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La impresión XL 3D continúa creciendo en una gran parte del mercado AM, pero la mayoría de las impresoras XL se encuentran en talleres mecánicos, almacenes y fábricas. Eso no ayuda a los diseñadores e ingenieros que trabajan en oficinas tradicionales, que sigue siendo el entorno típico de esas profesiones. Es difícil instalar una máquina que ocupa varios metros cúbicos de espacio en una oficina; puede que ni siquiera entre por las puertas. Tractus3D , un fabricante de impresoras 3D de gran formato con sede en los Países Bajos, ha diseñado una impresora XL que puede caber en cualquier oficina: la T2000 .

No todas las empresas tienen una habitación o espacio para instalar una impresora 3D de 3,5 metros de alto o 2 metros de ancho. Por eso hemos desarrollado el T2000. Capaz de imprimir impresiones de gran volumen reales, pero diseñado para adaptarse a cualquier oficina. Esto convierte a la T2000 en una impresora 3D perfecta para todas las empresas. Daniel van Mourik, fundador y director de tecnología de Tractus3D

Ya fabrican dos de las impresoras más grandes, la T3000 y la T3500, por lo que tienen mucha experiencia con la tecnología. Con el T2000, la prioridad era encajar la mayor cantidad de volumen de construcción en el espacio más pequeño. El sistema de movimiento de estilo delta que Tractus3D usa en sus máquinas es especialmente eficiente en el espacio, por lo que se apegaron a ese formato y optaron por una configuración más alta. La T2000 puede imprimir objetos de hasta un metro y la máquina tiene solo dos metros de altura, por lo que puede colocarse en una oficina normal.

Impresión 3D XL accesible

Para que el T2000 sea apto para la oficina, debe ser seguro y silencioso, por lo que la cámara de construcción cerrada ayuda a mantener los dedos alejados de las áreas calientes y el sonido de funcionamiento alrededor de 40 dBA. La cámara cerrada también le permite imprimir materiales sensibles a la temperatura como ABS y ASA sin deformaciones. Su pantalla táctil de 7 ”facilita la operación y el cabezal de impresión F033L desbloquea velocidades de impresión asombrosas. Pero nada de eso importa si los gerentes de oficina no pueden ingresar. Es por eso que el ancho de la máquina se mantuvo por debajo de 33 ”, asegurando que pueda pasar por todas las puertas normales de la oficina.

Para los diseñadores que no tienen acceso a un taller de máquinas, el T2000 ofrece prototipos XL y producción en un espacio reducido que cabe en cualquier cubículo de oficina.

Es fácil pensar que las cadenas de suministro modernas son tan eficientes como nunca antes habían considerado cómo se pueden aprovechar los recursos de tantos países y empresas a través de las telecomunicaciones instantáneas para encontrar todas las soluciones posibles a cualquier problema dado. Las cadenas de suministro globales son ciertamente más complejas que nunca. Sin embargo, la complejidad no es un bien absoluto. Viene con compensaciones.

En muchos sentidos, es cierto que las cadenas de suministro actuales son muy eficientes, dependiendo de la definición de eficiente que se utilice. Si un fabricante tiene varios proveedores de un componente específico, tiene cierta flexibilidad si su proveedor preferido de repente no puede proporcionar ese componente. Pero a veces las cadenas de suministro pueden volverse tan grandes y complejas que los fabricantes no pueden rastrear completamente los orígenes de los materiales de origen. Si todos los proveedores de ese mismo componente obtienen materias primas del mismo proveedor y ese proveedor cierra por cualquier motivo, entonces toda la fabricación de ese componente se detiene bruscamente debido a un solo problema en la cadena de suministro. Esa es la situación en la que muchos fabricantes, especialmente aquellos que fabrican dispositivos médicos, se encuentran actualmente navegando en medio de la pandemia de COVID-19.

