La impresión 3D puede reducir los costos al acelerar la producción y minimizar los costos de herramientas, procesamiento y desperdicio. Aquí hay una lista de algunas recomendaciones de diseño para lograr esto.
La impresión 3D (también conocida como fabricación aditiva) se ha movido muy rápidamente más allá de la creación de prototipos. Ahora está implantado en la construcción en general, algunos ejemplos sueltos:
- La nave espacial Juno, fabricada por Lockheed Martin y la NASA, que actualmente se encuentra en una misión en órbita alrededor de Júpiter, tiene una docena de piezas de soporte de guía de ondas, impresas en 3D.
- Activated Research Co. utilizó la impresión 3D para desarrollar un nuevo diseño para su microrreactor de cromatografía de gases catalítico Polyarc que llegará al mercado en solo 15 meses.
- Raytheon utilizó la fabricación aditiva para motores de cohetes, aletas y componentes de control para misiles guiados, fabricando piezas en horas en lugar de días.
- Boeing estableció un récord mundial en 2016 al fabricar el objeto impreso en 3D más grande de la historia. Un sujetador utilizado en la fabricación de aviones 777, acortando su tiempo de fabricación en varias semanas.
- Corporación Brunswick. basado en la impresión 3D para rejillas de aire acondicionado en sus yates Sea Ray, eliminando la necesidad de herramientas desechables y un rápido desarrollo de productos.
Esta rejilla de aire acondicionado para yates Sea Ray fue impresa en 3D.
En estos casos, los resultados incluyen una mejor funcionalidad, masa reducida y costos de producción más bajos y, a menudo, los 3 al mismo tiempo. Aquí hay seis consejos de diseño a tener en cuenta que hicieron posible estos beneficios.
1. Optimiza el diseño
Las piezas impresas en 3D bien diseñadas siguen la mayoría de las mismas reglas que las piezas moldeadas por inyección. Estos incluyen: Usar transiciones graduales entre superficies adyacentes.
Elimine grandes diferencias en las secciones transversales y el volumen de la pieza. Evite las esquinas afiladas que a menudo crean un exceso de residuos en las piezas acabadas.
Tenga cuidado de que las paredes delgadas sin soportes no sean demasiado altas o pueden estar combadas. Y las superficies con ángulos muy leves tienden a dejar formas escalonadas antiestéticas, lo que hace que las habitaciones no sean adecuadas para las características cosméticas: alíselas cuando sea posible.
2. Olvida la tradición
Los diseños de piezas impresas en 3D más impresionantes provienen de la capacidad de 3D para crear formas «orgánicas», como estructuras de panal y troqueles complejos. No tengas miedo de usar estas formas, ya que dan como resultado una pieza más ligera y resistente.
No tenga miedo de hacer agujeros (muchos de ellos) en sus partes tampoco. Con la fabricación tradicional, perforar orificios en un bloque sólido de material aumenta el costo de las piezas y el desperdicio.
Este no es el caso de la impresión 3D, ya que más agujeros significan menos material y, por lo tanto, menos tiempo de procesamiento.
Ten en cuenta que los agujeros hechos por una impresora 3D no tienen por qué ser circulares. A menudo una forma elíptica,
3. Considere los próximos pasos en el ciclo de diseño
El hecho de que pueda imprimir piezas con muchos agujeros no significa que tenga que hacerlo, especialmente si planea hacer varias piezas como esta.
Dado que la impresión 3D ofrece una enorme flexibilidad de diseño, es fácil quedarse atascado cuando no considera cómo se fabricarán las piezas después de la creación de prototipos.
Según los ejemplos al principio de este artículo, un número creciente de empresas encuentran que la impresión 3D es adecuada para piezas terminadas, pero algunas de las piezas pasarán de la impresión al mecanizado o al moldeado.
Por eso es importante llevar a cabo un análisis de diseño para su producción lo suficientemente temprano en el ciclo del producto, asegurando una producción efectiva y un costo óptimo durante el ciclo de vida del producto.
4. Evita operaciones secundarias
Las piezas de plástico fabricadas con tecnología SLS no necesitan estructuras de soporte durante la producción, por lo que el posprocesamiento normalmente se limita al granallado, pintura, escariado, roscado y otras operaciones de mecanizado.
La sinterización por láser, por otro lado, necesita extensas estructuras de andamiaje para soportar y controlar el movimiento de la pieza de trabajo; sin ellos, la pieza puede torcerse o deformarse.
Esto afecta especialmente a las geometrías en voladizo, como las formas en T, que requieren soportes para las axilas que deberán mecanizarse, lo que aumenta el tiempo y el costo de producción.
La historia es similar para SLS, donde los soportes de resina curada se quitan fácilmente usando alicates y papel de lija. Cuando sea posible,
5. Preste atención a las tolerancias
Los diseñadores e ingenieros deben evitar una tolerancia excesiva en las piezas porque pueden verse obligados a construir con capas más delgadas (lo que aumenta el tiempo y el costo de producción) y, a menudo, requieren operaciones de mecanizado secundario para responder a formas que son demasiado exageradas.
Dado que la impresión 3D ofrece tantas oportunidades para reducir el número de piezas, cada vez hay menos necesidad de una precisión extrema para las superficies de contacto.
6. Ver el panorama general
Los componentes para una impresión 3D pueden ser más caros por adelantado, pero no se preocupe.
Con la fabricación aditiva, tiene un potencial increíble para reducir la cantidad de piezas, reducir el peso y aumentar la integridad estructural, reducir los costos de ensamblaje, los pasajes internos para ventilación o cableado y otras características que no serían posibles con un diseño tradicional.
Tenga en cuenta que los accesorios, moldes y otros tipos de herramientas no son necesarios con la impresión 3D, lo que elimina los costos que no están directamente asociados con el precio de las piezas individuales.
En lugar de basarse en el precio de la pieza, es mejor comenzar desde la descripción general y tener en cuenta las características de forma prioritaria.