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Un producto impreso en 3D se forma a partir de capas de materiales depositadas a partir de un modelo digital. El envío y otras actividades logísticas pueden ser eliminadas, lo que resulta en ahorros de energía de hasta un 60 por ciento. Además, los usuarios pueden producir artículos con menos recursos. Los ahorros en costos de hasta un 70% se pueden atribuir a la impresión 3D debido al prototipado. Esto contrasta con la fabricación tradicional, que es muy costosa.

Comparación de tecnologías

El proceso de fabricación tradicional implica inyección, moldeo, mecanizado, conformado y ensamblaje, lo que aumenta el costo del producto. El método tradicional también requiere gastar mucho dinero en fabricación y envío, lo que eleva aún más el costo final. El proceso de impresión 3D utiliza técnicas como el sinterizado láser, la impresión con aglutinante, la estereolitografía, el polyjet y el modelado por deposición fundida/producción de filamentos fundidos, que son principalmente dependientes de la tecnología digital y, por lo tanto, resultan en objetos de menor costo. Aunque los costos iniciales de instalación son más altos, la impresión 3D se ha vuelto más asequible que la mano de obra barata en los países en desarrollo. Además, los costos de impresión 3D siguen disminuyendo, lo que lleva a la posibilidad de tener impresoras 3D en cada hogar pronto. Los productos personalizados tienen el mismo precio que los productos producidos en masa.

¿Cómo puede la fabricación aditiva reducir los costos?

Los métodos de fabricación tradicionales, como el moldeo por inyección, requieren producción en masa para equilibrar los costos generales de las herramientas, el ensamblaje y la producción. Además, la fabricación aditiva tiene el mismo costo independientemente del tamaño del pedido, por lo que este método es más barato cuando hay un pedido pequeño.

Tener un sistema más adaptable y personalizable

Dado que los costos de cada unidad adicional son los mismos, se pueden realizar cualquier número de cambios en el producto. En el prototipado, crearías un prototipo usando impresión 3D y lo actualizarías hasta que cumpla con tu satisfacción. Este es un paso importante antes de pasar a la producción en masa. También puedes utilizarlo durante el resto del proceso de fabricación, para crear piezas únicas que pueden ser más receptivas a tus necesidades, avanzar en la concepción y recibir retroalimentación del consumidor.

No hay costos adicionales asociados con la complejidad

Cuando se crean construcciones mecánicas complejas, se necesita precisión y habilidad, especialmente al ensamblar partes complicadas, lo que lleva a un aumento correspondiente en el precio a medida que la complejidad aumenta. La impresión 3D, por otro lado, crea un objeto entero en un solo paso, en lugar de ensamblar componentes uno por uno. Como resultado, la complejidad no es un gasto adicional.

¿Qué es la fabricación tradicional?

En la fabricación tradicional, se elimina material de un lingote o bloque para obtener la forma neta utilizando tecnologías sustraídas.

Los procesos de fabricación tradicionales incluyen mecanizado, moldeo, conformado y ensamblaje. Existen cuatro tipos principales de tecnologías de fabricación tradicionales para polímeros y compuestos:

El mecanizado es el método de producción más común para metales, y también es el método más común para plásticos en volúmenes bajos y medianos. Aunque puede proporcionar la forma deseada con excelente precisión, tiende a desperdiciar material generando virutas retiradas. Los procesos de mecanizado más comunes incluyen:

• torneado
• perforación
• fresado
• corte con láser

Desde el advenimiento del mecanizado CNC de 5 ejes, la eficiencia de esta tecnología sustraída ha aumentado considerablemente. A pesar de esto, los costos de inversión para una máquina CNC de 5 ejes son muy altos, por lo que la mayoría de las empresas están equipadas con máquinas CNC de 3 ejes o taladros y fresadoras manuales.

El moldeo es un método muy común para producir piezas de polímeros termoplásticos. La técnica es extremadamente útil para la producción en masa de componentes, pero requiere el uso de un molde especialmente diseñado. Los plásticos se producen principalmente en masa mediante moldeo por inyección, compresión y rotación. En general, aproximadamente el 80 % de los productos plásticos duraderos que utilizamos todos los días se fabrican por moldeo por inyección.

El conformado implica prensar hojas termoplásticas en troqueles personalizados. Dado que esta tecnología solo se puede utilizar para fabricar piezas de pared delgada y con cuerpo hueco, es ideal para prototipos y piezas de embalaje. Una de las tecnologías de conformado más comunes para polímeros es el termoformado. Para crear la pieza final, se estira una hoja termoplástica calentada sobre la superficie de un troquel mientras la presión del vacío tira de la hoja hacia abajo.

Mediante el ensamblaje, es posible construir formas complejas a partir de componentes más simples. Aunque son relativamente económicos, su procedimiento de ensamblaje a menudo requiere la mano de obra manual de un operador, lo que los hace ideales para producción en pequeñas y medianas cantidades. Cada proceso de fabricación tiene ventajas y desventajas. Para producir sus piezas, las empresas comúnmente utilizan métodos de fabricación tradicionales. La fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D, ha añadido a la lista de tecnologías de producción posibles en las últimas décadas, aportando nuevas ventajas.

La impresión 3D es una alternativa rentable a la fabricación tradicional

Prototipado rápido

Desde un diseño hasta un prototipo real, los productos se pueden desarrollar más rápidamente.

Velocidad de fabricación

La velocidad de fabricación para un gran número de productos finales es la misma que para el beneficio anterior.

Almacenamiento

Con las tecnologías de fabricación tradicionales, es más rápido y barato fabricar productos adicionales que sabes que necesitarás eventualmente. Con la impresión 3D, solo los productos que se venden necesitan ser fabricados, por lo que no es necesario almacenar inventario en exceso.

Las impresoras 3D pueden producir casi cualquier cosa

Ya sea que tengas antojo de chocolate o necesites un trasplante de órgano, tienes suerte. Originalmente, las empresas de impresión 3D vendían cartuchos de tinta de plástico. Ahora tienen tinta hecha de azúcar, chocolate, arena, cerámica, metales e incluso células vivas para producir una cantidad infinita de creaciones.

Las impresoras 3D son el futuro de las empresas de fabricación

Las impresoras 3D facilitan la reducción de algunos empleos. No solo son más productivas, sino que también son más respetuosas con el medio ambiente. Cuando construyes algo, normalmente tienes restos sobrantes. Las impresoras 3D construyen solo lo que se necesita en función de sus conocimientos sobre moldes y diseños. Como resultado, son más económicas y ecológicas. Una impresora 3D también puede ser utilizada como una herramienta de fabricación productiva. Al comprar una impresora 3D comercial, se pueden diseñar productos más grandes y lograr mayores volúmenes de producción.

¿Qué hace que la impresión 3D sea mejor que la fabricación tradicional?

Cada nueva idea en el mercado se basa en la innovación. Las empresas deben comprender los requisitos de un nuevo diseño y los límites que deben establecerse al avanzar con el proceso de evaluación para el desarrollo del producto. Una vez desarrollado el concepto, el siguiente paso es evaluar las opciones de fabricación disponibles para encontrar el mejor proveedor para el nuevo producto. Pero, ¿cómo elegir la mejor tecnología de fabricación? ¿Cuáles son los métodos de procesamiento para polímeros de alto rendimiento y compuestos?

Antes de analizar algunas tecnologías de fabricación tradicionales, consideremos las diferencias entre la fabricación tradicional y la impresión 3D. La siguiente tabla muestra las principales diferencias entre las dos familias de tecnologías.

¿Cómo es superior la impresión 3D a la fabricación tradicional?

Cuando se cumplen una o más de las siguientes condiciones, la impresión 3D es un método de fabricación ideal para la producción rápida de piezas:

• Producción de pequeños lotes;
• Plazo de entrega corto;
• Ubicaciones remotas;
• Con la fabricación tradicional, los costos aumentan con la complejidad;
• Reducción de las piezas en stock, almacén digital.

Las empresas innovadoras utilizan la impresión 3D para reducir el tiempo de comercialización al acelerar el prototipado, lo que reduce los costos asociados con el desarrollo del producto.

Ya sea que dirija un negocio de impresión 3D o una granja de impresoras, o incluso planee comenzar uno, conocer los costos operativos del negocio es imperativo. Obviamente, el costo de producir cada pieza impresa es un factor importante en cualquier negocio relacionado con la impresión 3D. Incluso para los aficionados, puede ser útil tener una idea de los costos antes de embarcarse en un gran proyecto de impresión.

Determinar el precio de las impresiones 3D parece ser el aspecto más difícil que enfrentan las personas. Es crucial abordar cada trabajo de manera sistemática para que pueda cobrar a su cliente de manera justa mientras también obtiene suficientes ganancias para justificar todo su esfuerzo.

En este artículo, describiremos cómo establecer el precio de sus proyectos de impresión 3D.

¿Cuánto cuesta en electricidad hacer funcionar una impresora 3D?

Una impresora 3D que utiliza 30A 12V consume un máximo de 360 vatios (Potencia = Corriente x Voltaje). Una impresora con una cama caliente de 205 grados Celsius y una cama calefaccionada de 60 grados Celsius utiliza 70 vatios por hora, lo que equivale a 0,7 kWh para una impresión de 10 horas. Las impresoras 3D típicas funcionan durante ocho horas o más al día. Las impresoras FDM a base de filamento funcionan durante 2-3 días, lo que significa que la impresora funciona continuamente durante más de 24 horas. La impresora 3D promedio consume 50 vatios por hora. Debido a la naturaleza continua de la impresión FDM, se consume mucha energía. Esto puede resultar en una factura de electricidad elevada. Otras impresoras requieren 120 voltios para calentar sus camas de impresión. Por lo tanto, necesita una fuente de alimentación de 600 vatios por hora para calentar y alcanzar el punto máximo de la cama.

Tarifa de mano de obra

Para empezar, debe determinar el valor de su tiempo. Según su nivel de habilidad, esto puede variar de 10 a 50 $ (¡o más!). Además, debe considerar la oferta y la demanda y ver qué cobran otros en su industria. Puede ser difícil cobrar más de 20 $/hora a menos que pueda justificarlo.

Tarifa de la impresora

Debido a la naturaleza lenta de la impresión 3D, incluso pequeños cambios en la tarifa horaria de su impresora tendrán un impacto significativo en su cotización. Muchas personas se sorprenden de lo bajo que suele ser este número. Por ejemplo, no es raro cobrar 3 $ por hora por sus impresoras. Recomiendo completar este ítem al final y luego observar cómo afecta el precio final de la pieza a medida que lo ajusta. Usando este enfoque, puede asegurarse de que su precios estén alineados con lo que un cliente podría estar dispuesto a pagar.

Tiempo de diseño

Siempre que realice trabajos de diseño para un proyecto, debe averiguar cuánto tiempo le llevará completar todo ese modelado 3D. Puede encontrar esto difícil al principio, pero a medida que practique se volverá más hábil en hacer estimaciones de diseño. A medida que su portafolio crece, puede usar información real de trabajos anteriores que ha completado para hacer suposiciones fundamentadas basadas en lo que sabe ahora. Sus precios se volverán más competitivos a medida que se vuelva más competente en modelado 3D.

Tiempo de corte (programación)

Es fundamental tener en cuenta el tiempo necesario para importar su modelo en su cortador y ajustar configuraciones, ya sea que haya diseñado el modelo o lo haya recibido de un cliente. Dése suficiente tiempo de programación para asegurarse de que pueda producir una impresión de calidad que el cliente apreciará. Si sus impresoras tienen perfiles probados, esto puede llevar menos de 10 minutos. Los modelos de mayor complejidad pueden requerir horas en las que se ajustan varios parámetros.

Tiempo de impresión

Para programar e informar a su cliente sobre los tiempos de entrega, es imperativo que estime el tiempo de impresión con precisión. No hay nada que haga más infeliz a un cliente que descubrir que sus artículos tardarán una semana más de lo prometido. Si su cliente le proporciona un archivo de antemano, puede colocarlo en su cortador y obtener una estimación rápidamente. Puede estimar basándose en proyectos similares en los que haya trabajado en el pasado si no tiene acceso al archivo. Para la estimación más precisa, también puede usar sitios de intercambio de archivos y elementos similares que otros hayan hecho para usted.

Tiempo de posprocesamiento

A menudo, incluso cuando su impresora ha terminado, su proyecto sigue estando incompleto. No siempre es necesario eliminar todos los soportes, mientras que en otras ocasiones es posible que tenga que pintar y lijar durante horas. Cada proyecto variará en este aspecto, pero es importante tener en cuenta este paso. Es un error común no incluir esta parte en su cotización, ya que desvaloriza su tiempo.

Costos de posprocesamiento de piezas

Después de que una impresora ha terminado de imprimir una pieza, se incurre en costos de posprocesamiento. En la mayoría de los casos, debe dejar enfriar la pieza y luego retirarla de la superficie de impresión con una espátula. Si se han dejado marcas en una pieza con un soporte o una balsa, debemos quitarlas cuidadosamente.

El mejor acabado también se puede lograr usando una lima, un cuchillo para quitar los restos de plástico y las imperfecciones. Además, es posible posprocesar la pieza con técnicas más avanzadas, como lijado, pintura, cobertura con epoxi, pegado, etc. Las posibilidades de posprocesamiento son infinitas, pero todas requieren mucho tiempo por parte de la persona responsable.

