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Es aconsejable pensar en las mejores herramientas y procesos para finalizar el diseño cuando se desea desarrollar un prototipo de producto. Las tres formas principales de hacer prototipos son la fabricación sustractiva (piezas de máquinas CNC), el moldeo por inyección (diseñado para preproducir prototipos) o la fabricación aditiva (impresión 3D).
Es fundamental comprender las diferencias entre estos tres tipos de métodos de desarrollo de productos para elegir la tecnología adecuada para su proyecto y determinar si la impresión 3D es la mejor opción.
Fabricación sustractiva, moldeo por inyección e impresión 3D
La fabricación sustractiva es un proceso de desarrollo de productos que se utiliza para crear objetos 3D mediante el corte continuo de material a partir de un bloque sólido de material, como el metal. Esto se puede realizar de forma manual o con una máquina CNC.
Por otra parte, el moldeo por inyección es un proceso de fabricación para producir productos en grandes cantidades. Puede utilizarse para hacer prototipos iniciales de productos, pero se utiliza principalmente en procesos de producción en masa, en los que una pieza de producción puede crearse miles o incluso millones de veces seguidas.
La fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D, se refiere al proceso de producir objetos sólidos tridimensionales a partir de un archivo informático. La impresión se produce mediante un proceso aditivo en el que se desarrolla un objeto sólido mediante la aplicación sucesiva de capas de material. Existe una amplia gama de materiales entre los que elegir, incluidos plástico y metal. El procedimiento comienza con la creación de un archivo digital 3D, como el diseño asistido por ordenador. A continuación, el archivo digital 3D se envía a una impresora 3D para imprimirlo mediante un simple comando de impresión.
Ahora podemos ver las ventajas de la impresión 3D después de comprender cómo se compara con las técnicas de fabricación tradicionales.
Beneficios de la tecnología de impresión 3D
Muchas empresas han adoptado la impresión 3D. Otras tienen planes de introducir la tecnología y sustituir la fabricación sustractiva tradicional. De hecho, estudios recientes muestran que más del 70 por ciento de los fabricantes ya han adoptado la impresión 3D. Además, más del 50 por ciento espera que la tecnología de impresión 3D se utilice para el desarrollo de productos de gran volumen, y alrededor del 22 por ciento de los demás estima que sus efectos en las cadenas de suministro serán aún más disruptivos.
Un informe de 2015 de Wohlers Associates, una firma líder en análisis de impresión 3D, estimó un crecimiento anual del 31 por ciento en la industria de la impresión 3D entre 2014 y 2020. En 2014, la industria de la impresión 3D generó aproximadamente 4 mil millones de euros en ingresos globales. En 2016, se vendieron más de 275.000 impresoras 3D en todo el mundo según el informe anual de Wohler. El crecimiento proyectado muestra que la impresión 3D generará en última instancia más de 21 mil millones de euros en ingresos en todo el mundo.
El uso de la tecnología de impresión 3D puede aportar numerosos beneficios tanto a particulares como a empresas. A continuación, se enumeran diez ventajas importantes que aporta la tecnología de impresión 3D:
1. Producción más rápida
La impresión 3D es más rápida que la fabricación convencional, incluidos los moldes de inyección y la producción sustractiva. Piense en la velocidad de un automóvil deportivo en comparación con la velocidad de un carro tirado por caballos. Ambos llegarán a su destino, pero la diferencia de tiempo es significativamente enorme. Desde un prototipo hasta un producto final, la impresión 3D prueba ideas y diseños rápidamente.
Un diseño y una producción de prototipos más rápidos implican más tiempo para iterar el prototipo y encontrar el producto adecuado para el mercado antes que los competidores. La producción con impresión 3D lleva solo unas horas. Por el contrario, probar ideas y diseños con métodos de fabricación convencionales puede llevar días, o incluso varias semanas.
2. Fácilmente accesible
La impresión 3D existe desde hace décadas, pero no despegó realmente hasta 2010. La explosión del interés por la impresión 3D ha hecho que los consumidores puedan utilizar software y hardware más fáciles de usar, ya que ha aumentado la competencia en este campo. Nunca ha sido tan fácil aprender a usar la tecnología y se puede incorporar en cuestión de días al ciclo de producción.