No es raro tener cuatro o más niveles de proveedores; Este complejo «abanico» significa que es extremadamente difícil para las empresas tener visibilidad de quiénes son realmente todos sus proveedores. Esta es una de las razones por las que seguimos teniendo sorpresas cuando se produce una interrupción importante. Willy Shih, profesor de práctica de gestión en administración de empresas, Harvard Business School

La complejidad de las cadenas de suministro modernas

Hemos cubierto ampliamente la respuesta ferviente de la comunidad de impresión 3D para ayudar a combatir COVID-19, pero echemos un vistazo más de cerca al estado de las cadenas de suministro y luego examinemos cómo la AM puede disminuir su sensibilidad a las interrupciones. Una combinación de cambios tecnológicos, económicos y sociopolíticos que se han producido en las últimas dos décadas ha ampliado enormemente la amplitud de las cadenas de suministro y la fabricación. Internet conecta instantáneamente a consumidores y vendedores, las rutas de envío globales mueven materiales raros y de origen regional a todos los rincones del mundo, y los análisis avanzados permiten a los proveedores predecir la demanda y ajustar los inventarios en consecuencia.

A primera vista, parece que los fabricantes tienen más opciones que nunca para evitar interrupciones, pero las crecientes diferencias en el costo de la mano de obra entre países, junto con los acuerdos comerciales internacionales, han llevado a muchos países occidentales (donde la mano de obra cuesta más) a subcontratar su fabricación y ensamblaje para países del este (donde la mano de obra cuesta menos). Eso significa que una gran parte de los pequeños bienes de consumo se fabrican muy lejos del usuario final y eso se traduce en importantes costos de tiempo y logística para entregar esos bienes. La mayoría de la gente no definiría eso como un sistema eficiente, pero si está midiendo la eficiencia por el costo total de fabricación más el envío, entonces hacer que China fabrique nuestros teléfonos inteligentes es la opción más eficiente porque incluso con las tarifas de envío adicionales sigue siendo más barato que fabricar ellos en los países occidentales.

Eventos impactantes

Eso es hasta que las fábricas y plantas en China cierren debido a una enfermedad contagiosa. O las empresas de transporte impiden que los contenedores de envío salgan del país por la misma razón. Esta pandemia puede parecer una ocurrencia anormal, pero hay una serie de eventos que pueden causar serias interrupciones en cadenas de suministro aparentemente sólidas. Según una encuesta de 2020 de Supply Chain Insights LLC, los tres principales eventos que afectaron a las cadenas de suministro de 2020 a 2020 fueron los ataques cibernéticos, la desaceleración del puerto de la costa oeste y el huracán Harvey. Esa es una causa tecnológica, económica y un evento natural. A medida que las cadenas de suministro crecen y se vuelven más complejas, se producen más eventos que pueden generar problemas. Otros eventos impactantes incluyen:

• – Cambios en las políticas comerciales
• – Guerras
• – cierres gubernamentales
• – Accidentes marítimos y piratería
• – Fluctuaciones monetarias
• – Otros eventos naturales como terremotos, sequías, incendios forestales, inundaciones y ventiscas

Otra tendencia creciente que aumenta la sensibilidad a las interrupciones es la fabricación «justo a tiempo», en la que los inventarios se ajustan con precisión a la demanda prevista mediante el empleo de los análisis avanzados mencionados anteriormente. Ahorra dinero a los proveedores cuando todo funciona sin problemas, pero causa verdaderos dolores de cabeza cuando las cosas no salen según lo planeado. Un repunte repentino en la demanda es difícil de satisfacer con la fabricación tradicional cuando la cadena de suministro es amplia y esbelta. No es tan simple como pedirle a otro fabricante que intervenga y cubra la demanda insatisfecha porque los moldes de inyección y fundición requieren mucho tiempo para fabricar, enviar, instalar y capacitar a los operadores sobre su uso. Además, son increíblemente caros. A menudo, superar el punto de equilibrio hacia la rentabilidad solo es factible si los moldes se fabrican una vez para un solo fabricante. Hacer un conjunto completamente nuevo de moldes podría poner a un proveedor en números rojos durante varios años para adaptarse al aumento de la producción, suponiendo que el aumento de la demanda se mantenga. Si no es así, el proveedor pierde dinero en esos moldes. Ese es uno de los muchos riesgos que los proveedores y fabricantes deben considerar cuando se enfrentan a interrupciones de la cadena de suministro.