Costos diversos

Cualquier información que no encaje en otra categoría se recopilará aquí. Cualquier número de sujetadores o insertos térmicos podría usarse en el proyecto. Aunque algunos proyectos pueden no necesitar acabados finales, tener esto en cuenta evitará que olvide elementos importantes.

Costos de impresión por hora

Los costos de impresión por hora son uno de los factores más importantes a considerar al estimar el costo de la impresión 3D. En estos costos incluimos todos los costos que son proporcionales al número de horas que la máquina imprime nuestra pieza. Esto incluye:

Costo de amortización de la máquina. Para calcular el costo de usar cualquier equipo, es común usar la amortización o depreciación, asumiendo que desgastamos o consumimos el equipo a medida que lo usamos. Otra forma de pensar en la amortización es dividir el costo total del equipo entre las piezas que vamos a hacer con él, para que después de algún tiempo lo hayamos «amortizado». Para calcular la amortización, divida el precio de la impresora por el número de horas que se usará hasta que esté amortizada.

Costo de electricidad. Los propietarios de impresoras 3D a menudo están preocupados por el consumo de energía de sus impresoras, sin embargo, la verdad es que la electricidad es uno de los insumos más baratos al calcular el costo de impresión en 3D. Según nuestros cálculos (el kWh a 0,15€ y una impresora que consume 500W), el precio es solo de 8 céntimos de euro por hora.

Costo del operador. Este es el costo de tener a una persona supervisando la impresión. No es relevante para una empresa que no está exclusivamente dedicada a la impresión 3D, ya que las impresoras son autosuficientes y pueden imprimir sin supervisión constante. Sin embargo, el costo más significativo es la mano de obra, ya que tenemos un solo empleado constantemente disponible para poner, retirar, mantener y monitorear todas las impresoras.

Costo de mantenimiento

A veces se pasa por alto que el mantenimiento es una parte importante del funcionamiento de las impresoras 3D. Como un sistema mecánico, las impresoras requieren mantenimiento periódico, al igual que los automóviles y las máquinas CNC.

Con frecuencia, las partes móviles de la máquina necesitan ser limpiadas y engrasadas, componentes como la superficie de impresión o el extrusor necesitan ser renovados o los componentes dañados necesitan ser reemplazados. La impresora puede ser mantenida por la persona responsable o por el fabricante, que ofrece planes de mantenimiento y garantía.

Costos de errores

No importa cuán buena sea su impresora 3D, debe desechar piezas de vez en cuando debido a errores de impresión, atascos, errores de laminado, falta de filamento…

Las impresoras han avanzado mucho y se están volviendo más confiables y fáciles de usar, pero siempre habrá una tasa de errores al imprimir, especialmente cuando no se dedica suficiente tiempo a su mantenimiento. La laminación también contribuye a muchos errores. Generalmente decidimos la orientación óptima de impresión cuando vemos una pieza y luego la imprimimos. Algunos detalles no se imprimen correctamente con esa orientación, o con los parámetros de laminación que seleccionamos, por lo que debemos repetir la impresión con una configuración diferente.

Costo de capacitación

La capacitación es otro costo que a menudo se pasa por alto, pero es muy importante si queremos maximizar los beneficios de la impresión 3D en nuestra empresa.

En un mundo ideal, los empleados deberían estar capacitados sobre cómo explotar la tecnología, desde la fase de diseño para impresión 3D hasta la operación y el mantenimiento de la máquina. Existen muchas empresas y capacitadores que ofrecen cursos en línea y presenciales, y cada vez más fabricantes de impresoras están ofreciendo cursos introductorios cuando se compra la máquina.

Porcentaje de ganancia adicional

Lo que suele ser la última etapa del cálculo del precio de una impresión 3D es agregar un cierto porcentaje sobre el precio del material, el tiempo de impresión y el trabajo manual combinados. Por ejemplo, si el costo del material, el tiempo de impresión y el trabajo manual es de 20 $ y su porcentaje de ganancia es del 10 %, el precio total de una impresión sería de 22 $.

¿Cómo calcular el costo de los materiales para la impresión 3D?

En la impresión 3D, este es un costo recurrente importante. En gran medida, la calidad del material de impresión determina cómo quedará el modelo 3D. Veamos algunos de los materiales de impresión más populares.

Costo de los materiales de impresión FDM

Las impresoras FDM utilizan filamentos termoplásticos. En la impresión, los filamentos se seleccionan en función de su resistencia, flexibilidad y condiciones. El precio de estos filamentos está determinado por la calidad del filamento.

Los filamentos más populares son PLA, ABS y PETG. Son utilizados por la mayoría de los entusiastas de FDM debido a su bajo precio (alrededor de 20 a 25 dólares por bobina). Hay varias opciones de color disponibles. El PLA es uno de los filamentos más fáciles de imprimir, pero puede tener el inconveniente de ser demasiado frágil o débil para algunas aplicaciones. Las piezas pueden fortalecerse mediante configuraciones como la densidad de relleno, el número de paredes periféricas o incluso la temperatura de impresión. Podemos pasar a materiales más resistentes si esto no proporciona suficiente fortaleza. También están disponibles filamentos especializados como los de madera, que brillan en la oscuridad, Amphora, filamentos flexibles (TPU, TCU), etc. Estos filamentos se utilizan para proyectos especiales que requieren estos tipos de materiales, por lo que sus precios están por encima del rango promedio. También tenemos filamentos de alta calidad como los metálicos, en fibra y PEEK. Estos son filamentos costosos que se utilizan en situaciones donde la calidad y la resistencia del material son críticas. Los precios varían de 30 a 400 dólares por kilogramo.

Costo de los materiales de impresión SLA

Las impresoras SLA utilizan resina fotopolimérica como material de impresión. La resina es un polímero líquido que se endurece cuando se expone a la luz UV. Existen muchos tipos de resinas, que van desde las estándar de nivel básico hasta las resinas de alto rendimiento e incluso resinas dentales utilizadas por profesionales. Algunas de las resinas más populares en el mercado son la Anycubic Eco Resin y la Elegoo Water Washable Resin. Las resinas permiten que el material se endurezca rápidamente, lo que permite una impresión más rápida. El comprador también puede elegir entre una variedad de colores. Los precios varían de 30 a 50 dólares por litro. También hay resinas para aplicaciones especiales como impresión dental 3D y cerámica. Las resinas pueden usarse para imprimir desde coronas dentales hasta piezas 3D infundidas con metal. El costo de estas resinas puede variar de 100 a 400 dólares por litro.

Costo de los materiales de impresión SLS

Las impresoras SLS utilizan medios en polvo. El polvo estándar para una impresora SLS es nylon PA12, que cuesta entre 100 y 200 dólares por kg. Los costos del polvo pueden alcanzar hasta 700 dólares por kg para impresoras SLS metálicas, dependiendo del tipo de metal.

¿Cuánto cuestan los consumibles para la impresión 3D?

La electricidad, los costos de mantenimiento, etc., también contribuyen al precio del modelo 3D. Los costos están determinados por el tamaño de la impresora, la frecuencia de impresión y el tiempo promedio de funcionamiento. Aquí hay algunos consumibles para estas impresoras.

Costo de las piezas consumibles FDM

Las impresoras FDM contienen muchas piezas móviles, por lo que muchas piezas deben ser cambiadas y mantenidas regularmente para el funcionamiento adecuado de las máquinas. Una de estas piezas es la cama de impresión.

La cama de impresión es donde se ensambla el modelo. Para asegurar que el modelo se adhiera bien a la cama durante la impresión, la cama está cubierta con un adhesivo. Este adhesivo puede ser cinta para impresoras o un tipo especial de cinta conocida como cinta Kapton.

El costo promedio de la cinta para impresora es de 10 dólares. Muchas personas usan pegatinas de cola para una buena adhesión a la cama.

En su lugar, puede elegir una Superficie Magnética Flexible que ofrece una excelente adhesión sin necesidad de sustancias adicionales. Cuando obtuve la mía, me sorprendió lo efectiva que era en comparación con la cama estándar.

Otra pieza que necesita mantenimiento periódico es la boquilla. Debido al calor extremo que soporta, la boquilla debe ser cambiada cada 3 a 6 meses para evitar una mala calidad de impresión y errores de impresión.

Otra pieza es la correa de sincronización. Esta es una parte importante que impulsa el cabezal de impresión, por lo que es necesario actualizarla y cambiarla para evitar la pérdida de precisión. El precio promedio de una nueva correa es de 10 dólares, aunque no requiere cambio frecuente.

Costo de las piezas consumibles SLA

Para las impresoras SLA, el mantenimiento a menudo implica limpiar las fuentes de luz con una solución de alcohol para evitar acumulaciones de suciedad que puedan reducir la calidad de la luz. Pero aún así, algunas partes deben ser revisadas o cambiadas periódicamente.

El film FEP es una de ellas. El film FEP es un film antiadherente que permite que la luz UV cure la resina líquida sin que se adhiera al tanque. El film FEP necesita ser reemplazado cuando está doblado o deformado. El precio de un paquete de films FEP es de 20 dólares.

La pantalla LCD de la impresora también necesita ser reemplazada porque el nivel intenso de calor y los rayos UV que enfrenta la dañan con el tiempo. El tiempo recomendable para cambiar la pantalla es cada 200 horas de trabajo.

Con los nuevos lanzamientos y desarrollos de impresoras 3D, ahora hay una pantalla LCD monocromática que puede durar alrededor de 2,000 horas sin necesitar reemplazo. Por eso, en algunos casos, es una buena idea invertir en impresoras 3D un poco más costosas.

Costo de las piezas consumibles SLS

Las impresoras SLS son máquinas complejas y caras con partes de alta potencia, como láseres. El mantenimiento de estas máquinas es mejor manejado por profesionales calificados, lo que puede ser muy costoso.

Para mantener las impresoras en óptimas condiciones, se debe realizar un mantenimiento preventivo periódico, como limpieza, lubricación y calibración, de manera regular. Esto puede aumentar los costos laborales.

Mi propia experiencia muestra que incluso la resolución de problemas puede llevar mucho tiempo si algo sale mal o si actualizas algo sin seguir de cerca un tutorial.

¿Cuánto cuesta una impresora 3D?

El costo de la impresión 3D está en gran medida determinado por el costo de adquisición de la impresora 3D.

Veamos los costos de algunas de las tecnologías de impresión más populares en diferentes rangos de precios.

Impresoras FDM 3D

Las impresoras FDM son algunas de las más populares en el mercado debido a su bajo costo. Las opciones económicas como la Ender 3 V2 comienzan en 270 dólares. Este precio relativamente bajo la hace popular entre los aficionados, estudiantes e incluso profesionales de la impresión 3D.

Las impresoras FDM económicas producen una buena calidad de impresión por el precio, pero para impresiones más profesionales, tendrás que optar por una impresora de escritorio más cara. La Prusa MK3S es una de ellas.

Con un precio de 1,000 dólares, se sitúa en el rango entre costo y rendimiento, ofreciendo un mayor volumen de impresión y una calidad de impresión profesional a un precio decente.

Impresoras FDM industriales de gran volumen como la BigRep ONE V3 de Studio G2 están disponibles, pero el precio de 63,000 dólares seguramente la pone fuera del alcance de la mayoría de los consumidores.

Tiene un volumen de construcción de 1005 x 1005 x 1005 mm, pesando aproximadamente 460 kg. Esta no es la impresora 3D habitual, en comparación con el volumen de construcción estándar de 220 x 220 x 250 mm.

Impresoras SLA & DLP 3D

Las impresoras basadas en resina, como las SLA y DLP, son utilizadas por quienes desean una calidad y velocidad de impresión ligeramente superiores a las que ofrecen las impresoras FDM.

Impresoras SLA económicas como la Anycubic Photon Zero o la Phrozen Sonic Mini 4K están disponibles en el rango de 150 a 200 dólares. Estas impresoras son máquinas simples orientadas a principiantes.

Para profesionales, están disponibles unidades de escritorio como la Peopoly Phenom con un precio impresionante de 2,000 dólares.

Otra impresora SLA respetable es la Anycubic Photon Mono X, con un volumen de construcción de 192 x 112 x 245 mm, a un precio mucho menor de 1,000 dólares.

Impresoras como estas se utilizan para crear impresiones detalladas de gran tamaño que los modelos económicos no pueden manejar.

Impresoras SLS 3D

Las impresoras SLS son las más caras de esta lista. Cuestan más que las impresoras 3D promedio con unidades de nivel de entrada como la Formlabs Fuse con un precio de 5,000 dólares. Estas unidades costosas podrían no ser capaces de seguir el ritmo de las exigencias de la impresión industrial. Modelos a gran escala como la Sintratec S2 son ideales para esto, con un rango de precio de alrededor de 30,000 dólares.

¿Es la impresión 3D barata o costosa?

¿La impresión 3D es barata?

El pasatiempo de la impresión 3D ya no es caro ni de nicho. En la última década, los avances en la fabricación aditiva han reducido significativamente el costo de la impresión 3D. Por alrededor de 200 dólares, puedes obtener una impresora 3D económica.

