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Existen enormes beneficios para las empresas de varios sectores al aprovechar los procesos y las tecnologías de fabricación aditiva, como la impresión 3D, para crear piezas ligeras, pero resistentes. Desde la creación acelerada de prototipos hasta la agilidad mejorada en la personalización de diseños y en la reducción significativa del inventario de piezas excedentes, la fabricación aditiva aporta una eficiencia y un ahorro de costos sin precedentes en las operaciones de fabricación.
Sin embargo, a pesar de todas las ventajas, todavía existen varios desafíos clave con la fabricación aditiva, particularmente con respecto al control de calidad: restricciones de tamaño, consistencia en la calidad y escalabilidad limitada. Analicemos estos problemas con más detalle.
Los equipos de fabricación enfrentan problemas a menudo de consistencia de calidad en la producción de componentes, especialmente piezas metálicas.
En los procesos de fabricación aditiva, las piezas se imprimen en 3D capa por capa. Sin embargo, es posible que la resistencia del plano de capas no siempre sea constante. En teoría, los técnicos pueden evaluar cada capa que se está colocando; sin embargo, en realidad, hacerlo requeriría mucho tiempo, sería ineficiente y propenso a errores humanos.
Los equipos de inspección en los procesos de fabricación aditiva necesitan soluciones para garantizar más rápidamente que cada pieza que se imprime en 3D sea consistente y se adhiera tanto a la intención del diseño original como a las tolerancias esperadas.
Las impresoras 3D de hoy pueden crear componentes mucho más grandes que sus predecesores. Sin embargo, el tamaño sigue siendo problemático cuando se trata de realizar controles de calidad en piezas muy grandes que miden varios metros (o pies) y pesan miles de libras.
Los sistemas de control de calidad tradicionales, como las máquinas de medición por coordenadas (CMM), no pueden resolver estos desafíos de inspección ya que los cuellos de botella ocurren rápidamente debido a la falta de metrólogos calificados o al gran volumen de producción. Además, llevar piezas muy grandes a la CMM puede resultar engorroso, laborioso y simplemente imposible.
Para los fabricantes que producen piezas a temperaturas muy altas, los equipos de inspección también deben esperar para que los componentes se enfríen antes de evaluar su calidad. Esto puede obstaculizar los plazos y el rendimiento.
En el panorama competitivo actual, el tiempo lo es todo, especialmente cuando se trata del período crítico de una empresa para lanzar nuevos productos al mercado o entregar productos a un cliente B2B.
En el caso de aumentos repentinos de la demanda, la velocidad de producción también es importante. Es por eso que los proveedores de fabricación aditiva están invirtiendo en nuevos sistemas para respaldar la producción en masa. Sin embargo, la necesidad de velocidad también se aplica al control de calidad.
Ya sea que se trate de una CMM obstaculizada por las inspecciones o por la incapacidad de realizar inspecciones en línea, los fabricantes de aditivos necesitan enfoques de control de calidad más modernos para detectar las piezas defectuosas y las desviaciones antes de enviarlas.
Las tecnologías de medición 3D, incluidos los escáneres 3D portátiles y las CMM ópticas, se han convertido en una bendición para los proveedores de fabricación aditiva que buscan mitigar los desafíos de control de calidad antes mencionados y producir mejores piezas.
Portabilidad: Los técnicos de control de calidad pueden utilizar tecnologías de escaneado 3D directamente en el área de producción, donde sea que se requieran mediciones; componentes, especialmente los grandes, por lo tanto, no es necesario moverlos. Los escáneres 3D se pueden utilizar en cualquier entorno, independientemente de las variaciones de temperatura, del polvo y de otras condiciones adversas.
Exactitud: Los escáneres 3D proporcionan datos de alta resolución y calidad para evaluar mejor cualquier tipo de pieza, independientemente del tamaño, la complejidad, la geometría, el material y el acabado de la superficie. Por ejemplo, los escáneres 3D son ideales para inspeccionar la calidad de las piezas metálicas que acaban de imprimirse en 3D, incluso si todavía están calientes. Además, los componentes se pueden escanear en cualquier momento durante el proceso de impresión 3D.
Velocidad: Los tiempos de adquisición de datos rápidos significan que los equipos de control de calidad pueden escanear en 3D una gran parte en minutos en lugar de horas. Las mallas se pueden exportar sin problemas a impresión 3D o software CAD para análisis adicionales y cambios de diseño. Debido a que las piezas se pueden escanear mientras aún están calientes, los equipos logran ganancias sustanciales de productividad y aceleran el servicio de una empresa.
Las tecnologías de medición 3D, incluido el escáner HandySCAN 3D y MetraSCAN 3D, son soluciones populares que se utilizan en la fabricación aditiva.
Gracias a los escáneres 3D, los equipos de fabricación aditiva tienen la seguridad de que sus datos de medición 3D son fiables, repetibles y exactos. Esto es fundamental para las empresas que desean aprovechar los beneficios de la impresión 3D, al mismo tiempo que mantienen el nivel de calidad de las piezas que los clientes esperan.
Con los escáneres 3D portátiles, los ingenieros y técnicos de fabricación aditiva pueden escanear rápidamente piezas para inspecciones en línea, lo que ahorra sustancialmente los tiempos de inspección y acelera el rendimiento.
Cuando una pieza se imprime en 3D, ya sea en la etapa de creación de prototipos o en la etapa de control de calidad, se pueden adquirir y analizar mediciones de alta precisión para detectar desviaciones o problemas de diseño antes de comenzar la producción.
Los equipos de fabricación aditiva tienen la tranquilidad de que pueden basar sus decisiones de diseño y control de calidad en datos precisos, asegurando así que los productos finales cumplirán con los requisitos de calidad de los clientes. Además, los escáneres 3D permiten a los fabricantes inspeccionar diferentes piezas al mismo tiempo para aumentar las velocidades de control de calidad durante los ciclos de producción de alto volumen.
Cliente: Lincoln Electric Additive Solutions
Lincoln Electric Additive Solutions se especializa en la producción de piezas metálicas de gran formato mediante la fabricación aditiva.
El equipo utiliza distintos aceros, acero inoxidable, aleaciones níquel-hierro, níquel y níquel-aluminio-bronce para desarrollar prototipos y reemplazos de piezas metálicas. Sus clientes abarcan desde el sector aeroespacial hasta el de equipos pesados y el transporte.
Han estado utilizando el escáner HandySCAN 3D y la CMM óptica MetraSCAN 3D para determinar rápidamente las dimensiones y la calidad de las grandes piezas metálicas impresas en 3D al principio del proceso de fabricación. La empresa ha podido reducir los tiempos de inspección y los costosos errores de producción.
Mark Douglas, Gerente de Desarrollo Comercial de Lincoln Electric Additive Solutions, explica el tremendo valor que las tecnologías de escaneado 3D han aportado a su proceso de fabricación aditiva: “Tenemos la confianza de que cada pieza que sale por la puerta cumple con las expectativas del cliente.”