En 2020, el Departamento de Comercio de EE. UU. Publicó un informe que detalla las vulnerabilidades en las cadenas de suministro globales de titanio aeroespacial. Casi todos los productos de titanio provienen de cadenas de suministro que se originaron en China, Rusia y Japón, y casi una cuarta parte de los productos se clasificaron como «fuente única», ya que no hay un proveedor equivalente disponible. Si bien se necesitan entre 15 y 16 semanas para aumentar la fabricación para el mecanizado y el forjado, los dos métodos más comunes de fabricación de componentes de titanio, los proveedores tenían en existencia solo entre 5 y 16 semanas de inventario de productos. Ese es un gran ejemplo de una cadena de suministro que es sensible a interrupciones imprevistas.

Cómo puede ayudar la impresión 3D

Tan torpe y lenta como es la fabricación convencional, así de ligera y ágil es la impresión 3D. Para producir un componente que tiene varias partes diferentes con moldeo por inyección, una fábrica tiene que estar equipada con las plantillas y moldes específicos para hacer cada parte, y la fábrica está bloqueada en esa configuración hasta que termine la producción. Pero una sola impresora 3D podría producir cada una de esas partes y aún así poder hacer otras partes intermedias sin cambios de herramientas. Si se necesitan más de unas pocas unidades, es tan simple como agregar más impresoras porque no se vuelven obsoletas después de esa producción específica; pueden pasar fácilmente al siguiente producto. Debido al inventario digital que viene con la impresión 3D, es drásticamente más capaz de solucionar las interrupciones. Digamos que una planta que ejecuta una flota de impresoras 3D pierde energía, un hecho común en el mundo de la fabricación. Sus gerentes de producción podrían simplemente ponerse en contacto con un servicio de impresión 3D cercano, enviarles los archivos de diseño digital a través de Internet y reanudar la producción en cuestión de horas. Eso es imposible con todas las demás formas de fabricación. Aquí hay algunas otras formas en que la AM puede hacer que las cadenas de suministro sean más resistentes:

• – Fabricado localmente : acercar los productos al usuario final significa que hay menos posibilidades de que se pierdan o se atasquen en tránsito, y llegan más rápido.
• – Menos desperdicio : el hecho de que la impresión 3D desperdicie menos material significa que los fabricantes tienen que pedir menos materias primas y, por lo tanto, son menos sensibles a los eventos que afectan la distribución de las materias primas.
• – Flexibilidad : la producción se puede cambiar rápidamente con impresoras 3D, desde diferentes partes hasta diferentes colores y materiales. Para aumentar la producción, simplemente agregue más impresoras.
• – Portabilidad : la mayoría de las impresoras 3D se pueden enviar y no requieren mucho espacio. Las flotas de impresoras 3D se pueden implementar rápidamente en estructuras temporales para hacer frente a las crisis locales y luego empaquetarlas para usarlas en otros lugares.
• – Facilidad de uso : las impresoras 3D son una maravilla tecnológica que simplifica la fabricación con solo presionar un botón. Enseñarle a alguien cómo operar una impresora 3D no es difícil, y hablo por experiencia.

Por todas esas razones y más, la impresión 3D es más sensible que la fabricación convencional, ya sea a los cambios normales del mercado en la demanda o a las interrupciones de la cadena de suministro global como las que estamos enfrentando actualmente. Las empresas que quieran adoptar la fabricación justo a tiempo se beneficiarían de que también adoptaran la impresión 3D. Si aún no hubiera suficientes razones para que los fabricantes agreguen AM a sus líneas de producción, tal vez esta pandemia resaltará la falta de capacidad de respuesta que conlleva depender de equipos de fabricación y cadenas de suministro heredados y les ayudará a dar el paso hacia la Industria 4.0.

Modix se ha hecho un nombre en el mundo de la impresión XL 3D con sus impresoras 3D de autoensamblaje de gran formato y van por la trifecta con su nueva BIG-120Z . Al igual que el Tractus3D T2000 , el 120Z de 2 metros de alto tiene menos de 32 ”de ancho, lo que significa que puede pasar a través de una puerta de oficina estándar. Pero esta impresora es más que fácil de usar para la oficina.