El precio de la impresión 3D se ve afectado por el tamaño, la complejidad y el propósito del modelo una vez que tienes una impresora 3D. En muchos casos, estos factores determinan el tipo de impresora, la tecnología de impresión y los materiales a utilizar.

Aunque las impresoras 3D grandes son ideales para impresiones grandes, en realidad puedes separar los modelos, organizarlos en la placa de construcción y luego pegarlos juntos después.

Entre los aficionados a la impresión 3D, especialmente para modelos de personajes y figurillas, esta es una práctica bastante común.

En el extremo económico del espectro se encuentran tecnologías como las impresoras FDM y SLA a resina. Debido a su relativa accesibilidad y simplicidad, estas impresoras son populares entre los principiantes. Generalmente se utilizan con fines estéticos en lugar de funcionales.

Estos modelos económicos pueden producir una calidad de impresión bastante buena. La NASA incluso ha utilizado estas impresoras para crear modelos funcionales a bordo de naves espaciales para astronautas. Sin embargo, la calidad no puede ser muy alta.

Si quieres una mejor calidad, probablemente necesitarás actualizar tu impresora.

Para aplicaciones industriales y funcionales, se necesitan mejores materiales y mayor precisión. A este nivel, se utilizan impresoras de alto nivel como las SLS. Obtienes impresiones de alta calidad con gran precisión y exactitud con estas impresoras.

Sus precios suelen estar fuera del alcance del consumidor promedio.

En las aplicaciones industriales adecuadas, la impresión FDM es definitivamente útil, incluso para colocar concreto para la construcción de casas.

Los consumibles también suman al costo de los modelos 3D. Los costos recurrentes incluyen los materiales de impresión, actualizaciones, reemplazos, electricidad y costos de acabado como recubrimientos en spray o papel de lija.

Los consumibles para las tecnologías de impresión de alto nivel cuestan más que los de sus equivalentes económicos.

Para los aficionados que imprimen modelos en casa, una impresora 3D de escritorio económica probablemente será adecuada.

Sus materiales de impresión son baratos, solo requieren una cantidad mínima de consumibles como electricidad y son muy fáciles de usar.

Mantener los precios bajos requiere obtener una impresora 3D de alta calidad, que puede costar un poco más que esas opciones muy económicas.

¿Es rentable la impresión 3D para fabricar cosas?

Fabricar objetos con impresión 3D es rentable. Los modelos u objetos comunes pueden ser fácilmente fabricados y personalizados con una impresora 3D. En consecuencia, esto ayuda a reducir el costo de estos objetos y a agilizar la cadena de suministro. Son especialmente rentables si se combinan con habilidades en CAD.

Sin embargo, la impresión 3D no escala bien. Actualmente, la impresión 3D solo es rentable frente a los métodos tradicionales cuando se trata de fabricar objetos pequeños en lotes pequeños debido a las limitaciones tecnológicas actuales.

La rentabilidad de la impresión 3D disminuye a medida que los modelos aumentan en tamaño y cantidad.

En términos de impresión 3D y su efecto en las industrias, un hecho muy interesante es cómo ha dominado el mercado de los audífonos.

Para objetos especializados que pueden ser personalizados para cada individuo, la impresión 3D es perfecta. Más del 90% de los audífonos fabricados hoy en día se realizan utilizando impresoras 3D desde que la impresión 3D fue adoptada en la industria de los audífonos.

La industria de las prótesis también ha avanzado mucho, especialmente para niños y animales.

Dependiendo de la industria, la impresión 3D puede ser una forma muy rentable y rápida de fabricar muchos objetos. A medida que la tecnología avanza en escaneo 3D y software, el proceso de creación de diseños se está volviendo mucho más fácil.

Con cientos de impresoras 3D de grado industrial para negocios y manufactura, no es fácil encontrar la que mejor se adapte a tus necesidades. Ya sea que estés comprando tu primera impresora o tu décima, evaluar la última tecnología y las empresas más recientes puede ser un desafío.

Tu primer paso debe ser comprender tus necesidades, luego aprender sobre la tecnología de impresión 3D y, finalmente, reducir tu búsqueda para seleccionar fabricantes. Además, deberás solicitar y evaluar impresiones de muestra, entender los factores que contribuyen al costo y luego crear un caso de negocio para la alta dirección.

Planifica la compra de tu impresora 3D basándote en un caso de negocio

Descubre por qué quieres una impresora antes de decidir cuál comprar. ¿Qué necesidades empresariales resolverá la impresión 3D, qué objetivos estratégicos ayudará a alcanzar tu empresa o qué nuevas oportunidades presentará la impresión 3D para tu empresa? Vincula estas necesidades con el plan estratégico general de tu empresa y detállalas claramente en una propuesta de impresión 3D diseñada para captar la atención de la dirección. Considera estas preguntas al determinar tus objetivos de compra de impresoras.

¿Deseas comprar una impresora 3D para:

• reducir los costos de prototipado o de herramientas?
• hacer que las iteraciones de prototipado o las impresiones de piezas de producción sean más rápidas?
• producir piezas de repuesto en el sitio, en el momento de la necesidad?
• mejorar tu eficiencia general de producción?
• obtener una ventaja competitiva al llevar nuevos productos al mercado más rápidamente?
• imprimir piezas únicas que no se pueden fabricar de ninguna otra manera?
• reducir los costos o los desechos de materiales?
• mantener el desarrollo de tu propiedad intelectual en casa?
• ofrecer productos personalizados a los clientes (por ejemplo, en salud o productos de consumo)?

Para establecer tus criterios de selección de impresoras, necesitas determinar qué necesidades empresariales satisfará tu impresora. Puedes encontrar impresoras y materiales que te ayudarán con problemas que no sabías que tenías y abrir la puerta a nuevas oportunidades que no habías imaginado.

Así es como las empresas están aprovechando la impresión 3D hoy en día

Es útil encontrar empresas que enfrentaron los mismos desafíos de compra de impresoras que tú para definir mejor tus necesidades. Los estudios de caso son una excelente manera de aprender cómo empresas similares tomaron decisiones de compra. Puedes encontrar estudios de caso en los sitios web de los fabricantes, aunque pueden estar un poco sesgados.

Contrata a un consultor que pueda ayudarte con la impresión 3D

El proceso no tiene que ser realizado solo por ti. Además de los revendedores de impresoras, hay consultores de impresión 3D disponibles para guiarte en el proceso de evaluación de tus necesidades y de evaluación de tus opciones.

Muchos fabricantes de impresoras han creado subsidiarias de consultoría, como Additive Minds 3D Printing Consulting de EOS y AddWorks de GE. Además, los sospechosos habituales en consultoría empresarial, como Deloitte, PwC y EY, proporcionan expertos en fabricación aditiva, así como investigaciones y cumbres industriales útiles.

También existen varias empresas de consultoría independientes más pequeñas que se especializan en sectores (como la salud y la automotriz) o aplicaciones (como prototipos, piezas de repuesto metálicas, etc.) que se encuentran dentro del espectro de fabricación aditiva.

Lo que debes saber antes de comprar una impresora 3D

A lo largo de los años, la tecnología de impresión 3D, los materiales y el software han evolucionado continuamente. Incluso si tienes un conocimiento base sólido, mantente al día.

Tipos de impresoras 3D

Es posible que aún no sepas qué tipo es el adecuado para ti, por lo que debes familiarizarte con los diferentes tipos de tecnologías de impresión 3D.

Tipos de materiales

Hay una gran variedad de materiales que puedes imprimir en 3D, desde titanio hasta papel y todo lo que hay entre medio. Consulta estos artículos para ver qué es lo más comúnmente impreso con qué materiales. También debes familiarizarte con el costo general de los materiales, que puede variar ampliamente, y si deseas una impresora que imprima con materiales de terceros o solo con los del fabricante.

Tipos de software para diseño y impresión digital

Aunque ya puedas estar familiarizado con la gama de software utilizados para el diseño digital, como AutoCAD y SolidWorks, la impresión 3D tiene algunas aplicaciones y formatos de archivos únicos que debes dominar si quieres aprovechar al máximo tus impresiones.

Las principales marcas de impresoras 3D profesionales e industriales

Ya no hay una distinción clara entre una impresora 3D para consumidores y una utilizada en un entorno empresarial o de manufactura. Muchos fabricantes de impresoras populares entre los consumidores, incluyendo Ultimaker y Formlabs, han hecho la transición a mercados profesionales mientras mantienen su facilidad de uso. Los avances tecnológicos también han permitido que las impresoras potentes ocupen menos espacio. En resumen, mantente flexible.

En algunos informes de la industria, todo lo que cuesta menos de 5,000 dólares no se considera una máquina «industrial», pero esto puede ser engañoso. El uso de etiquetas como industrial o profesional no siempre refleja los estándares de la industria, las capacidades o los niveles de características, así que siéntete libre de ser escéptico respecto a sus aplicaciones.

Cuando reduzcas tu búsqueda de impresoras utilizando criterios detallados de lo que necesitas, es probable que encuentres una amplia gama de puntos de precio para impresoras de una larga lista de fabricantes.

Así es como solicitar una impresión de muestra confiable

Puede que no puedas ver una máquina industrial grande en acción sin visitar al fabricante, a un cliente o una feria comercial, pero siempre puedes solicitar impresiones de muestra.

Pide a los fabricantes que impriman una muestra de una pieza que sea representativa de tus necesidades de impresión típicas, y resiste a los fabricantes que intenten dictar tu impresión de muestra. Asegúrate de solicitar una muestra de impresión que refleje con precisión la complejidad y el material de las piezas que deseas imprimir. Al comparar diferentes modelos del mismo fabricante, solicita la misma impresión para ambas máquinas (cuando sea posible).

Estás listo si ya tienes un modelo CAD de tu pieza. Puede que necesites contratar a una empresa de diseño industrial para escanear tu pieza y crear un archivo digital si no existe digitalmente.

El fabricante debería proporcionarte un informe que indique exactamente cuánto tiempo tomó completar la pieza, qué post-procesamiento fue necesario (si es que hubo alguno) y cuánto material se utilizó. Utilizando esta información, puedes estimar 1) cuántas impresoras necesitas para alcanzar tus objetivos de producción, 2) cuánto presupuesto deberías asignar para los costos de materiales, y 3) qué equipo adicional podrías necesitar.

Prueba tu pieza de muestra

Revisa la funcionalidad, el peso, la sensación y la resistencia de tus impresiones, así como cualquier otra característica crítica para tus necesidades. También puedes compartirla con el personal que trabajará en ella para obtener su retroalimentación. Compara las piezas de muestra de varios proveedores y somételas a las mismas pruebas y evaluaciones.

Gastos no anticipados

Para tomar una decisión de compra informada, es importante saber cómo calcular el costo total de una impresora 3D. El precio de etiqueta de tu máquina es solo un factor a considerar.

Al estimar la cantidad de tu inversión final, ten en cuenta los costos de:

• la impresora
• materiales, incluyendo si estás obligado a comprar materiales del fabricante o si puedes comprar materiales de terceros
• equipo adicional requerido, como un horno para sinterizar piezas metálicas o una estación de lavado y curado para piezas de resina
• equipo opcional, como un sistema de monitoreo de impresiones
• un espacio de producción, que puede requerir ventilación especial, fregaderos, mesas, etc.
• suscripciones de software además de los programas estándar de diseño y corte, que pueden incluir software de simulación
• capacitación del personal, incluyendo diseñadores, ingenieros y maquinistas
• instalación y mantenimiento, que puede incluir gastos de viaje si el revendedor está lejos

Los materiales pueden aumentar significativamente tu presupuesto de impresión 3D. Por muchas razones, es normal subestimar cuántas impresiones realizarás. Una impresión final satisfactoria requerirá mucha experimentación. El proceso de fabricación aditiva es complejo e involucra muchas variables. A pesar de optimizar tu diseño digital y probarlo con software de simulación, pequeñas inconsistencias en el acabado superficial o los materiales pueden afectar tu impresión final. Además, siempre pueden ocurrir efectos impredecibles durante el proceso de impresión.

Descubre con qué frecuencia fallan las impresoras hablando con el fabricante.

Otra razón por la que puedes subestimar tus costos de materiales es que puedes encontrar que la impresión 3D tiene más aplicaciones de las que inicialmente anticipaste. Algunas empresas compran impresoras 3D para producir prototipos y luego se dan cuenta de sus beneficios para piezas de uso final, como herramientas y dispositivos, o incluso piezas de producción.

El precio de las impresoras 3D industriales está en descenso a medida que más empresas ingresan al mercado. Además, ten en cuenta que el precio y el tamaño no siempre son un reflejo de la calidad, así que compara una variedad de máquinas.

¿Dónde es el mejor lugar para comprar?

Durante tu proceso de decisión de compra de una impresora, probablemente trabajaste directamente con los fabricantes. En algún momento, ellos pueden referirte a un revendedor local que se encargará de las compras, instalaciones, capacitación, mantenimiento, suministros, etc. Además, puedes comprar máquinas que unen las categorías de consumo y profesional, y que no necesitan instalación o servicio, a través de diversos revendedores y vendedores en línea, incluyendo Dynamism, iMakr y MatterHackers.