3. Mejor calidad
Los métodos de fabricación tradicionales pueden dar lugar fácilmente a diseños deficientes y, por lo tanto, a prototipos de mala calidad. Imaginemos un escenario en el que alguien quiere hornear un pastel combinando todos los ingredientes, mezclándolos y poniéndolos en el horno para cocinarlos. Si los elementos no se mezclan bien, el pastel tendrá problemas como burbujas de aire o no se cocinará bien. Así de sustractivos o moldes de inyección pueden ser a veces. No se puede garantizar la calidad al 100 por ciento del tiempo. La impresión 3D permite el ensamblaje paso a paso del objeto, lo que garantiza diseños mejorados y, en última instancia, objetos de mejor calidad.
4. Diseño tangible y pruebas de productos
No hay forma de comparar la sensación que se tiene al ver un producto en la pantalla o virtualmente con la sensación real de ver un prototipo. La impresión 3D ofrece esa ventaja. Es posible experimentar el tacto y la sensación del prototipo del producto para probarlo físicamente y encontrar fallas en el diseño. Si se encuentra un problema, se puede modificar el archivo CAD e imprimir una nueva versión al día siguiente.
5. Rentabilidad
Los costos de mano de obra juegan un papel muy importante a la hora de determinar la cantidad de dinero que se gastará en el desarrollo de un prototipo. Las metodologías tradicionales de creación de prototipos, que incluyen series de producción y moldes de inyección, son costosas porque requieren mucha mano de obra humana. Los costos de mano de obra también son muy altos con la fabricación sustractiva convencional. Se necesitan operadores de máquinas y técnicos experimentados para manejar la producción. Además, hay que pagar a estos trabajadores y utilizar maquinaria costosa. Sin embargo, con la impresión 3D, la mano de obra puede ser tan pequeña como una persona que emita una orden de impresión.
6. Diseños creativos y libertad de personalización
Las técnicas de fabricación tradicionales son buenas para crear millones de copias de lo mismo, pero el resultado son los mismos diseños aburridos y monótonos que no se pueden mejorar mucho. Hacer que cada diseño sea único con estas técnicas es extremadamente difícil.
La impresión 3D permite una personalización infinita, lo que hace que sea mucho más sencillo dar cabida a los toques personales que solicitan los clientes. Su imaginación es el único límite. Puede fabricar una corona diseñada con precisión para que encaje en la boca de una persona, por ejemplo. Esto reduce la cantidad de visitas que necesita un paciente para asegurarse de que tiene una corona que se ajusta correctamente.
7. Formas y geometría ilimitadas
Los métodos antiguos de fabricación se basan en moldes y tecnologías de corte para generar las formas deseadas. Diseñar formas geométricamente complejas puede ser difícil y costoso con esta tecnología. La impresión 3D se enfrenta a este desafío con facilidad y no hay mucho que esta tecnología no pueda hacer con el material de soporte adecuado.
8. Puede implementar diversas materias primas.
Los diseñadores de productos deben calcular con precisión los pasos a seguir cuando se trata de materiales que se van a utilizar en la fabricación por sustracción o por moldeo por inyección. La fabricación en masa no admite la mezcla de materias primas, ya que puede resultar costosa. Además, la combinación de elementos químicos y físicos es complicada. La impresión 3D admite fácilmente una amplia gama de materias primas, como vidrio, metal, papel, cerámica, biomateriales, plata, etc.
9. Menos producción de residuos
El corte CNC y el moldeo por inyección generan un gran desperdicio de recursos. Ambos implican la eliminación de materiales de bloques sólidos. A diferencia de estos dos, la impresión 3D solo utiliza el material necesario para crear una pieza prototipo, ni más ni menos. Además, reutilizar los materiales de una impresión 3D es relativamente sencillo. Como resultado, la fabricación aditiva genera muy pocos residuos y le permite a la empresa ahorrar mucho dinero.
10. Reducción de riesgos
Cuando se trata de la fabricación de productos, un buen diseñador sabe que la verificación adecuada del diseño es crucial antes de invertir en una costosa herramienta de moldeo. La tecnología de impresión 3D permite a los diseñadores de productos verificar los prototipos de productos antes de comenzar con importantes inversiones de fabricación que a veces pueden ser desastrosas.
La impresión 3D permite convertir un concepto en realidad más rápido de lo que se puede imaginar. Los productos se fabrican de forma rápida y económica. Sin duda, la tecnología seguirá transformando todos los sectores y cambiará la forma en que trabajamos y vivimos en el futuro.
Advertencia: las impresoras 3D nunca deben dejarse sin supervisión, ya que pueden suponer un riesgo de incendio.