Los objetivos fundamentales de la manufactura -  mejorar calidad, disminuir el tiempo del ciclo productivo y reducir costos – son la razón principal por la que las herramientas de fabricación son tan abundantes.

No importa si la operación está completamente automatizada o es 100% manual, las herramientas de fabricación están desplegadas a través de la operación de manufacturas con el objetivo de reducir costos mientras se aceleran los procesos productivos.

BAJANDO LA BARRERA

Sustituyendo sus actuales herramientas y dispositivos para la producción se pueden reducir costos y acelerar entregas. Considerando sólo estos conceptos, los sistemas de manufactura aditiva resultan fácilmente justificables, con un corto período de retorno de la inversión. Esto sin considerar el impacto en el resultado final.

Usted podría:

  • Reducir desechos y tiempos por reprocesos.
  • Disminuir tiempo de trabajo directo
  • Mejorar el rendimiento del proceso
  • Mejorar el proceso de control y repetitividad

Al usar el sistema de modelado de fusión por deposición (FDM) como técnica de manufactura aditiva para realizar herramientas de fabricación, el proceso sólo consta de tres pasos: diseñar el archivo CAD, construir la herramienta y post-procesarla. A diferencia de los métodos convencionales de fabricación, FDM no requiere demasiada experiencia e involucra el mínimo accionar del trabajador.

En muchos casos, la producción de herramientas de fabricación  consta de un trabajo manual de tan sólo 15 minutos. Un punto aún más importante es que éstas son fabricadas sin necesidad de un profundo conocimiento del proceso y no requieren experiencia previa. Estas características combinadas, hacen de FDM la opción de “auto-servicio” ideal para herramientas de fabricación.

Según Natalie Williams, Quality Manager en productos Thogus, empresa especializada en manufactura de bajos volúmenes y alta complejidad técnica: “es mucho más fácil para mí, modelar una herramienta e imprimirla por mí misma, en lugar de diseñarla y hacerla a través de un proveedor externo”.

herramientas1El proceso de manufactura aditiva de Thogus es sencillo y rápido “para una pieza de 1 cavidades CMM, el tiempo de entrega era de 7 a 10 días con un proveedor externo. Yo la  fabrico de un día para otro” indica Natalia. Los productores que usan impresoras 3D con sistema FDM para crear herramientas de manufactura personalizadas por lo general observan una reducción del tiempo de entrega de entre un 40% a un 90%. 

La manufactura aditiva también puede aumentar el retorno de la inversión reduciendo el costo de las herramientas de fabricación. Por lo general las empresas obtienen ahorros de un 70% a 90% comparado con el costo de fabricar estas piezas a través de un tercero. Para Thogus el ahorro en las piezas de 12 cavidades fue de 87%. “El proveedor   pedía US$ 1.500.- por la pieza, yo la hice por menos de US$ 200 en materiales” explica Williams.

Resultado final: la manufactura aditiva reduce la brecha permitiendo a los productores poner más herramientas de fabricación en servicio con modelos optimizados. Esto suma más beneficios para su empresa en el balance final.

DISEÑO

El principio aditivo de los procesos le entrega una libertad de diseño inigualable. Lo que pudo haber sido poco práctico ahora es realista y razonable. Las herramientas y dispositivos de fabricación pueden presentar formas complejas y configuraciones de diseño sin restricciones, sin aumentar tiempos y costos. De hecho, aumentar la complejidad podría resultar un beneficio. Por ejemplo, las cavidades, agujeros y canales reducen el consumo de material, ganan tiempo y optimizan el tiempo total del proceso.

Para aprovechar la manufactura aditiva, deje que la función y el rendimiento de la herramienta de fabricación guíe el diseño. Siga el ejemplo de empresas como Digital Mechanics AB y BMW. Digital Mechanics capitalizó la libertad de diseño en una pinza robótica asistida al vacío. Construida de la manera convencional, la pinza tendría mangueras externas colgando de ella. Con la manufactura aditiva, cada dedo de la pinza cuenta con un canal vacío interno que elimina las mangueras externas.

Para BMW, la libertad en el diseño le permitió a los trabajadores de la línea de montaje tener una herramienta de alcance para zonas por debajo, por detrás y por dentro del paragolpes.

La libertad de diseño también puede mejorar la ergonometría de las herramientas de fabricación. El peso, balance y posición de la herramienta tienen un efecto directo en la comodidad del técnico, en el tiempo del ciclo del proceso y en la facilidad de acceso y almacenaje. Por ejemplo, fue también BMW quién rediseñó una pieza para la alineación de placas, la cual consistió en mejorar el balance y reducir el peso. Esto redujo la fatiga del trabajador y redujo el tiempo de colocación de placas.

herramientas2Una manera sencilla de aprovechar la libertad de diseño es fabricar piezas ensambladas en una misma pieza única. A menudo, las herramientas de fabricación están compuestas de muchas piezas. Esto es innecesario con la manufactura aditiva. Al reproducir una pieza existente, comience con un re-diseño para incluir tantos componentes como sea posible en una sola pieza. Si está diseñando un nuevo componente, créelo como una sola pieza. Sólo sepárela en partes cuando sea ventajoso para la operación de la herramienta de fabricación.

Integrar piezas en un solo componente tiene muchas ventajas:

  • Elimina los problemas de tolerancia
  • Mantener tolerancias bajas resulta costoso. Si dos piezas que serán ensambladas son combinadas en una misma, entonces todos los costos y procesos de control de tolerancias de estas piezas son eliminados.
  • Elimina tiempo de montaje
  • Las piezas ensambladas, obviamente, debe ser montadas. Esto toma tiempo, especialmente en piezas que se arman una sola vez, como las herramientas de fabricación.
  • Minimiza la documentación
  • Unificar piezas reduce los costos de diseño, documentación y manejo de inventario, entre otros.

ADMINISTRACION

No considere más las herramientas y dispositivos de fabricación y otras herramientas de manufactura como activos. En su lugar, véalos como artículos desechables o intercambiables. Como activos, las herramientas de fabricación son almacenadas (inventariadas) entre sus diferentes usos. Debido al tiempo, costo y esfuerzo que significa hacer herramientas de manufactura a través de los métodos convencionales, éstos son demasiado valiosos como para ser descartados como ítems desechables.

herramientas3Sin embargo este enfoque acarrea muchos costos indirectos, como el costo de almacenaje, el costo administrativo y el costo de localizar una herramienta de fabricación cuando es requerida.

En cambio, lo opuesto es posible con la manufactura aditiva. Muchas compañías han adoptado un enfoque administrativo llamado “almacenamiento digital” donde sólo el archivo digital es contabilizado en un inventario.

Fabrique una pieza cuando sea necesario. Luego almacénela digitalmente. Este enfoque de impresión a demanda también es útil cuando se necesita reemplazar una herramienta   de manufactura dañada o cuando se necesitan duplicados para aumentar la producción y   cumplir con alzas inesperadas de ventas.

CONCLUSION

La manufactura aditiva puede llevar a grandes cambios que maximicen las ganancias, eliminando cada segundo y peso perdido en el proceso productivo.

Si usted tiene diseños en CAD 3D y acceso a una máquina de manufactura aditiva, entonces está listo para fabricar herramientas de manufactura con tal solo 15 minutos de trabajo manual. Combine la simplicidad con una reducción de tiempo y costo promedio de un 40% a un 90% y entenderá porque la manufactura aditiva está impulsando a las empresas a hacer más herramientas de fabricación y otras herramientas de manufactura como nunca antes.

Artículo extraído del blog de Stratasys