DISEÑO DE PRODUCTO PARA IMPRESIÓN 3D

Feb 6, 2019 | Ingeniería, Tecnologías

La fabricaCión aditiva, como parte de las tecnologías innovadoras de la industria 4.0, está llegando a SU  “plateau of productivity” y por lo tanto a su madurez de productividad. Es por este motivo que cada vez están surgiendo más y más aplicaciones que van más allá del prototipado y se sitúan ya en el rango de piezas finales.

La fabricación aditiva surge como tecnología en la década de los 80, y hasta hace relativamente poco, era más conocida como rapid prototyping.

Esto se debe a que prácticamente la totalidad de las aplicaciones de la impresión 3D han sido complementar el proceso de diseño y desarrollo de producto.

El prototipado ha sido siempre un estadio clave en el desarrollo de un producto. Manipular los objetos físicamente, aunque no sean funcionales, permite valorar ciertos aspectos del concepto que se esté trabajando de una manera más eficaz.

Por otro lado, también sirve en la comunicación, ya sea de manera interna con otros departamentos para tomas de decisión, por ejemplo, o en las relaciones con personas externas a la organización, ya sean clientes, proveedores o partners.

Los resultados que se consiguen con software de renderizado son óptimos, pero una maqueta física añade el sentido del tacto, que no es reproducible gráficamente. Y esto está tan aceptado que tradicionalmente se ha recurrido a gremios más artísticos que reprodujeran manualmente los prototipos, se han intentado representar con materiales o procesos más rudimentarios que fueran análogos (o ni eso) a los previstos para producción, incluso se han realizado producciones a pequeña escala, con las correspondientes inversiones y riesgos.

Las ventajas que ofrece en este sentido una impresora 3D como herramienta auxiliar no son comparables al prototipado tradicional. Ha permitido llevar productos al mercado de una manera más eficiente, ya sea por aumento de la rapidez y/o la reducción del coste.

Sin embargo, vemos que el prototipado rápido no incide en las características del producto final.

El prototipado permite valorar ciertos aspectos del concepto que se esté trabajando de una manera más eficaz.

|El diseño de la silla Generico de Spade Studio se basa en rendimiento estructural, propiedades de los materiales, exigencias ergonómicas y parámetros de producción. Fuente Spade Studio.

| El bastidor de este prototipo de moto eléctrica diseñado por APWorks (Airbus Group) es una estructura ultraligera que cumple con los requisitos de resistencia. Fuente Lightrider.

En la última década, el término de fabricación aditiva se ha ido consolidando. Esto se debe a que un desarrollo muy acelerado ha permitido a esta tecnología competir con las tradicionales en la producción de pieza final, y el prototipado aún siendo importante, deja de ser la única aplicación industrial de la fabricación aditiva.

Sin embargo la FA no se limita a ser una alternativa de fabricación, es una tecnología con diferentes características que debe considerarse desde la fase de diseño. Tanto es así que existe una disciplina llamada DFAM (Design for Additive Manufacturing), y los resultados geométricos obtenidos a través de esta metodología serán diferentes a los proyectados para producir mediante tecnologías tradicionales.

| La estructura interna del casco para bicicletas KUPOL se fabrica a través de impresión3D, optimizando seguridad y ergonomía con respecto al foam tradicional de poliestireno. Fuente Kupol.

La fabricación aditiva por el momento tiene desventajas en volúmenes de producción altos: se observa en el gráfico cómo aumentar el número de piezas reduce proporcionalmente su coste unitario. Los moldes o el utillaje requeridos por las tecnologías tradicionales suponen inversiones iniciales importantes que se van amortizando conforme el número de piezas aumenta.

Las ventajas que ofrece una impresora 3D como herramienta auxiliar ha permitido llevar productos al mercado de una manera más eficiente, ya sea por aumento de la rapidez y/o la reducción del coste.

| La colección de uniones Print to Build del diseñador húngaro Ollé Gellért  permite modular estructuras de madera sin elementos de adhesión. Fuente Print to Build.

A través de la fabricación aditiva se abre un horizonte prácticamente sin límites para la creatividad, siendo también cierto que la combinación de tecnologías avanzadas, tradicionales y post-procesos aporta un valor diferencial a los productos.

También ofrece ciertas ventajas como la versatilidad de las máquinas que permite realizar diferentes piezas en diversos materiales, incluso personalizadas; la creación de geometrías y estructuras complejas (aligeradas, porosas, reticulares…); o la posibilidad de proyectar conjuntos one-shot y reducir el número de piezas. Paralelamente, el desarrollo en el campo de la ingeniería de materiales también potencia los avances de la tecnología de fabricación aditiva.

Como conclusión para el caso concreto del diseño de producto, decir que ha estado enfrentado a criterios de industrialización que lo han limitado sobre todo a nivel geométrico (estético), y a través de la fabricación aditiva se abre un horizonte prácticamente sin límites para la creatividad, siendo también cierto que la combinación de tecnologías avanzadas, tradicionales y post-procesos aporta un valor diferencial a los productos.

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