Algunos fabricantes de impresoras XL 3D tienen un enfoque muy limitado: el tamaño. Después de que sus ingenieros diseñan una plataforma sólida que puede imprimir objetos grandes, le ponen una etiqueta de precio y terminan el día. Modix no se detiene ahí. Quieren que sus impresoras XL 3D impriman objetos grandes, claro, pero también quieren ofrecer una experiencia de usuario de alta gama. Los ingenieros de Modix no ven por qué sus clientes deberían perderse todas las campanas y silbidos que vienen de serie en las impresoras más pequeñas, como la detección de agotamiento del filamento, la nivelación automática de la cama, la reanudación de apagado y un filtro de aire activo opcional.

La impresión XL 3D ofrece algunas ventajas importantes, entre las que destaca la posibilidad de imprimir objetos grandes como una sola pieza. Eso hace que las piezas sean significativamente más fuertes al tiempo que reduce el tiempo y los costos de posprocesamiento, ya que las piezas no tienen que estar pegadas juntas y no hay costuras. En circunstancias normales, eso conduce a una mayor productividad y ahorros de costos, cosas que gustan bastante a los dueños de negocios. Pero en momentos especiales como estos, hay beneficios que superan el resultado final. Shachar Gafni, CEO de Modix, explica: “En medio de los desafíos globales actuales debido al brote de Corona, vemos esto como ‘los días de gloria’ para la impresión 3D. Los clientes de Modix están mostrando las capacidades y la flexibilidad de sus grandes impresoras Modix 3D al producir lotes de equipos de seguridad, así como grandes repuestos necesarios para dispositivos médicos como CT. Estamos felices de agregar el nuevo BIG-120Z a nuestra oferta. Confiamos en que se adaptará a las necesidades de diversas industrias «.

Estas son algunas de las especificaciones y características del kit de autoensamblaje 120Z:

Un gran volumen de construcción combinado con características fáciles de usar y componentes de calidad se suman a una impresora 3D con mucho valor. Esta máquina es perfecta para hacer carteles, esculturas artísticas y piezas de moda portátiles, además de todo lo demás que una impresora 3D puede escupir, como prototipos y piezas funcionales. Su director de operaciones, John Van El, nos informa que estemos atentos a futuras actualizaciones, diciendo que “Modix está ampliando su oferta de dos productos a tres. Esto será seguido en breve por modelos adicionales más grandes como se presentarán durante la feria comercial ‘Formnext’. Al mismo tiempo, estamos ocupados desarrollando varios complementos que aumentarán las capacidades de personalización tanto para nuestros clientes finales como para nuestros revendedores ”.

Heraeus y Trumpf se han asociado para desarrollar tecnología de impresión 3D de metales amorfos. También conocidos como metal vítreo y vidrio metálico, estos materiales exhiben propiedades mecánicas que son superiores a los metales al mismo tiempo que son más livianos.

Esta tecnología no sorprenderá a quienes hayan visto Star Trek IV, donde Scotty intercambia los secretos para hacer aluminio transparente a cambio de un poco de vidrio para hacer un tanque de ballenas gigante. Muchas de las otras tecnologías de ciencia ficción en Star Trek se han hecho realidad: videollamadas, tabletas, replicadores, ¿por qué no aluminio transparente? En realidad, las aleaciones amorfas con las que están trabajando inicialmente se basan en circonio, cobre, titanio y platino, pero estoy seguro de que llegarán al aluminio.

La impresión 3D de componentes amorfos en la industria está todavía en su infancia. Esta nueva colaboración nos ayudará a acelerar los procesos de impresión y mejorar la calidad de la superficie, reduciendo en última instancia los costos para los clientes. Esto hará que la tecnología sea más adecuada para una gama más amplia de aplicaciones, algunas de las cuales serán completamente nuevas. Jürgen Wachter, director de la unidad de negocio Heraeus Amloy

¿Qué hace que un metal sea amorfo?

