología aditiva] universal (https://blog.iqb-tech.ru/3d-printing-technologies) que pueda resolver todos los problemas de producción con la máxima eficiencia.
- Cada tecnología 3D tiene ventajas y desventajas.
- Al elegir una impresora 3D y / o un escáner 3D, debe continuar con sus tareas.
La impresión 3D de hoy no pretende reemplazar los métodos tradicionales. La fabricación aditiva está integrada en el proceso de producción existente y ofrece soluciones que a menudo son inaccesibles para las tecnologías tradicionales con el fin de acortar el ciclo de producción y, como resultado, ahorrar significativamente tiempo y costos.
El punto principal a tener en cuenta: la impresión 3D solo es adecuada para la producción piloto, experimental o en pequeña escala. Su empresa lo necesitará si se establecen los siguientes objetivos:
- desarrollo y producción de un nuevo producto con propiedades únicas;
- I + D
- creación de prototipos, pruebas, pruebas de soluciones tecnológicas;
- optimización / modernización de productos, posible solo mediante tecnologías aditivas (geometría compleja, [reducción de peso] (https://blog.iqb-tech.ru/slm-asco-case), paredes delgadas, canales internos, etc.).
Una limitación separada puede ser el tamaño de la cámara para construir una impresora 3D (esto depende de la tecnología y el fabricante).
Si los métodos tradicionales proporcionan el rendimiento deseado, si no necesita desarrollar nuevos productos, optimizar su diseño y mejorar las características del producto, no es práctico organizar un centro de aditivos.
Se ha creado un centro de tecnologías de aditivos híbridos sobre la base de la Universidad de Samara, donde se utiliza la tecnología de fusión láser selectiva, seguida de tratamiento mecánico, electroquímico y térmico / Foto: sgpress.ru
3. Seleccionamos tecnología de impresión 3D para ciertas tareas
La elección de la tecnología aditiva depende completamente de lo que desea obtener en la salida. Deberá tener en cuenta los siguientes parámetros: tamaño del producto, precisión de impresión, resistencia y durabilidad del producto, propósito (prototipo, modelo de demostración o producto terminado).
Considere las tecnologías y materiales aditivos básicos utilizados, sus principales ventajas y desventajas.
Ahora puede elegir la tecnología de impresión 3D que se aplica a las tareas de producción (es posible que necesite varias instalaciones aditivas que trabajen en diferentes tecnologías):
- Creación de prototipos funcionales y pruebas: SLA, SLS, MJP, FDM.
- Creación de prototipos, producción de muestras de demostración: SLA, SLS, FDM.
- Comprobación ergonómica, prueba de recogida de productos: SLA, MJP / fotopolímero
- Producción de productos finales de plástico: SLA, SLS, FDM.
- Producción de piezas metálicas terminadas de ensamblajes y ensamblajes y estructuras complejas (incluso cuando la tarea de optimización del producto es reducir el peso, combinar piezas de varios elementos en todo metal, etc.): SLM.
- Creación de modelos maestros para fundición de inversión, moldes para equipos industriales: SLS, MJP / cera.
- Creación de modelos maestros para fundición en modelos quemables: SLA, MJP / fotopolímero.
- Fabricación rápida de herramientas: SLA, FDM.
- Realización de experimentos: SLA, MJP / fotopolímero.
4. También necesitarás escaneo 3D
Un escáner 3D y un software para procesar los datos recibidos son herramientas necesarias para una empresa moderna. El escaneo 3D se puede utilizar en cualquier etapa de la gestión del ciclo de vida del producto, lo que permite reducir el tiempo y los costos en la etapa de desarrollo y acelerar el lanzamiento del producto en el mercado.
El marcador del taller de maquetas de la planta de construcción de automóviles Tikhvin, Daniil Zhidkov, crea un modelo tridimensional de fundición utilizando el escáner 3D 3D Creaform HandySCAN. Este escáner 3D portátil le permite crear un modelo de la pieza cuando no hay tamaños y dibujos disponibles, lo que facilita enormemente el trabajo de los diseñadores / Foto: tvsz.ru
Con un escáner 3D y un software especializado, puede resolver de manera más eficiente las siguientes tareas:
- control de geometría de productos y equipos, control de entrada y salida;
- ingeniería inversa para modernización, reparación, restauración de piezas;
- obteniendo un modelo CAD.
Los dispositivos de escaneo 3D proporcionan una precisión en el rango de 20-50 micras por metro. Si estos parámetros de precisión no le convienen, continúe utilizando máquinas de medición de coordenadas. Sin embargo, en términos de velocidad de medición, portabilidad y costo, los escáneres 3D dejan a CMM muy atrás.
5. Planificamos el presupuesto
Los precios de instalación aditiva varían de mil quinientos euros (FDM) a varios millones de euros (SLM), para escáneres 3D, de 20 a 130 mil euros.