Puede haber pocos revendedores disponibles para máquinas más grandes, por lo que es importante saber qué esperar de ellos. Por ejemplo:

• ¿Qué tan bien conocen la máquina?
• ¿Cuándo tendrá lugar la instalación inicial?
• ¿Ofrecen capacitación?
• ¿Cuál es el tiempo de respuesta para reparaciones?
• ¿Es posible agrupar elementos adicionales con la impresora (software, equipos de post-procesamiento, capacitación) para hacer la oferta más atractiva?

Es común que los fabricantes de impresoras tengan varios revendedores especializados en diferentes sectores, como la educación superior, el sector dental y los hospitales, que requieren conocimientos específicos.

Los revendedores de los fabricantes de impresoras presentarán ofertas sobre la misma propuesta si tu empresa o tu oficina de adquisiciones gubernamentales requiere varias ofertas para equipos importantes. Los revendedores pueden negociar sus propios precios con los fabricantes, pero sus márgenes de beneficio pueden reducirse o pueden agrupar otros elementos o servicios para hacer sus ofertas más atractivas.

Hoy en día, los fabricantes también ofrecen opciones de arrendamiento en lugar de compra como alternativa al financiamiento.

El proceso de fundición por inversión, también conocido como fundición de precisión o fundición a la cera perdida, implica la formación de un molde de cerámica a partir de un patrón de cera. Los patrones de cera se fabrican en la forma exacta del artículo a fundir. Se utiliza cerámica refractaria para recubrir este patrón. Una vez que el material cerámico endurecido ha sido invertido, la cera se derrite y se drena. Las cáscaras cerámicas endurecidas se convierten en moldes de inversión desechables. El metal fundido se vierte en el molde y se deja enfriar. La pieza fundida se retira del molde agotado. El proceso de «invertir» (encerrar) un patrón con materiales refractarios se llama fundición por inversión. Las ventajas de la fundición por inversión sobre otros métodos de moldeo incluyen detalles finos y excelentes acabados superficiales en estado fundido. También es posible realizar fundiciones con paredes delgadas y pasajes internos complejos. La fundición por inversión no requiere desmoldeo, a diferencia de la fundición en arena.

La calidad del proceso puede producir piezas con forma neta o casi neta, lo que resulta en importantes ahorros en materiales, mano de obra y costos de mecanizado para el cliente. Puede hacerse con la mayoría de los metales comunes, como aluminio, bronce, magnesio, acero al carbono y acero inoxidable. Palas de turbinas, equipos médicos, componentes de armas de fuego, engranajes, joyas, cabezas de palos de golf y muchos otros componentes complejos de maquinaria se fabrican mediante fundición por inversión.

Descripción del Proceso de Fundición por Inversión

Hay varios pasos involucrados en el proceso de fundición por inversión: construcción del molde, fabricación del patrón de cera, creación del molde cerámico, vertido, solidificación, extracción y limpieza.

Construcción del Molde Metálico

En la fundición por inversión, el patrón de cera y el molde cerámico se destruyen, por lo que cada fundición requiere un nuevo patrón de cera. Los patrones de cera deben fabricarse a partir de moldes o matrices, a menos que la fundición por inversión se utilice para producir un volumen muy pequeño (como para trabajos artísticos o joyería original).

Al calcular el tamaño del molde maestro, es importante tener en cuenta la contracción del patrón de cera, la contracción del material cerámico invertido sobre el patrón de cera y la contracción de la fundición metálica en sí.

Producción del Patrón de Cera

Siempre es necesario un patrón de cera para cada fundición; cada fundición necesita un patrón de cera.

El molde o la matriz se llena con cera caliente y se deja solidificar. Las características internas pueden requerir núcleos. El patrón de cera es una réplica exacta de la pieza a fabricar. La cera se utiliza en lugar del metal fundido en este método, que es similar a la fundición a presión.

Creación del Molde

El molde de cera se equipa con un sistema de colada (canal, barras de colada y respiraderos). Varios patrones de cera se adhieren a un sistema de colada central de cera para formar un ensamblaje en forma de árbol para las fundiciones más pequeñas. Para introducir el metal fundido en el molde, normalmente se adjunta una copa de colada al extremo de las barras de colada.

Un «árbol de patrones» ensamblado se sumerge en una mezcla de sílice de grano fino. Cada vez que se sumerge, se añade más mezcla refractaria. A medida que el recubrimiento refractario alcanza el grosor deseado, se deja secar y endurecer; el recubrimiento seco forma una concha cerámica alrededor de los patrones y el sistema de colada.

Esto está determinado por el tamaño y el peso de la pieza fundida, así como por la temperatura de colada del metal. Las paredes tienen generalmente un grosor de 0,375 pulgadas (9,525 mm). El molde cerámico endurecido se coloca en un horno y se calienta hasta que la cera se derrite y se drena. Como resultado, se crea una cáscara cerámica hueca.

Vertido

Un molde cerámico se calienta entre 1000°F y 2000°F (550°C y 1100°C). El calentamiento refuerza aún más el molde, elimina cualquier cera o contaminantes restantes y evapora el agua del material del molde.

Mientras aún está caliente, se vierte metal fundido en el molde: el metal líquido fluye hacia la copa de colada, a través del sistema de colada central y en cada cavidad del molde. El metal fluye fácilmente a través de secciones delgadas y detalladas debido al molde precalentado. A medida que el molde y la fundición se enfrían y se contraen juntos, la fundición tiene una mejor precisión dimensional.

Enfriamiento

Después de que el metal ha sido vertido en el molde, se enfría y se solidifica. El tiempo que tarda un molde en enfriarse hasta un estado sólido depende del material utilizado y del grosor de la fundición.

Extracción

A medida que la fundición se solidifica, los moldes de cerámica se descomponen y la fundición puede ser retirada. Normalmente, los moldes de cerámica se rompen manualmente o con chorros de agua. Usando métodos como impacto manual, sierra, corte, quema o ruptura en frío con nitrógeno líquido, las fundiciones individuales se separan de su árbol de sistema de colada.

Acabado

Las operaciones de molienda o chorro de arena se utilizan generalmente para alisar la pieza en los puntos de colada y eliminar imperfecciones. Dependiendo del metal del que se vertió la fundición, puede emplearse un tratamiento térmico para endurecer el producto final.

El Mejor Momento para Utilizar la Fundición por Inversión

Debido a su complejidad y requisitos de mano de obra, la fundición por inversión es un proceso relativamente costoso, aunque los beneficios a menudo superan los costos. Casi cualquier metal puede ser fundido por inversión. Típicamente, las piezas fundidas por inversión son pequeñas, pero el proceso puede aplicarse efectivamente a piezas que pesen 75 libras o más.

La fundición por inversión puede producir piezas complejas con excelentes acabados superficiales. Dado que las cáscaras cerámicas se rompen de la pieza al enfriarse, las fundiciones por inversión no requieren un desmoldeo para retirar los componentes de sus moldes. Con esta característica de producción, las fundiciones con ángulos de 90 grados pueden diseñarse sin margen de contracción y sin necesidad de mecanizado adicional. La fundición por inversión produce piezas con una precisión dimensional superior; las piezas con forma neta a menudo pueden ser producidas, y las formas terminadas generalmente no requieren mecanizado secundario. Para producir patrones de cera, cada serie de fundición única requiere un nuevo molde. Las herramientas de fundición por inversión pueden ser bastante caras; los costos de herramientas pueden variar de 1000 a 10 000 dólares, dependiendo de su complejidad.

Para pedidos de gran volumen, el tiempo y la mano de obra ahorrados al eliminar o reducir el mecanizado secundario compensan fácilmente el costo de las nuevas herramientas. Las inversiones en pequeñas series de fundición son menos propensas a ser recuperadas. Si necesitas fabricar más de 25 piezas, la fundición por inversión es una opción lógica.

Por lo general, se necesitan 7 días para que un patrón de cera se convierta en una fundición completa; la mayor parte de ese tiempo se dedica a crear y secar el molde de cáscara cerámica. Las fundiciones pueden producirse más rápidamente en algunas fundiciones que tienen instalaciones de secado rápido. La naturaleza laboriosa de la fundición por inversión afecta más que solo el costo. Debido a que las fundiciones por inversión tienen equipos y capacidad de producción limitados, los tiempos de entrega suelen ser largos.

El software ERP de impresión 3D transformará la fabricación

La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, ha estado causando un gran revuelo en el mundo de la fabricación. Los fabricantes de vanguardia encontrarán la impresión 3D una inversión atractiva debido a su capacidad para adaptarse rápidamente a la personalización, así como a su alta eficiencia en costos.

El aumento de la sofisticación técnica requiere la recopilación de inteligencia empresarial valiosa, así como la supervisión y el control de los procesos. La construcción de una infraestructura exitosa para los fabricantes de impresión 3D requerirá un software de planificación de recursos empresariales (ERP) poderoso.

¿Qué es la planificación de recursos empresariales (ERP)?

La planificación de recursos empresariales (ERP) es el proceso por el cual las empresas gestionan e integran los elementos clave de su negocio. ERP incluye la gestión del rendimiento empresarial, un software que ayuda a una organización a gestionar sus finanzas mediante la planificación, el presupuesto, la predicción y la elaboración de informes. Los sistemas de gestión de procesos empresariales conectan múltiples procesos y permiten el flujo de datos entre ellos. Los sistemas ERP eliminan la duplicación de información al reunir los datos transaccionales compartidos de una organización desde una variedad de fuentes en una sola base de datos. Muchas empresas e industrias utilizan hoy en día sistemas ERP. El ERP es tan necesario para estas empresas como la electricidad para mantener las luces encendidas.

Las aplicaciones ERP ayudan a las empresas a implementar la planificación de recursos mediante la integración de todos los procesos necesarios para gestionar su negocio en un solo lugar. Un sistema de software ERP también puede integrar la planificación, la compra de inventarios, las ventas, el marketing, las finanzas y los recursos humanos.

Entendiendo la planificación de recursos empresariales

El sistema de planificación de recursos empresariales de una gran organización es como el pegamento que une sus diversos sistemas informáticos. Sin una aplicación ERP, cada departamento tendría su propio sistema personalizado. Con el software ERP, cada departamento conserva su propio sistema, pero todos pueden acceder con una sola aplicación.

Las aplicaciones ERP también permiten que los diferentes departamentos se comuniquen y compartan información más fácilmente con el resto de la empresa. Recoge información sobre la actividad y el estado de las diferentes divisiones, haciendo que esta información esté disponible para otras partes, donde puede ser utilizada de manera productiva.

Al vincular información sobre producción, finanzas, distribución y recursos humanos, las aplicaciones ERP pueden ayudar a las corporaciones a ser más conscientes de sí mismas. A medida que las aplicaciones ERP integran diferentes tecnologías utilizadas por diferentes partes de un negocio, pueden eliminar los costos de tecnología duplicada e incompatible. Las bases de datos de clientes, los sistemas contables, los sistemas de control de inventarios y los sistemas de monitoreo de pedidos a menudo se incorporan en un solo sistema.

A lo largo de los años, los modelos ERP han evolucionado, pasando de software tradicional cliente-servidor a software basado en la nube que se puede acceder de forma remota.

Beneficios de la planificación de recursos empresariales (ERP)

La planificación de recursos empresariales (ERP) es utilizada por las empresas por diversas razones, como expandir el negocio, reducir costos y mejorar las operaciones. Los beneficios buscados y realizados por una empresa pueden diferir de los realizados por otra; sin embargo, hay algunos que vale la pena mencionar.

Integrar y automatizar los procesos empresariales reduce redundancias, mejora la precisión y aumenta la productividad. Los esfuerzos de los departamentos con procesos interconectados ahora pueden sincronizarse para lograr mejores resultados.

El reporte de datos en tiempo real desde una única fuente puede ser beneficioso para algunas empresas. Las empresas necesitan reportes precisos y completos para planificar, presupuestar, prever y comunicar el estado de las operaciones a la organización y a las partes interesadas, como los accionistas.

Los sistemas ERP ayudan a las empresas a acceder rápidamente a la información para clientes, proveedores y socios comerciales, lo que resulta en una mayor satisfacción del cliente, tiempos de respuesta más rápidos y mayor precisión. Los costos asociados disminuyen a medida que la empresa opera de manera más eficiente.

Como resultado, los empleados pueden ver mejor cómo cada grupo funcional contribuye a la visión y misión de la empresa; una fuerza laboral recién sinergizada puede mejorar la productividad y la satisfacción de los empleados. Además, los empleados se liberan de tareas manuales y monótonas, lo que les permite dedicar más tiempo a tareas significativas.

¿Cuáles son los beneficios de un ERP?

Tener un sistema ERP moderno permite un flujo libre de comunicación en toda la organización, lo que resulta en mayores sinergias entre las líneas de negocio, mayores eficiencias a medida que los procesos se racionalizan y la información está disponible rápidamente para quienes la necesitan; y reducción de costos asociados con tecnología obsoleta. La adopción de un ERP puede ser costosa, pero el retorno de la inversión (ROI) puede ser rápidamente realizado. Claramente, los beneficios obtenidos (por ejemplo, mayor productividad y menores costos administrativos) pueden superar con creces los costos de implementación de un ERP.

¿Qué debe incluir un sistema ERP?