Un rasgo definitorio del metal es su estructura atómica cristalina. Esa estructura cristalina hace que se formen celosías, y los defectos en las celosías hacen que los metales sean más débiles y más propensos a la corrosión. Al enfriar rápidamente / subenfriar metales desde un estado fundido, sus estructuras atómicas se congelan en una configuración amorfa como la del vidrio. Por eso se llaman metales vidriosos. La estructura atómica amorfa imparte varios beneficios, que incluyen:

• – Propiedades mecánicas isotrópicas, lo que significa que es igual de fuerte en todas las direcciones.
• – Baja densidad
• – Límite elástico dos veces mayor que el acero
• – Alta resistencia al desgaste y a la abrasión similar a la cerámica.
• – Alta permeabilidad magnética y fácil de magnetizar y desmagnetizar.
• – biocompatible
• – Alta resistencia a la corrosión.
• – Elástico y elástico

Esas características hacen que los metales amorfos sean muy deseables en varios sectores, como la industria automotriz, médica, aeroespacial y de electrónica de consumo. Esta tecnología podría mejorar todo, desde implantes protésicos hasta micro resortes, carcasas de teléfonos y boquillas de combustible para aviones. “Los metales amorfos tienen potencial para numerosas industrias. Por ejemplo, se pueden utilizar en dispositivos médicos, una de las industrias más importantes para la fabricación aditiva ”, dijo Klaus Parey, director gerente de Trumpf Additive Manufacturing.

Trumpf tiene una extensa línea de impresoras 3D de fusión de metales por láser y deposición de metales por láser de grado industrial, por lo que son un socio ideal para este proyecto de desarrollo y su máquina TruPrint 2000 se utilizará durante la fase de investigación. Para obtener más información sobre los metales amorfos, visite esta página de Heraeus AMLOY .

Crédito de la imagen destacada: Heraeus

El ejército de los EE. UU. No es ajeno a la impresión 3D, ya que ha apoyado y desarrollado una gran cantidad de avances AM. Aunque ciertamente trabajan con impresión 3D de metal, a los oficiales les gusta la accesibilidad y la disponibilidad de las impresoras 3D tradicionales de deposición de filamentos que se pueden mover fácilmente en el campo. Sin embargo, las impresoras FDM no son conocidas por fabricar las piezas más resistentes, y si alguien necesita piezas fuertes, es el ejército. Afortunadamente, son un grupo ingenioso.

El Dr. Eric D. Wetzel, del equipo de compuestos emergentes del ejército, dirigió el proyecto para crear un filamento más resistente. El equipo fabricó una palanquilla de material compuesto por ABS, con un núcleo de PC (policarbonato) en forma de estrella. Luego, esa columna se coloca en una máquina llamada torre de estirado térmico que calienta un extremo y lo extrae en un filamento delgado que se enfría y se enrolla para su uso posterior en cualquier impresora 3D FDM. El nuevo filamento consta de ABS y PC, por lo que las piezas de DM (doble material) se recocen después de la impresión para fusionar completamente los dos materiales, maximizando la resistencia y la temperatura de deflexión térmica.

Las pruebas revelaron que las piezas de DM tienen una ductilidad similar a las piezas de ABS moldeadas por inyección y tienen valores de resistencia a la fractura 15 veces más altos que las piezas de ABS impresas comparables. Y se produce poca contracción o deformación durante el proceso de recocido porque el «esqueleto de PC de las muestras fabricadas con el filamento DM resiste la fluencia y la relajación del polímero para mantener una geometría precisa de la pieza durante el recocido».

Los ingenieros probaron ocho formas diferentes para el núcleo de la PC, incluido un círculo y diferentes números de radios, pero la forma de asterisco exhibió las mejores propiedades mecánicas. Con más investigación de las empresas de materiales e impresión 3D que solicita el Ejército, esto podría conducir a piezas significativamente más resistentes para todos los que tengan una impresora FDM. En el artículo publicado en la revista Advanced Engineering Materials , los autores utilizan términos inequívocos: «Este nuevo filamento DM puede revolucionar la fabricación aditiva, lo que permite a los impresores de bajo coste producir piezas con propiedades mecánicas competitivas con los plásticos moldeados por inyección».

Fuente: Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU.