Manufactura aditiva en talleres de subcontratación

**B2BFOTO**¿Debería un taller de trabajos tener capacidad de manufactura aditiva? Jon Baklund pensó que su taller sí. Más aún, supuso que si esperaba hasta que su taller realmente necesitara esa capacidad, es decir, si esperaba hasta que los talleres de la competencia lo tuvieran, entonces perdería algunas de las mejores oportunidades para que su compañía se distinguiera en esta área. Él no pudo haber sabido cuán correcta probaría ser esta suposición.

Su compañía es Baklund R&D, de Hutchinson, Minnesota. El taller de ocho empleados con siete máquinas CNC añadió una impresora 3D Stratasys Fortus 400M, una máquina para construir partes plásticas complejas a partir de archivos CAD en un proceso preciso de capa por capa. Andy Bleck, gerente de desarrollo de negocios para Baklund R&D, dice que disponer de esta capacidad ha sido un activo significativo para capturar la atención de clientes prospectivos. Él estimula el interés al enviar partes de muestras impresas en 3D. Los prospectos sin capacidad de manufactura aditiva en sus bases de proveedores toman nota, porque muchos de ellos reconocen que algunos de sus actuales o futuros componentes pueden ser candidatos para este tipo de producción. Así, la impresión 3D comienza las conversaciones, y algunas de esas conversaciones llevan al trabajo de mecanizado CNC. En estos casos, Baklund dice que la máquina sirve esencialmente como un artículo de lanzamiento.

No es que haya algo de malo con eso. En uno de estos casos en los cuales la impresión 3D abrió la puerta a una nueva relación de negocios, el trabajo que vino a través de esa puerta abierta era el mecanizado de moldes de precisión para una compañía de dispositivos médicos. Los moldes con diminutas cavidades ofrecían tolerancias del nivel de micras, que tomaron ventaja de la fina precisión y repetibilidad de la máquina más costosa del taller, un centro de mecanizado horizontal Enshu 460GH. Esa máquina había sido comprada para un trabajo recurrente que no había vuelto por un tiempo, así que ganar el trabajo de esos moldes resultó un alivio, dice Baklund. También fue un desarrollo interesante, dado que Baklund R&D históricamente no había sido un taller de moldes (ahora lo es).

¿Por qué una impresora 3D? Baklund dice que la razón para invertir en esta máquina tiene que ver con el tipo de negocio que él ve para su taller. El modelado por deposición fundida (FDM), el proceso de manufactura aditivo empleado por la máquina Fortus, es capaz de crear partes plásticas funcionales que expanden el rango de aplicación desde prototipado hasta producción completa y madura. Baklund R&D necesita expandir el mismo rango, dice el propietario del taller. La mejor forma que él ve para atender a sus clientes —de hecho, la mayor opción de volverlo indispensable para ellos— es no solo producir partes del cliente, sino obtener el permiso de los clientes para guiarlos hacia los diseños de parte que sean lo menos costosos posibles de fabricar. La capacidad del taller para generar modelos propuestos a través de la impresión 3D es un tema natural para las conversaciones con los clientes que toman esta decisión. Baklund llama a esta clase de relación “ingeniería sugestiva”, y la manufactura aditiva ha aumentado drásticamente su percepción de lo práctica que puede ser para él.

De hecho, no ha tenido que esperar por clientes. Recientemente tuvo una idea para un diseño mejorado de una caja de cigarros. Las cajas que él mismo ha usado no mantienen bien la humidificación del paquete, y él imaginó un diseño para arreglar este inconveniente. Con muy poca inversión en tiempo —menos de una hora—fue capaz de modelar la idea en CAD e imprimir la parte en la máquina Fortus. Esto muestra cuán lejos y rápido pueden avanzar sus ideas. Pronto enviará este prototipo de caja de cigarros a las compañías relevantes, esperando encontrar un prospecto al que le guste este diseño lo suficiente como para contratar su taller y comenzar a producirlo.

Producción aditiva

A pesar de todos estos beneficios de tener una impresora 3D, la máquina tendrá que moverse más allá del prototipado, más allá de ser una pieza de la conversación, para meterse en la producción completa. La impresora 3D tendrá que fabricar partes de uso final para pagarse mediante su utilidad propia y directa.