Los componentes de un sistema ERP dependen de las necesidades de la organización. Sin embargo, hay algunas características clave que todo sistema ERP debe tener. Un sistema ERP debe estar automatizado – para reducir errores – y ser flexible, para que pueda ser modificado a medida que la empresa crece o cambia. Los dispositivos móviles están cada vez más populares; por lo tanto, las plataformas ERP deben permitir a los usuarios acceder a ellas a través de dispositivos móviles. Por último, un sistema ERP debe proporcionar un medio para analizar y medir la productividad. El sistema puede integrarse con otras herramientas para mejorar las capacidades de la empresa.

El futuro de la fabricación aditiva será moldeado por los ERP

Una comprensión profunda del mercado de la impresión 3D requerirá el uso de abundante minería de datos e información. Los sistemas ERP serán necesarios para adquirir estos datos y ofrecer a las empresas las ventajas competitivas que necesitan para liderar la industria. La impresión 3D requerirá que las empresas que integran ERP comprendan el costo total de los recursos, incluidas las horas de trabajo, los materiales e incluso las ventas y el marketing.

Los sistemas ERP integrados, como el software ERP de Layers app, recopilan información y automatizan procesos que pueden arrojar luz sobre la definición de eficiencia en la industria de la fabricación aditiva. Una plataforma de gestión de recursos a nivel empresarial es necesaria para diseñar estrategias de crecimiento empresarial a través de decisiones basadas en datos informados, reduciendo la necesidad de mano de obra manual y aumentando la necesidad de materiales únicos e ingenieros capacitados.

Los ERP permitirán mejores capacidades de prototipado

Al principio, la impresión 3D era especialmente útil para fabricar prototipos o pruebas de concepto. Un modelo físico de una nueva idea (o mejoras en una idea existente) permite a los inventores e innovadores demostrar ejemplos concretos y tangibles de sus ideas. Los ingenieros y diseñadores pueden escalar y adaptar fórmulas para mejoras utilizando los poderosos módulos de cotización, modelado y cotización de los ERP.

Al alentar a las empresas a experimentar con varios insumos y modelos CAD y comparar los efectos de los cambios de variables en el producto final, los ERP permitirán prototipos más avanzados. Al vincular herramientas avanzadas de gestión de datos a los costos y los insumos de materiales, los gerentes y analistas pueden detectar fácilmente tendencias y tomar decisiones inteligentes sobre prototipos.

Cómo interactúan ERP y la fabricación aditiva

La planificación de la producción, el seguimiento de inventarios y el análisis son partes integrales de las soluciones ERP que impulsan la industria manufacturera.

En los próximos años, la fabricación aditiva y la impresión 3D remodelarán cómo las empresas usan sus sistemas ERP. La adopción de la fabricación aditiva en sus cadenas de suministro y operaciones logísticas afectará los sistemas y la funcionalidad de los ERP de varias maneras.

Planificación, creación y adquisición de datos materiales

Una empresa de fabricación o distribución típicamente tiene un sistema ERP para gestionar suministros, compras, inventarios, envíos y otros aspectos del movimiento de productos y materiales a nivel mundial. El análisis de datos es otra característica de los sistemas ERP que mejora continuamente las operaciones al simplificar la logística y optimizar las cadenas de suministro.

Las soluciones ERP son capaces de rastrear todos los aspectos de la fabricación aditiva, desde la adquisición de materias primas hasta la gestión de inventarios (impresoras y materiales) y las relaciones con proveedores y acuerdos de licencia necesarios para diseñadores y fabricantes. A medida que la impresión 3D se vuelve más popular en diferentes tipos de cadenas de suministro e industrias, los sistemas ERP probablemente evolucionarán para incorporar módulos específicos para la creación de materiales y productos de impresión 3D.

Gestión del tiempo y materias primas (Gestión y conservación del producto)

Un componente clave de la fabricación aditiva es la integración de datos digitales. Los objetos impresos en 3D se crean a partir de imágenes digitales o dibujos escaneados realizados a escala a partir de imágenes digitales. Además de gestionar el inventario y las relaciones con los proveedores necesarias para la fabricación aditiva, el software ERP también es muy útil para gestionar los costos y adquirir materiales. Al analizar los patrones y tendencias emergentes en las operaciones de impresión 3D, los sistemas ERP habilitados con inteligencia artificial pueden ayudar a mantener la eficiencia a lo largo del proceso de fabricación aditiva. Utilizando análisis avanzados, visualización de datos y modelado, el sistema puede hacer predicciones sobre los materiales necesarios en el futuro (en función del consumo y el uso) e identificar ineficiencias que necesitan ser abordadas en tus procesos. Además de reducir los desechos de materias primas, también ahorrará tiempo y energía en la cadena de suministro.

Casi todo tipo de productos y procesos se verán afectados por la revolución de la impresión 3D, especialmente en términos de calidad y costo. Específicamente, los fabricantes aditivos, así como los fabricantes convencionales interesados en incorporar la fabricación aditiva, pueden usar software ERP para fomentar el uso de este proceso innovador.

A través de la creación del mismo espacio de trabajo digital y la automatización de los procesos de fondo de toda tu operación, los sistemas de gestión empresarial como CSI pueden ayudar a toda tu operación. Al definir los roles de los usuarios y eliminar tareas monótonas, puedes hacer que tu equipo sea más valioso permitiéndoles centrarse en aprender y comprender la fabricación aditiva. Puedes crear una cultura de taller más abierta cuando empoderas a tu equipo para aprender.

La proyección de ligante es una técnica de fabricación aditiva en la que una cabeza de impresión deposita selectivamente un agente ligante líquido sobre una fina capa de partículas de polvo – metal, arena, cerámica o compuestos – para crear componentes únicos y de alto valor. Se utiliza un mapa obtenido de un archivo de diseño digital para repetir el proceso de capas hasta alcanzar el resultado deseado.

Transformando polvos industriales en herramientas y piezas

La proyección de ligante es una familia de procesos de fabricación aditiva. En la proyección de ligante, las áreas del lecho de polvo se recubren selectivamente con un ligante, que une las áreas una por una para formar partes sólidas. Los metales, la arena y las cerámicas en forma granular se utilizan comúnmente en la proyección de ligante.

Las aplicaciones de la proyección de ligante incluyen la fabricación de prototipos a todo color (como figuritas), la producción de núcleos y moldes de fundición en arena de gran tamaño, y la producción de piezas metálicas impresas en 3D a bajo costo.

Para quienes deseen aprovechar al máximo los beneficios de la proyección de ligante, es crucial entender los mecanismos básicos del proceso y cómo se relacionan con sus principales ventajas y limitaciones.

Proyección de ligante: ¿Cómo funciona?

El proceso de proyección de ligante implica los siguientes pasos:

1. La plataforma de construcción se recubre con polvo mediante una cuchilla de recubrimiento.
2. A continuación, un carro equipado con boquillas de inyección de tinta (como las utilizadas en impresoras 2D de escritorio) pasa sobre el lecho, depositando selectivamente gotas de pegamento (agente ligante) para unir las partículas de polvo. La proyección de ligante a todo color también incorpora este paso de distribución de tinta coloreada. Cada gota tiene aproximadamente 80 µm de diámetro, permitiendo una buena resolución.
3. Para recubrir la superficie, la plataforma de construcción se mueve hacia abajo al final de cada capa. El proceso se repite hasta que la pieza completa esté terminada.
4. La pieza se encapsula y se cura en polvo después de la impresión. Luego se utiliza aire presurizado para eliminar el exceso de polvo no unido a la pieza y limpiar la pieza.

La mayoría de los materiales requieren un post-tratamiento. Las piezas metálicas en proyección de ligante, por ejemplo, deben ser sinterizadas (o tratadas térmicamente de otra manera) o infiltradas con un metal de baja temperatura de fusión (generalmente bronce). Para mejorar la vivacidad de los colores, los prototipos también se llenan con acrílico y se recubren. Por lo general, los núcleos y moldes de fundición en arena se pueden utilizar inmediatamente después de la impresión 3D.

Como resultado, las piezas salen de la impresora en un estado «verde». Como piezas verdes, las piezas de proyección de ligante sufren de propiedades mecánicas deficientes (muy quebradizas) y tienen alta porosidad.

Características de la proyección de ligante

Parámetros para la impresora

La mayoría de los parámetros del proceso en la proyección de ligante son establecidos por el fabricante de la máquina.

En general, la altura de capa varía según el material: los modelos a todo color tienen típicamente una altura de capa de 100 micrones, las piezas metálicas tienen típicamente 50 micrones de altura de capa, y los materiales para moldes de fundición en arena tienen típicamente entre 200 y 400 micrones de altura de capa.

La unión ocurre a temperatura ambiente, lo que hace que la proyección de ligante sea única entre otras tecnologías de impresión 3D. La proyección de ligante no es propensa a distorsiones térmicas (como el warping, DMLS/SLM o el curvado) que resultan de efectos térmicos.

Por lo tanto, las máquinas de proyección de ligante tienen el volumen de construcción más grande de cualquier tecnología de impresión 3D (hasta 2200 x 1200 x 600 mm). Los moldes para fundición en arena generalmente son producidos por estas grandes máquinas. Un sistema de proyección de ligante metálico tiene un volumen de construcción mayor que un sistema DMLS/SLM (hasta 800 x 500 x 400 mm), lo que permite la fabricación paralela de múltiples piezas a la vez. Debido al paso de post-tratamiento involucrado, el tamaño máximo de las piezas está limitado a 50 mm.

Además, la proyección de ligante no requiere estructuras de soporte: el polvo que rodea la pieza proporciona todo el soporte necesario (como el SLS). La proyección de ligante difiere de otros procesos de impresión 3D metálica en que no requiere estructuras de soporte extensivas, permitiendo la creación de estructuras metálicas de forma libre con restricciones geométricas mínimas. Como veremos en una sección posterior, la proyección de ligante metálico es propensa a inexactitudes geométricas debido a los pasos de post-tratamiento.

Dado que las piezas en proyección de ligante no necesitan estar adheridas a la plataforma de construcción, se puede utilizar todo el volumen de construcción. Por lo tanto, la proyección de ligante es adecuada para lotes pequeños a medianos. El volumen completo de construcción de la máquina (empaquetado de recipientes) debe ser llenado eficazmente para utilizar al máximo las capacidades de la proyección de ligante.

Proyección de ligante a todo color

Al igual que la inyección de material, la proyección de ligante puede producir piezas impresas en 3D a todo color. Debido a su bajo costo, a menudo se utiliza para imprimir figuritas y mapas topográficos.

Los modelos se imprimen en color completo utilizando polvo de arenisca o polvo de PMMA. Primero, la cabeza de impresión principal proyecta el agente ligante, luego una cabeza de impresión secundaria proyecta una tinta coloreada. De manera similar a una impresora de inyección de tinta 2D, diferentes colores de tinta pueden combinarse para producir una amplia gama de colores.

Para mejorar la resistencia de la pieza y la vivacidad de los colores, las piezas se recubren con cianocrilato (super pegamento) o un infiltrante diferente después de la impresión. Además, se puede agregar una capa secundaria de epoxi para mejorar tanto la resistencia como la apariencia. Incluso con estos pasos adicionales, las piezas de proyección de ligante a todo color siguen siendo muy quebradizas y no deben usarse para aplicaciones funcionales.

Se requiere un modelo CAD que contenga información de color para producir impresiones a todo color. Puedes aplicar color a los modelos CAD de dos maneras: por cara o como un mapa de texturas. Agregar color a cada cara es un proceso rápido y fácil, pero usar un mapa de texturas te da un mayor control y detalle. Para instrucciones específicas, consulta tu software CAD nativo.

El proceso de proyección de ligante metálico

En comparación con otros procesos de impresión 3D metálica (DMLS/SLM), la proyección de ligante es hasta 10 veces más económica. El tamaño de construcción de la proyección de ligante es considerable, y las piezas se producen sin necesidad de estructuras de soporte, permitiendo la creación de geometrías complejas. Por lo tanto, la proyección de ligante metálico es una tecnología muy atractiva para la producción de metal de bajo a mediano costo.

Las piezas de proyección de ligante metálico no son adecuadas para aplicaciones de alta gama debido a sus propiedades mecánicas. No obstante, las propiedades del material de las piezas producidas son las mismas que las de las piezas metálicas producidas por moldeo por inyección de metal, que es uno de los métodos de fabricación más utilizados para producir en masa componentes metálicos.

El proceso de infiltración y sinterización

Para lograr buenas propiedades mecánicas, las piezas de proyección de ligante metálico requieren un proceso secundario después de la impresión, como infiltración o sinterización, ya que las piezas impresas están compuestas principalmente por partículas metálicas unidas con un adhesivo polimérico.

Después de la impresión, la pieza se coloca en un horno, donde se quema el ligante, dejando vacíos. Aproximadamente el 60% de la pieza es porosa en este punto. Utilizando la acción capilar, se inyecta bronce en los vacíos, lo que da como resultado piezas con baja porosidad y buena resistencia.

Cuando la impresión está completa, las piezas se colocan en un horno de alta temperatura, donde el ligante se quema y las partículas metálicas se sinterizan (unen), resultando en piezas con una porosidad muy baja.