El costo final de la impresora depende de la configuración del equipo seleccionado y de muchos otros factores, por lo que es difícil nombrar los números en la etapa inicial de organización del centro de aditivos. Además, debe tener en cuenta los costos asociados ( materiales para impresión 3D , equipos adicionales, consumo de energía, etc.).
6. Comprobar cómo funciona la tecnología 3D antes de comprar equipo
¿Quiere probar previamente la solución a sus problemas? En el Centro de Prototipos Rápidos de iQB Technologies, puede solicitar servicios de prueba para impresión 3D con cera, fotopolímeros y yeso, así como escaneo 3D y modelado 3D. Los especialistas con un escáner 3D portátil pueden viajar a empresas en toda Rusia.
7. Equipo adicional
Dependiendo del tipo de instalación aditiva, se puede requerir equipo adicional. Por ejemplo, para impresoras SLA, necesita una cámara UV, donde se cura el producto terminado. El equipo más sofisticado son las impresoras 3D de metal , que requieren:
- horno de mufla para aliviar la tensión residual del metal;
- siesta, sierra de cinta o EDM para quitar los soportes;
- cámara de chorro de arena o chorro de arena para el procesamiento posterior del producto y mejorar la calidad de la superficie.
Después de seleccionar impresoras 3D, junto con nuestros expertos, puede averiguar qué equipo adicional se necesita.
8. Requisitos especiales para el funcionamiento de impresoras 3D.
Las instalaciones y las condiciones de funcionamiento pueden tener requisitos especiales, por ejemplo, el suministro de la cantidad correcta de electricidad y aire acondicionado. Los requisitos más estrictos se aplican a los sistemas de impresión 3D con metales : es necesario observar las medidas de seguridad (garantizar la estanqueidad durante el funcionamiento de la máquina, trabajar con ropa protectora) debido al peligro de polvos metálicos que se sinterizan en un entorno de gas inerte.
Aquí hay un ejemplo de requisitos estándar para una impresora 3D de metal:
- tensión de 3 fases 380 V, modo de funcionamiento de consumo 7 kW, en un pico de hasta 12 kW;
- suministro de gas inerte a la máquina (3-5 cilindros);
- sistema de aire acondicionado en la habitación (de 18 a 23 ° C), de manera óptima, en el modo de secado al aire;
- compresor o línea con suministro de aire comprimido 4 atmósferas;
- agua de proceso para lavar filtros y productos.
La empresa ODK-Saturn Rybinsk, parte de United Engine Corporation, está utilizando activamente tecnologías aditivas en la producción de motores de turbina de gas / Foto: rostec.ru
9. Formamos especialistas del centro de tecnología aditiva.
Los empleados del laboratorio de aditivos son los diseñadores y operadores de la impresora 3D, su número depende de la composición del equipo y la cantidad de trabajo. Si un operador es suficiente para sistemas de impresión 3D profesionales, entonces para industrial (SLA, SLS, SLM) se requerirán al menos dos especialistas capacitados, ya que el costo del tiempo de inactividad para dicho equipo es muy alto.
Es óptimo si el operador y el constructor son personas diferentes. El diseñador diseña productos para la fabricación aditiva en software especializado y entiende cómo aplicar los métodos apropiados, y el operador es más un tecnólogo, encarna la visión del diseñador en el producto terminado. Al mismo tiempo, el operador de una impresora 3D debe ser una persona creativa, un especialista con una educación técnica superior, a quien le encanta estudiar y le apasiona la innovación. Se puede lograr una alta calidad de impresión seleccionando correctamente la configuración de la impresora. Esta puede ser una tarea bastante difícil: en máquinas SLM, por ejemplo, 170 parámetros abiertos que se pueden cambiar durante el proceso de construcción.
En nuestro centro de capacitación, puede recibir capacitación para trabajar en impresoras 3D industriales en 3-4 días. También se encuentran disponibles programas de capacitación sobre escaneo 3D y productos de software básicos para procesar datos de escaneo (Geomagic Control X / Design X / Wrap ) y preparar modelos para impresión ( Materialize Magics ). También hay programas integrales extendidos que duran hasta 12 días.
Conclusión
Esperamos que este artículo lo ayude a decidir sobre la elección de las tecnologías 3D y a tomar medidas adicionales para crear un laboratorio de aditivos.
Descubrimos que la impresión 3D es adecuada solo para producción piloto, experimental o de pequeña escala, principalmente en industrias de alta tecnología. Las tecnologías aditivas optimizarán el proceso de producción al desarrollar nuevos tipos de productos o mejorar el surtido actual, creando prototipos y equipos. El escaneo 3D permite reducir el tiempo y los costos en la etapa de desarrollo al realizar tareas de control de calidad e ingeniería inversa.