Esto está comenzando a ocurrir. Los trabajos de producción para manufactura aditiva se han demorado en llegar al taller, en parte porque los clientes no están aún familiarizados lo suficiente con la capacidad de diseñar componentes con la manufactura aditiva en mente. En los primeros meses, el trabajo de prototipado más unas corridas de producción limitadas llenaron alrededor de 15 horas por semana en la máquina. Más recientemente, un flujo de trabajo de dispositivos médicos incrementó el uso de la máquina de forma significativa. Baklund dice que suplementar incluso el nivel de demanda previo y más suave con solo un trabajo de producción significativo y continuo bastaría para pagar completamente la impresora 3D. El taller comenzará pronto ese trabajo.

La parte es un componente de precisión para la industria electrónica, hecha de acero inoxidable, a un precio de US$6.000 por pieza. Producir una parte comparable en plástico de ingeniería a través de la impresora 3D bajará el precio a solo US$600 por pieza. Sin embargo, obtener estos ahorros involucró mucho más de Baklund R&D que solo abrir el archivo CAD y hacer clic en “imprimir”. La manufactura aditiva no necesariamente es fácil.

En el caso de la parte de la industria electrónica, encontrar el ciclo de construcción aditivo que pudiera mantener todas las tolerancias de esta parte, y hacerlo en un tiempo de ciclo eficiente, involucró la prueba y error de hacer la parte en diferentes orientaciones para ver cuál funcionaba mejor. También implicó ajustar varios parámetros del ciclo para determinar el conjunto de condiciones que minimizaba tanto la distorsión de la parte como el tiempo de ciclo. El taller construyó y descartó por lo menos 10 muestras, con horas de tiempo de ciclo dedicadas a cada uno, antes de encontrar la fórmula para producir esta parte con precisión y eficiencia. Baklund dice que se pudo notar que el taller estuvo cerca de no tener la capacidad de desarrollar esta clase de experimentación.

Su interés inicial en manufactura aditiva se enfocó en máquinas de menor nivel, dice. FDM produce una parte de vista plana, y él buscaba una selección de impresiones 3D con más color y apariencia visual. Pero la resistencia del FDM es, literalmente, resistencia. El proceso saca plásticos que tienen la misma rigidez y resiliencia en comparación con los materiales plásticos para moldes. Más aún, la máquina Fortus que aplica este proceso es una impresora 3D industrial que da un alto nivel de control sobre parámetros del ciclo, incluidos la resolución y el patrón de herramienta del proceso construido. Este control da la libertad de refinar el proceso hasta que pueda producir una parte aceptable. Baklund da crédito a Mike Nagle, representante de Advanced Technology Systems y agente de ventas de equipos Stratasys, por ayudarle a ver la importancia de estas virtudes. En realidad, el resultado fue esencialmente una venta superior al tipo de máquina que Baklund estaba considerando, pero a pesar de eso él sigue agradecido. Dice que aconseja lo mismo a otros talleres que están considerando la impresión 3D: comprar una máquina que esté lista para moverse más allá del prototipado a la producción, porque los trabajos de impresión 3D estarán dando cada vez más ese mismo movimiento.

Credibilidad

Sus clientes no discuten esto, dice. Muchos o la mayoría de ellos asumen que una parte significativa de su producción será desarrollada mediante manufactura aditiva en el futuro. Solo que ellos ignoran qué tan grande será esa parte o qué tan pronto llegará ese futuro. La impresora 3D de Baklund R&D abre la puerta a nuevas relaciones, porque da la certeza a los clientes de que el taller está comprometido con la exploración de esta capacidad con ellos.

De hecho, una parte importante de esa exploración es descubrir las partes que no tienen sentido para la producción aditiva, dice él. ¿Por qué la impresión 3D? Para Baklund R&D, una razón principal por la cual esta capacidad resulta importante es la credibilidad que le da a este taller el identificar para los clientes cuáles piezas de trabajo aún necesitan mecanizado CNC.