Características de la proyección de ligante metálico

La precisión y la tolerancia del modelo pueden variar considerablemente según el modelo y son difíciles de predecir porque dependen de la geometría. La contracción de las piezas entre 25 y 75 mm se estima en un rango de 0,8 a 2%, mientras que la contracción promedio de piezas más grandes es de entre 3% y 4%. Durante la sinterización, las piezas se contraen aproximadamente un 20%. El software de proyección de ligante compensa la contracción durante la etapa de diseño, pero la contracción no uniforme puede tener que ser tenida en cuenta cuando el operador de la máquina maneja la máquina.

También pueden ocurrir inexactitudes durante el paso de post-tratamiento. La temperatura de la pieza aumenta durante la sinterización, lo que hace que la pieza sea más blanda. Un área no soportada puede deformarse bajo su propio peso cuando está en este estado blando. Además, a medida que la pieza se contrae durante la sinterización, hay fricción entre la placa del horno y la superficie inferior de la pieza, provocando deformación. Para asegurar resultados óptimos aquí, la comunicación con el operador de la máquina de proyección de ligante es clave.

Las piezas metálicas de proyección de ligante sinterizadas o infiltradas tendrán una porosidad interna (la sinterización produce piezas con un 97% de densidad, mientras que la infiltración es de aproximadamente un 90%). Esto afecta las propiedades mecánicas de las piezas de proyección de ligante metálico, ya que los vacíos pueden provocar la formación de grietas. La fatiga y la resistencia a la fractura, así como la elongación a la ruptura, son las propiedades del material más afectadas por la porosidad interna. Se pueden aplicar procesos metalúrgicos avanzados (como el prensado isostático en caliente o HIP) para producir piezas con casi ninguna porosidad interna. Para aplicaciones donde el rendimiento mecánico es crucial, se recomiendan las soluciones DMLS o SLM.

La rugosidad superficial de las piezas de proyección de ligante metálico es una ventaja sobre DMLS/SLM. Las piezas de proyección de ligante metálico suelen tener una rugosidad superficial de Ra 6 µm después del post-tratamiento, que puede reducirse a Ra 3 µm si se utiliza un paso de granallado. Comparativamente, la rugosidad superficial de las piezas DMLS/SLM es de aproximadamente Ra 12-16 µm. Esto es especialmente importante para piezas con geometrías internas, como los canales internos, donde el post-tratamiento es difícil.

Proyección de ligante: Ventajas y limitaciones

Las principales ventajas y desventajas de la tecnología se resumen a continuación:

• La proyección de ligante produce piezas metálicas y prototipos a todo color a una fracción del costo en comparación con DMLS/SLM y la inyección de material, respectivamente.
• La proyección de ligante puede fabricar piezas muy grandes y geometrías metálicas complejas, ya que no está limitada por los efectos térmicos (por ejemplo, el warping).
• Las capacidades de fabricación de la proyección de ligante son excelentes para la producción en lotes pequeños a medianos.
• Las piezas metálicas de proyección de ligante tienen propiedades mecánicas inferiores a las piezas DMLS/SLM, debido a su mayor porosidad.
• Solo se pueden imprimir detalles gruesos con la proyección de ligante, ya que las piezas son muy quebradizas en su estado verde y pueden fracturarse durante el post-tratamiento.
• En comparación con otros procesos de impresión 3D, la proyección de ligante ofrece una selección de materiales limitada.

Directrices

• Utiliza la proyección de ligante metálico para imprimir piezas metálicas a bajo costo, para aplicaciones que no requieren un rendimiento muy alto.
• La proyección de ligante ofrece más libertad de diseño que el DMLS/SLM para las piezas metálicas impresas en 3D, ya que los efectos térmicos no son un problema durante el proceso de fabricación.
• Solo es adecuada para fines visuales, ya que la proyección de ligante es muy quebradiza.
• La proyección de ligante puede utilizarse para producir núcleos y moldes de fundición en arena muy grandes.

Uno de los campos más prometedores para las aplicaciones de la impresión 3D es la industria médica, que requiere componentes plásticos y metálicos personalizables, biocompatibles y esterilizables. Aunque la fabricación aditiva pueda parecer ciencia ficción, cada año se desarrollan un número creciente de aplicaciones médicas utilizando esta tecnología.

Utilizando la impresión 3D, los pacientes pueden obtener implantes, prótesis y dispositivos personalizados, eficientes y asequibles; brinda a los médicos nuevas herramientas para realizar su trabajo de manera más efectiva; y permite a los fabricantes de dispositivos médicos diseñar productos mejores más rápidamente. ¡Incluso se está investigando la impresión de tejidos y órganos vivos en 3D!

Ventajas de la impresión 3D para fines médicos

¿Por qué es tan útil la impresión 3D en el campo médico? La impresión 3D se alinea bien con las capacidades de la medicina moderna en muchos aspectos.

Es necesario diseñar implantes, prótesis, dispositivos, modelos anatómicos e incluso herramientas según las necesidades específicas de cada paciente. El proceso de personalización es lento y costoso con la tecnología tradicional. Como alternativa, la impresión 3D puede producir pequeñas series de piezas personalizadas sin costo adicional y sin tiempo de preparación o configuración. Los cuerpos humanos están entre los más personalizados de todos los productos, y la fabricación aditiva sobresale en estas aplicaciones.

Es común que los dispositivos médicos tengan diseños complejos, geometrías internas o formas orgánicas. Considera, por ejemplo, los espirales y espacios huecos en un audífono o un corazón. Tradicionalmente, estas formas serían difíciles o imposibles de fabricar.

Con la impresión 3D, las geometrías de una sola pieza pueden producirse fácilmente en plástico o metal con alta precisión. Esto puede llevar a diseños mejorados así como a una reducción de costos y tiempos de producción. Además de facilitar una esterilización más sencilla, eliminar las hendiduras y los espacios entre varias piezas hace que los dispositivos sean más difíciles de contaminar con bacterias.

Los materiales de un dispositivo son tan importantes como su diseño cuando se trata de dispositivos médicos. La impresión de materiales 3D ofrece propiedades mecánicas, químicas y térmicas que los hacen perfectos para su uso en materiales biocompatibles y esterilizables. Puedes imprimir componentes en 3D que sean rígidos o flexibles, y lisos o texturizados. Casi cualquier aplicación puede beneficiarse de los materiales impresos en 3D.

En comparación con otras tecnologías, la impresión 3D también ofrece velocidades de producción inigualables. El tratamiento de los pacientes no es diferente. Debido a los extensos tiempos de espera para la fabricación tradicional, los pacientes a menudo tienen que esperar meses para comenzar su programa de tratamiento o acudir a múltiples médicos y someterse a múltiples procedimientos invasivos para usar y reutilizar sus dispositivos médicos. El paciente se ve inconvenientado y puede experimentar malestar adicional en el mejor de los casos. La condición del paciente puede empeorar o incluso ser fatal si hay retrasos en el tratamiento.

Como beneficio final, las impresoras 3D han hecho posible que los profesionales médicos eliminen los yesos tradicionales utilizando escáneres 3D y radiografías para crear modelos 3D rápidamente, eliminando la necesidad de almacenar innumerables yesos físicos. Además de ahorrar espacio, esto también reduce el potencial de daño por manejo inadecuado o envejecimiento. Un modelo 3D es un modelo preciso y permanente que puede accederse en cualquier lugar, ahorrando tiempo y dinero para los profesionales médicos.

Uso de la impresión 3D en el campo médico

Prótesis impresas en 3D

La medicina protésica requiere una personalización intensa, lo que hace que la fabricación de prótesis sea un proceso lento y costoso. Dado que estos dispositivos y sus encajes están sujetos a un uso riguroso, un ajuste perfecto es crucial para crear una prótesis fiable, cómoda y funcional para el paciente. Todas estas razones y más han contribuido a la revolución en el campo de las prótesis impresas en 3D.

En general, se necesitan múltiples moldes y citas de seguimiento para afinar el ajuste de la prótesis. Los pacientes que pueden ser sensibles a su condición a menudo sienten que esto es más que una simple inconveniencia: hacer un molde puede ser incómodo y las múltiples pruebas pueden ser invasivas. Sin mencionar que el tiempo dedicado al ajuste y reajuste representa el tiempo sin una prótesis adecuadamente ajustada.

Al utilizar la impresión 3D, los pacientes ya no tienen que usar un molde físico. Como alternativa, los técnicos pueden usar escáneres 3D para crear rápidamente un modelo 3D del miembro residual. Basado en este escaneo 3D, se puede fabricar un encaje impreso en 3D que sea preciso y asequible, lo que típicamente solo requiere una única prueba para completar.

Dispositivos e implantes personalizados para cada paciente

La personalización no se limita al campo de la medicina protésica. Dispositivos (como audífonos) e implantes (como articulaciones artificiales, placas craneales e incluso válvulas cardíacas) están recurriendo cada vez más a la impresión 3D por su flexibilidad y rapidez.

La forma tradicional de ajustar audífonos y válvulas cardíacas ha sido con ajustes extensivos y a mano durante una semana o más. Desde el moldeado hasta el ajuste, un audífono requería nueve pasos antes de la impresión 3D. Ahora, los audífonos se pueden escanear e imprimir en un solo día con escáneres 3D.

También hay ventajas de diseño: las válvulas cardíacas de silicona impresas en 3D proporcionan un ajuste exacto que las válvulas cardíacas rígidas, fabricadas tradicionalmente, simplemente no pueden. Los implantes como las articulaciones artificiales de titanio o las placas craneales se pueden imprimir con superficies porosas complejas que tienen menos probabilidades de ser rechazadas por los cuerpos de los pacientes.

Ortodoncia y odontología

Los dispositivos ortodónticos y los implantes dentales requieren una personalización extensa con alta precisión. Las dentaduras, coronas, implantes y retenedores deben ser duraderos, precisos y cómodos porque nuestros dientes soportan un uso intenso día tras día. Además, deben estar hechos de materiales biocompatibles como el cobalto-cromo y la porcelana.

Utilizando la impresión 3D, los profesionales dentales y ortodónticos pueden lograr todo esto más rápido y a un costo menor que con métodos tradicionales como el mecanizado. Los dispositivos dentales pueden producirse de manera rápida y fácil utilizando escaneos 3D y radiografías en lugar de moldes o configuraciones.

En el caso de dispositivos como los brackets o expansores que no requieren componentes impresos en 3D, se pueden utilizar modelos impresos en 3D hechos de plásticos esterilizables para medir la forma y el ajuste, eliminando la necesidad de ajustes o visitas repetidas por parte del paciente.

Desarrollo de dispositivos médicos

La investigación, el desarrollo y la certificación de dispositivos médicos son extremadamente laboriosos y costosos en términos de recursos. A menudo, el alto precio de los dispositivos médicos no se debe a los costos de fabricación, sino al desarrollo costoso del producto. Dado que la impresión 3D ofrece una variedad de materiales biocompatibles y esterilizables, permite a los desarrolladores de dispositivos médicos producir y probar prototipos funcionales en una fracción del tiempo, lo que resulta en mejores productos y menores costos.

Las ventajas de la fabricación aditiva para el desarrollo de productos incluyen su tiempo de respuesta rápido, facilidad de modificaciones y bajo costo para volúmenes muy pequeños de piezas. Esto puede ahorrar a las empresas cientos de miles de dólares y meses de tiempo en el desarrollo de productos. Los dispositivos médicos deben someterse a un proceso de certificación riguroso y prolongado, por lo que estos ahorros de tiempo y costo son especialmente valiosos.

Instrumentos quirúrgicos personalizados

La precisión y la eficiencia son fundamentales en el quirófano. Los desafíos únicos de cada procedimiento no pueden ser exagerados; el cuerpo de cada paciente es diferente, al igual que las manos de cada cirujano. Si el control fino es esencial, ¿por qué los cirujanos deberían estar restringidos a herramientas de talla única?

Al utilizar la impresión 3D, se pueden producir herramientas quirúrgicas personalizadas de manera rápida y asequible, adaptadas a las necesidades particulares de cada cirujano y cada procedimiento. Estas herramientas están hechas de plásticos y metales esterilizables y biocompatibles. Se pueden fabricar tan rápidamente que los hospitales no necesitan mantener un gran stock de instrumentos, sino que pueden pedirlos según sea necesario.

Los instrumentos personalizados para el tamaño y la forma de las manos de cada cirujano, junto con características adaptadas a cada aplicación, pueden mejorar significativamente los resultados y la eficiencia. Además, las guías quirúrgicas hechas específicamente para cada paciente pueden aumentar la precisión mientras se reduce el tiempo pasado en el quirófano al eliminar la necesidad de consultar diagramas y asistentes.

Modelos anatómicos personalizados

Los modelos anatómicos son costosos, e incluso los mejores ofrecen una gama limitada de opciones. Profesionales y estudiantes utilizan regularmente modelos para educación, formación, preparación quirúrgica y para proporcionar ayudas visuales a los pacientes.

La impresión 3D puede ayudar a los profesionales médicos y educadores a crear modelos anatómicos personalizados y asequibles. Los cirujanos pueden practicar cirugías difíciles utilizando modelos específicos del paciente que reproducen exactamente lo que encontrarán durante la cirugía.

Bioimpresión

¿No sería interesante si las impresoras 3D usaran células y materia orgánica en lugar de plástico y metal? Ese es el concepto básico de la bioimpresión: la vanguardia de la impresión 3D en la industria médica.

Aunque la mayoría de las tecnologías y aplicaciones de bioimpresión aún están en sus primeras etapas, los investigadores han logrado imprimir huesos, piel y cartílago. Un día, incluso podríamos ser capaces de imprimir órganos funcionales en 3D.

La bioimpresión funciona de manera similar a otras técnicas de impresión 3D: el material se deposita o solidifica en capas sucesivas para crear objetos 3D. En la bioimpresión, sin embargo, las células se cultivan a partir de muestras de tejido o células madre. Un gel adhesivo o un andamio de colágeno mantiene unidas las células.

Las partes del cuerpo y órganos bioimpresos permitirían que el propio tejido del paciente crezca sobre las partes impresas en 3D y eventualmente reemplace las células con las propias. Aunque es poco probable que veamos órganos bioimpresos funcionales en el corto plazo, la tecnología ya está ayudando a los investigadores a llevar a cabo investigaciones sobre tejidos vivos sin tener que extraerlos de un organismo vivo.

Materiales médicos impresos en 3D

No todos los materiales son iguales cuando se trata de productos médicos. Dado que los microorganismos pueden causar infecciones que amenazan la vida, los dispositivos médicos y los implantes deben ser esterilizables. Un producto que esté en contacto con tejidos también debe ser biocompatible, lo que significa que no producirá reacciones nocivas si se coloca en un sistema biológico. En particular, los implantes deben estar hechos de materiales que sean aceptados por el cuerpo del receptor. Los fluidos de nuestros cuerpos son sorprendentemente corrosivos con el tiempo, por lo que la resistencia a la corrosión es igualmente importante. Para soportar un uso prolongado, los implantes deben ser fuertes, duraderos y ligeros.

Las impresoras 3D modernas son compatibles con una gama de plásticos y metales que cumplen con estos requisitos. A continuación, hemos detallado algunos de los materiales impresos en 3D más comúnmente utilizados para la industria médica.

Nylon PA-12

Los plásticos como este son ligeros, resistentes a la corrosión, duraderos y pueden ser esterilizados con autoclaves de vapor. El nylon PA-12 es flexible y resistente a productos químicos. Además, está entre los materiales médicos más rápidos y asequibles de imprimir, y es compatible con la impresión Multi Jet Fusion y SLS. El nylon PA-12 está certificado como USP Clase I-VI e ISO 10993.

PC-ISO

La impresión 3D FDM utiliza PC-ISO, un termoplástico de policarbonato (PC) biocompatible. El material tiene un acabado de menor calidad que el Nylon PA-12, pero se utiliza comúnmente para guías quirúrgicas, prototipos y moldes. El PC-ISO puede ser esterilizado por gamma o EtO y está certificado como USP Clase I-VI e ISO 10993.

ABS M30i

ABS M30i es otro termoplástico de ingeniería biocompatible para FDM, al igual que el PC-ISO. Los prototipos funcionales, las pruebas de ajuste de forma y las piezas de uso final son perfectas para la impresión FDM. El ABS M30i puede ser esterilizado por gamma o EtO, y está certificado como USP Clase I-VI e ISO 10993.

Titanio

El material más popular para implantes médicos es el titanio, el rey de los metales biocompatibles. Todos los tipos de articulaciones de reemplazo, marcapasos, placas craneales, implantes dentales y más están hechos de titanio. El titanio es un metal fuerte, ligero, resistente a la corrosión y no reactivo. DMLS, una de las tecnologías de impresión 3D más costosas, se puede utilizar para imprimirlo.

Cobalto-Cromo

El cobalto-cromo también exhibe una excelente resistencia a la corrosión y biocompatibilidad, al igual que el titanio. Posee una mayor resistencia y dureza que el titanio y se utiliza comúnmente para dientes de reemplazo, así como para articulaciones de uso intensivo como caderas, rodillas y hombros. DMLS también se utiliza para imprimir en 3D cobalto-cromo.

Acero Inoxidable

El acero es fuerte, esterilizable y biocompatible; sin embargo, no ofrece la misma resistencia a la corrosión a largo plazo que el titanio o el cobalto-cromo. Por lo tanto, el acero inoxidable se utiliza con más frecuencia en herramientas quirúrgicas e implantes temporales como tornillos óseos. La impresión directa de materiales permite imprimir piezas de acero inoxidable a un costo mucho menor que otros metales. La resistencia, rigidez y resistencia química de los diferentes tipos de acero inoxidable varían.

Silicona

Los materiales de goma como la silicona tienen una amplia gama de aplicaciones en las industrias médica y alimentaria. Para la biocompatibilidad, puede ser certificada como Clase V o Clase IV. La silicona puede utilizarse tanto para implantes a corto como a largo plazo. La silicona se encuentra comúnmente en catéteres, mascarillas respiratorias, tubos médicos y sellos.

Aunque las impresoras 3D de silicona aún están en sus primeras etapas, el moldeo de silicona con moldes impresos en 3D es una forma rápida y asequible de producir piezas y productos de alta calidad.

El futuro de la impresión 3D en la medicina

Debido a las necesidades únicas de cada paciente y cuerpo, los dispositivos médicos a menudo requieren la mayor personalización de cualquier producto en cualquier industria. Debido a los altos costos y largos tiempos de espera de las herramientas para la fabricación tradicional, estos dispositivos históricamente han sido costosos y lentos de producir. Con su capacidad para producir pequeñas series de piezas altamente personalizadas, la impresión 3D está redefiniendo lo que es posible en medicina.

Adaptar las soluciones médicas a los pacientes y médicos mejora los resultados y reduce los costos y tiempos de producción, lo que aumenta la accesibilidad. Los dispositivos médicos personalizados, implantes y herramientas ahora están más accesibles que nunca. A medida que las tecnologías de impresión 3D continúan avanzando, los proveedores de atención médica y los investigadores seguirán explorando nuevas aplicaciones, desde implantes y herramientas quirúrgicas hasta tejidos y órganos funcionales.

Elegir el mejor filamento para impresión 3D es esencial una vez que empieces a imprimir en 3D. La elección del filamento adecuado debe basarse en una decisión informada.

Al elegir un filamento, es posible que tengas que considerar algunos factores, por ejemplo, ¿cuán resistente debe ser tu pieza impresa? En términos de precisión y exactitud, ¿qué esperas? ¿Qué nivel de flexibilidad necesitas para tu producto? Y así sucesivamente. Aquí tienes algunos filamentos comunes para impresión 3D que te pueden ayudar a elegir el adecuado para tu proyecto.

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PLA

Los productos de impresión 3D que utilizan PLA son muy populares entre los consumidores. En general, es un filamento de impresión 3D muy común. Está disponible en una variedad de colores. Además, el material no se deforma fácilmente y es biodegradable.

Ventajas

• Biodegradable
• Fácil de imprimir
• Disponible en colores translúcidos y que brillan en la oscuridad
• Tiene un olor agradable y dulce

Desventajas

• Frágil
• A veces puede obstruir o bloquear la boquilla de la impresora

Aplicaciones

El ácido poliláctico es un material común para piezas prototipo, implantes médicos, envases de alimentos, juguetes con poco desgaste, etc.

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ABS

Un filamento de impresión 3D popular, el ABS tiene una alta resistencia al impacto y a la rotura. Es un material excelente para la extrusión ya que es flexible y resistente.

Ventajas

• Duradero y ligero
• Asequible
• Flexible
• Adecuado tanto para profesionales como para principiantes

Desventajas

• Humo desagradable
• Altamente inflamable; dado que es a base de petróleo, no es biodegradable
• Se deforma fácilmente
• Se derrite bajo altas temperaturas

Aplicaciones

El ABS se usa más comúnmente en juguetes, componentes electrónicos y partes móviles. Además, se usa en cascos de bicicleta, componentes automotrices, anillos de boda, fundas para teléfonos y soportes para teléfonos en automóviles.

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PETT (PETG, PET)

Un tipo de plástico común es el PET (tereftalato de polietileno). Este tipo de plástico se usa a menudo en envases de alimentos y botellas de plástico. Es el PETG, una variante del PET, el que se usa para la impresión 3D. Aquí, ‘G’ significa ‘modificado con glicol’. Esta modificación hace que el filamento sea más fácil de imprimir y menos frágil.

Ventajas

• Flexible y fuerte
• Con alta resistencia al impacto y a la temperatura
• Fácil de imprimir

Desventajas

• El producto es higroscópico (absorbe humedad del aire, por lo que es necesario un almacenamiento adecuado)
• La superficie puede rayarse fácilmente

Aplicaciones

Además de fundas para teléfonos, componentes electrónicos, componentes mecánicos, joyería y componentes protectores, el PET también se usa ampliamente en otros artículos.

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PVA

Los plásticos hechos de alcohol polivinílico son biodegradables y no tóxicos. El PVA no solo es fácilmente imprimible en 3D, sino que también funciona bien como material de soporte durante la impresión 3D.

Ventajas

• Duradero
• Soluble en agua
• No tóxico y biodegradable
• Fácil de imprimir

Desventajas

• Material relativamente costoso en comparación con otros materiales
• No fácilmente disponible
• Higroscópico (absorbe humedad del aire)

Aplicaciones

El PVA se encuentra comúnmente en películas de embalaje, espesantes para adhesivos en papel y juguetes para niños.

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TPE

Los plásticos con propiedades similares al caucho son elastómeros termoplásticos (TPE). Esto los hace duraderos y flexibles. El estrés físico puede ser absorbido por el TPE, ya que es estirable y suave. Tiene la capacidad de soportar una cantidad considerable de desgaste, así como flexión, compresión y estiramiento.

Ventajas

• Alta flexibilidad
• Buena resistencia a la flexión y compresión
• Robusto

Desventajas

• Velocidad de impresión lenta
• No es fácil de imprimir

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Madera

En realidad, es PLA infundido con fibra de madera el que se usa en los filamentos de madera. La combinación de estos dos permite imprimir objetos que se sienten y parecen madera. Es posible utilizar sauces, ébano, pino, abeto, etc., como madera PLA. Los filamentos de madera pueden usarse para hacer partes que son estéticamente superiores a otros materiales, pero tienen menor resistencia y flexibilidad. Para evitar dañar o quemar la madera, tendrás que ser cauteloso con la temperatura. La boquilla de tu impresora también puede desgastarse si el filamento es de madera.

En algunos casos, la madera se usa mejor con objetos destinados a la apariencia en lugar de a funciones complejas. Con el filamento de madera, puedes imprimir decoraciones para mesas, estanterías y escritorios. Este filamento también se puede usar para crear modelos a escala.

Ventajas

• Estéticamente hermoso. Adecuado para modelos
• Para cortar y pintar

Desventajas

• Menor resistencia
• Menos flexibilidad
• La boquilla es más propensa al desgaste

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Metal

Modelos voluminosos y lustrosos se pueden crear utilizando filamento metálico. Un filamento metálico está hecho de una mezcla de ABS/PLA y polvo metálico. Dado que las mezclas metálicas son más densas que el PLA y el ABS, el modelo final pesa y parece metal puro.

Dependiendo de tus necesidades comerciales, es posible que encuentres filamentos hechos con latón, aluminio, cobre, bronce y acero inoxidable. Los granos de polvo metálico pueden degradar la eficiencia de la boquilla, ya que también son abrasivos. Si buscas atractivo visual y funcionalidad, los filamentos metálicos son una excelente opción. El filamento metálico es adecuado para fabricar herramientas, juguetes, modelos y componentes de acabado.

Ventajas

• Atractivo visual, apariencia y acabado metálico
• Mínimo encogimiento y deformación al enfriarse
• Durabilidad

Desventajas

• Demasiado abrasivo para las boquillas
• No es fácil de imprimir

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Nylon

Uno de los filamentos más populares para la impresión 3D es el nylon, que se usa en muchos componentes industriales. En términos de resistencia, durabilidad y flexibilidad, el nylon es una buena opción como material para impresión 3D.

Otra característica única del nylon es su capacidad para ser teñido antes o después de la impresión. Debido a su resistencia y durabilidad, el nylon es un excelente material para crear prototipos, herramientas, engranajes, hebillas, bisagras, etc.

Ventajas

• Flexibilidad, durabilidad y resistencia
• Puede usarse después de la remelting
• Termoplástico
• Menos frágil que el ABS y el PLA

Desventajas

• Higroscópico
• Costoso
• Puede emitir vapores tóxicos cuando se calienta
• Requiere altas temperaturas para la impresión

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Filamento Conductivo

La corriente eléctrica puede fluir a través de los filamentos conductivos, lo que los hace únicos en su capacidad para conducir electricidad. Los filamentos de PLA y ABS con partículas de carbono conductivo se llaman filamentos conductivos. Los pequeños proyectos electrónicos funcionan bien con estos filamentos. Por ejemplo, este filamento se usa comúnmente en teclados digitales, placas de circuitos y controladores de juegos.

Ventajas

• No requiere una cama calentada
• Útil para proyectos electrónicos

Desventajas

• Se deforma/reduce durante el enfriamiento
• No es flexible
• No duradero

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Arcilla/Cerámica

Una gran parte de los materiales utilizados en esta industria son plásticos. La arcilla es una opción no plástica muy popular. Los filamentos de arcilla generalmente están hechos de cobre y arcilla. La cerámica falsa a menudo se hace con este filamento extremadamente frágil. Este material se puede usar para imprimir artículos que deben parecer hechos a mano.

Ventajas

• Tiene propiedades similares a la arcilla
• Se puede cocer en un horno

Desventajas

• Costoso
• Las piezas pueden encogerse/deformarse durante el enfriamiento

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Magnético

Un filamento magnético se crea mezclando polvo de hierro con PLA o ABS. Este material es atraído ferromagnéticamente por objetos magnéticos. También hay un acabado de color metálico en el material. Con este material, puedes imprimir juguetes y herramientas.

Ventajas

• Atractivo estéticamente
• Fuerte y duradero
• Se adhiere a los imanes

Desventajas

• El post-procesamiento es un proceso muy específico
• Costoso
• Necesita una cama calentada

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Fibra de Carbono

El filamento de fibra de carbono se fabrica reforzando ABS, PLA, etc., con fibra de carbono. Es relativamente ligero, rígido y resistente. Imprimir materiales de fibra de carbono frecuentemente puede desgastar la boquilla de tu impresora, ya que la fibra de carbono se usa ampliamente en aplicaciones estructurales.

Los filamentos de fibra de carbono se pueden imprimir en grandes cantidades debido a su baja densidad y alta resistencia estructural.

Ventajas

• Propiedades estructurales mejoradas
• Ligero
• Menos encogimiento al enfriarse

Desventajas

• Desgasta la boquilla de la impresora

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Acetal (POM)

A menudo usado en piezas plásticas que requieren alta precisión, el Acetal también se conoce como POM (polioximetileno). Cremalleras, engranajes, rodamientos y mecanismos de enfoque de cámaras también pueden estar hechos de Acetal. El Acetal es muy preferido en estas aplicaciones debido a su resistencia y rigidez. Además, su bajo coeficiente de fricción lo hace deseable como material de impresión 3D. Cuando se requiere robustez y baja fricción en las piezas, el Acetal es un buen material a usar.

Ventajas

• Alta resistencia y rigidez
• Resistente a productos químicos y calor
• Perfecto para usos funcionales

Desventajas

• La temperatura de la cama de impresión debe ser alta
• La adhesión de la primera capa es difícil

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Polipropileno

El polipropileno (PP) tiene muchas aplicaciones debido a sus numerosas propiedades favorables. Además de ser resistente a los productos químicos, este material es ligero, flexible y resistente. Estos materiales se usan frecuentemente en las industrias textil, de plásticos técnicos y de envases de alimentos.

Un problema con el PP es que no es un material muy amigable para la impresión 3D. La deformación y la mala adhesión de las capas son problemas comunes. A pesar de tener algunas de las mejores propiedades químicas y estructurales, el PP queda por debajo del ABS y del PLA. Como regla general, el PP se usa mejor para imprimir materiales ligeros y fuertes.

Ventajas

• Alta resistencia y durabilidad
• Resistente a productos químicos

Desventajas

• Mala adhesión de las capas
• No es fácil de imprimir
• Puede deformarse considerablemente

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Cera

Un material para fundición a la cera perdida es la cera. Metales como el estaño, el latón y el bronce se pueden representar utilizando filamentos de cera. En comparación con la mayoría de los otros filamentos, la cera es más blanda. Sin embargo, el extrusor necesita algunas modificaciones. Además, puede ser necesario aplicar un adhesivo en la cama de impresión.

Ventajas

• Crea moldes a partir de tu impresora

Desventajas

• Aplicaciones limitadas
• Requiere modificación de tu impresora

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ASA

El acrilonitrilo estireno acrílico se considera a menudo un material resistente a las inclemencias del tiempo. Este filamento es fácil de imprimir y relativamente rígido y fuerte. Además de su resistencia química, el ASA también es resistente al calor y a los productos químicos. Cuando se expone al calor y a la luz solar, los modelos en ASA no se degradan ni se ponen amarillos como los modelos en ABS.

Ventajas

• Menos deformación en comparación con el ABS
• Ideal para piezas automotrices

Desventajas

• Puede agrietarse durante la impresión

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HIPS

Las propiedades del HIPS (poliestireno de alto impacto) combinan la elasticidad del caucho con la dureza del poliestireno. A menudo, se usa para producir embalajes protectores ya que es un copolímero. Los materiales de soporte suelen imprimirse utilizando materiales HIPS cuando se imprimen modelos 3D. Los materiales en voladizo se mantienen en su lugar mediante soportes.

Ventajas

• Más resistente que el PLA/ABS
• Menos encogimiento/deformación que el ABS
• Puede pintarse fácilmente

Desventajas

• Solo se puede usar con ABS
• Problemas de adhesión y deformación

La impresión 3D ha acelerado la innovación en numerosas industrias, incluyendo la odontología, las gafas, las prótesis, el diseño de muebles, la arqueología, la paleontología y las ciencias forenses. De hecho, apenas estamos comenzando a darnos cuenta de cómo la impresión 3D puede mejorar drásticamente nuestras vidas y nuestro trabajo.

 

Hay una variedad de técnicas disponibles cuando se trata de impresión 3D

La fabricación aditiva se caracteriza por la introducción o unión de materiales adicionales para crear una pieza. Los objetos que se pueden imprimir en 3D son geométricamente complejos, lo que los hace ideales para una variedad de aplicaciones de fabricación. Las piezas pueden imprimirse utilizando una variedad de tecnologías con máquinas que van desde cientos hasta millones de dólares.

Un proceso de fabricación aditiva utiliza la impresión 3D para crear objetos. Una pieza se fabrica mediante fabricación aditiva cuando se añade un material adicional, a diferencia de la fabricación sustractiva en la que se resta un material. Utilizando archivos CAD (diseño asistido por computadora), las impresoras 3D crean objetos tridimensionales. Existen muchos materiales y tecnologías disponibles para la impresión 3D, lo que facilita el diseño de piezas para prácticamente cualquier industria.

¿Cuáles son los beneficios de la impresión 3D en la fabricación?

A pesar de que la impresión 3D a menudo se asocia con juguetes y artículos simples, en realidad es capaz de producir componentes capaces de soportar las condiciones más duras. Una amplia gama de industrias, incluidas la energía, la automoción y la defensa, utiliza piezas impresas en 3D en la fabricación. Sus efectos transformadores se están sintiendo en numerosas industrias y procesos, desde prototipos funcionales hasta herramientas, dispositivos de fijación y piezas finales.

Podrías sorprenderte al saber que las impresoras 3D existen desde los años 80, cuando muchas personas pensaban que eran una tecnología nueva. La impresión 3D se utilizó principalmente para aplicaciones industriales hasta 2009, y las impresoras eran prohibitivamente caras para la mayoría de las empresas. Los costos de la impresión 3D han disminuido significativamente desde que las impresoras 3D comenzaron a utilizarse ampliamente con fines de fabricación. Varios factores son responsables del crecimiento en la industria de la impresión 3D, como el uso creciente de la impresión 3D en la fabricación, que se consideraba imposible antes de que la tecnología ganara tracción.

La impresión 3D utiliza una variedad de técnicas

¿Cuáles son las tecnologías de impresión 3D más comunes? Existen varias técnicas de impresión 3D. Las piezas se construyen en capas discretas llamadas capas en todas las tecnologías de impresión 3D.

Fabricación por Filamento Fundido (FFF, también conocida como Modelado por Deposición Fundida)
Refuerzo con Fibra Continua (CFR)

FFF (Fabricación por Filamento Fundido)

El tipo de impresión más común y asequible es la fabricación por filamento fundido. El FFF implica calentar un termoplástico cerca de su punto de fusión y extruirlo a través de una boquilla que genera una imagen en sección transversal de las capas para cada pieza. Las capas se añaden una tras otra de esta manera.

Refuerzo con Fibra Continua (CFR)

Las piezas FFF se pueden reforzar con fibras continuas utilizando el refuerzo con fibra continua. Se utilizan dos tipos de sistemas de extrusión en las máquinas capaces de CFR: uno para el filamento FFF convencional y otro para los grandes hilos de fibra continua. A diferencia del relleno FFF, estas fibras se colocan en capas. Esta tecnología produce piezas significativamente más fuertes (hasta 10 veces más fuertes que las piezas de aluminio equivalentes) y puede reemplazar los materiales FFF estándar como ABS y PLA.

La tecnología más utilizada hoy en día para la impresión 3D es la fabricación por filamento fundido. Los materiales reforzados con fibra de carbono proporcionan los mismos beneficios que el FFF al eliminar debilidades clave de las piezas. Una pieza CFR es lo suficientemente fuerte como para reemplazar el aluminio mecanizado en operaciones de fabricación clave, a diferencia de los componentes FFF que generalmente están limitados por la resistencia de los polímeros débiles.

 

Al final, se trata de

Al integrar varias impresoras en su proceso de fabricación, muchas empresas encuentran que pueden reducir significativamente el tiempo dedicado a fabricar piezas internamente. Utilizar una impresora 3D para producir piezas personalizadas en bajo volumen puede ser una opción más rápida y económica. Como resultado, las empresas pueden dedicar tiempo y energía a centrarse en piezas generadoras de ingresos, en lugar de en piezas de bajo volumen que pueden no generar ingresos. El uso de una impresora 3D permite una producción rápida de diseños sin desperdiciar recursos en piezas que pueden no cumplir con los estándares de calidad. Por lo tanto, las impresoras 3D son ideales para imprimir prototipos, herramientas y dispositivos de fijación personalizados en bajo volumen, que pueden ser complejos y difíciles de mecanizar, pero son esenciales para un proceso de producción exitoso.

El desarrollo de productos se está acelerando, lo que está provocando cambios en las reglas de diseño. El DMLS (sinterización directa por láser de metal) es un gran ejemplo de esto. Existe un potencial considerable para la sinterización directa por láser de metal en el sector de los dispositivos médicos. Sin embargo, al principio del proceso de diseño, se requiere una nueva mentalidad. Esto representa una de las transiciones que los diseñadores deben hacer al implementar nuevas tecnologías para hacer la fabricación y el diseño de dispositivos médicos más eficientes y efectivos.

Se puede ahorrar tiempo y costos al prototipar diseños en formas inusuales. La principal diferencia entre DMLS y otras impresiones 3D es que se utiliza metal real. Materiales como estos se han utilizado para aplicaciones industriales durante décadas.

A los profesionales del diseño les gusta este proceso porque pueden experimentar con formas orgánicas que no se pueden mecanizar fácilmente. Desarrollar partes corporales implantables a medida para el receptor, por ejemplo, es una perspectiva interesante. Se requeriría una máquina delicada de cinco ejes para construir estos implantes. Un reemplazo directo de DMLS puede imprimirse escaneando la estructura ósea real de una persona.

Las herramientas quirúrgicas en formas orgánicas también representan una oportunidad. Dependiendo de la aplicación, estos dispositivos pueden ser diseñados para moldeo por inyección de metal o fundición, ambos con costos de herramientas relativamente altos y tiempos de entrega que pueden durar semanas. Usando impresión 3D, podemos producir prototipos precisos de herramientas quirúrgicas manuales. La mayoría de las veces, puede llegar a un cirujano en 3 a 5 días. Todavía es más caro por pieza para cantidades mayores usar moldeo por inyección tradicional, pero aún es mucho más lento que un par de días para una cantidad menor.

Para la experimentación, el diseño y ver qué funciona, es fundamental contar con atributos de tiempo, ahorro de costos y libertad de diseño. El ciclo de ingeniería puede reducirse a solo un par de días para estos dos tipos de productos.

Sin embargo, esto requiere una forma diferente de pensar. Durante la fase de diseño, debes abordarlo de manera diferente. Durante el proceso de construcción, uno de los mayores ajustes es cómo manejar las tensiones internas. Esto implica fundir un polvo metálico a temperatura ambiente, seguido de un enfriamiento rápido. Durante el proceso de construcción, hay un cambio rápido que pone tensión en todas las capas. Durante la construcción, la pieza se curva hacia arriba.

 

 

 

Como método para minimizar los efectos no deseados de este proceso, es esencial determinar qué orientación proporcionará la superficie transversal más consistente (decidir cómo debe posicionarse la pieza durante las diferentes fases de la construcción), así como añadir elementos de soporte estructural generados durante la construcción.

Después de la construcción, cada pieza pasa por un ciclo de alivio de tensiones en un horno. Esto evita que las piezas se deformen después de ser retiradas de los soportes estructurales y de la placa de construcción. También es importante retirar el soporte de construcción del plan de construcción. Es crucial organizar las piezas para que la eliminación del soporte pueda lograrse con herramientas manuales o mecanizado secundario.

La aplicación Layers proporciona directrices de diseño para ayudar a sus clientes a identificar señales de alerta durante el diseño. Durante la evaluación, cada pieza se evalúa para su capacidad de impresión general y, cuando es necesario, se realizan ajustes en el diseño. Es crucial para el diseñador saber cómo debe orientarse la pieza durante la construcción cuando se diseña específicamente para el DMLS.

Inicialmente, debes pensar en las trayectorias de herramientas y las líneas de separación. El diseño para DMLS debe centrarse en utilizar la menor cantidad de material posible, así como en integrar características autoportantes. Nosotros en Layers.app hemos creado una excelente guía de diseño para ayudar a los nuevos usuarios a orientarse en la dirección correcta.