5 Retos de la línea de producción que pueden resolverse gracias a la impresión 3D

A continuación, examinamos la forma en la que estas ventajas afectan al núcleo de los procesos de fabricación: las líneas de producción. Para ello, identificamos cinco retos comunes que la AM puede contribuir a resolver.

El desgaste causado por la producción constante, la tensión inducida por la temperatura, las debilidades en los puntos de soldadura y los mecanismos multicomponente son factores que pueden dar lugar a que se vean comprometidas piezas esenciales de la línea de producción, tales como sujeciones, ventosas o plantillas (lo que puede dar lugar a problemas de calidad - consulte la sección 2) o a que fallen por completo. Los periodos de inactividad resultantes no programados, durante los que es necesario llevar a cabo reparaciones, pueden ser costosos y frustrantes.

Imprimir en 3D una pieza con una especificación de diseño diferente que reduzca el número de componentes individuales requeridos, fortalezca las estructuras susceptibles de rotura o modifique la topografía superficial puede reducir considerablemente las tasas de fallo. La impresión 3D ofrece la mejor alternativa cuando se aplica en un contexto de rediseño de “valor añadido” como este.

Asimismo, la impresión 3D de piezas esenciales de la línea de producción permite mitigar los riesgos asociados a la cadena de suministro (por ejemplo, la disponibilidad reducida por parte de los OEM) y reducir considerablemente los periodos de entrega de las piezas de mantenimiento, reparación y funcionamiento (MRO, por sus siglas en inglés). Esto también evita la necesidad de realizar pedidos de repuestos de gran volumen, cuyo almacenamiento puede resultar costoso. En lugar de esto, es posible imprimir mediante impresión 3D un volumen menor y con mayor variedad, así como almacenarse en las instalaciones.

La eliminación por completo de los productos defectuosos o garantizar que las tasas de desecho se encuentren dentro de unos límites de calidad aceptables es un objetivo universal para todos los fabricantes. Los defectos de los procesos, tales como los problemas o fallos de los productos que se producen durante las condiciones de producción estándar suponen una pérdida en materia de calidad, reputación y coste. Asimismo, hacen imposible contar con unos principios de fabricación ágiles.

Aunque el error humano (operarios de la línea de producción) puede ser un factor que contribuya a estas situaciones, los problemas de calidad de los productos suelen estar vinculados a la configuración de los equipos, el funcionamiento inadecuado de las herramientas y un mal rendimiento de los componentes de montaje. Este tipo de cuestiones pueden resolverse de forma ideal mediante impresión 3D, al mejorar las capacidades de manejo de los productos en los pasos clave del proceso de producción o al incrementar el rendimiento y coherencia de los componentes gracias al rediseño.

Cuando un componente falla de forma coherente u ofrece un rendimiento menor, la solución puede pasar por el rediseño para sacar partido a las ventajas que aporta la impresión 3D. Por ejemplo, un problema habitual con las ventosas tradicionales es que, en los puntos de montaje interno, se suelen producir fugas de aire. A medida que pasa el tiempo, esto puede dar lugar a que los productos se deslicen, lo que, a su vez, puede provocar problemas de calidad y mayores tasas de desecho. La impresión 3D permite crear canales complejos en estructuras únicas, lo que elimina la necesidad de contar con varios puntos de montaje, lo que a su vez reduce el riesgo de que se produzcan problemas de rendimiento que pueden traducirse en defectos.

Tal y como hemos mencionado anteriormente, una de las principales ventajas de la impresión 3D respecto a los procesos de fabricación tradicionales “sustractivos”, es que abre la posibilidad de desarrollar líneas de producción para piezas que, hasta ahora, no se consideraban prácticas o que, simplemente, no podían producirse, tanto por motivos de geometría como de composición de los materiales.

Por lo tanto, puede contribuir a resolver un problema considerable en todo lo relacionado con el desarrollo de líneas para productos o componentes nuevos y complejos. Mediante el uso de la impresión 3D, el desarrollo de herramientas personalizadas (un proceso que suele requerir mucho tiempo y que resulta problemático) puede llevarse a cabo, probarse e implementarse en un periodo de tiempo mucho más reducido. Merece la pena recordar que el prototipado rápido mediante impresión 3D conduce a este punto.

Esta ventaja clave también implica que, en muchos casos, no es necesario desarrollar nuevas líneas o secciones. Piense, por ejemplo, en las sujeciones con dedos: una pieza que tiene que sustituirse a menudo para adaptarse a lo cambios en la forma y tamaño del producto. Imprimir estos elementos en 3D como alternativa, con un material más flexible y con un diseño más amplio puede permitir mejorar las capacidades de aceptación del producto, sin que se vea afecta la precisión o el rendimiento de la sujeción. Además de minimizar la inversión necesaria, también mejora la capacidad de los fabricantes para adaptarse a las demandas cambiantes de los clientes.

1 de cada 6 fabricantes en Reino Unido indican que alguno de sus empleados ha sufrido lesiones desde 2012. De hecho, en el periodo 2015/2016, se perdieron 300.000 días de trabajo debido a este problema. Se trata de una estadística nacional que refleja un problema global.

Los operaciones de procesos, maquinaria o de las instalaciones son especialmente susceptibles a las lesiones y se estima que están expuestos a un riesgo de trastornos musculoesqueléticos hasta un 40 % superior al del resto de trabajadores. Levantar y mover equipos y piezas pesados, el uso de herramientas específicas o pasar periodos prolongados en posturas dolorosas o que generan cansancio son motivos que pueden dar lugar a que se produzcan lesiones.

Por lo tanto, encontrar formas para conseguir que los equipos de la línea de producción sean más ligeros, seguros y fáciles de utilizar resulta prioritario.

Aunque puede que la impresión 3D Industrial no sea la primera opción que venga a la mente para hacer frente a este tipo de cuestiones, puede ser la opción ideal en muchos sentidos. Desde la simplificación de la complejidad de las piezas para mejorar el manejo ergonómico, hasta la facilitación de la estructuras internas (que no puede crearse con otra tecnología) que distribuyen la resistencia para mejorar el rendimiento de los componentes al mismo tiempo que se reduce el peso general, la impresión 3D industrial ya genera un impacto significativo sobre las estrategias en materia de salud y seguridad a nivel global.

La impresión 3D también proporciona un método rentable para generar herramientas de simulación para evaluar el riesgo potencial, por ejemplo, de líneas de producción de líneas propuestas, de forma rápida y precisa, con el fin de analizar el riesgo de manejo, el espacio de contacto y la eficiencia en materia ergonómica.

En una economía competitiva global, en la que los consumidores demandan precios bajos, una elevada calidad y, a menudo, productos altamente diferenciados, la mejora de los ciclos de producción y desarrollo de productos para reducir el tiempo de comercialización se ha convertido en una ambición universal en el ámbito de la fabricación.

Por lo tanto, resulta esencial maximizar la eficiencia de la línea de producción. Este documento ya ha destacado algunas de las ventajas más importantes y relevantes de la fabricación aditiva en lo relativo a este objetivo. Para cumplirlo, se requieren componentes de montaje y equipos adaptables que puedan adaptarse a gamas de productos en constante evolución, así como piezas que puedan producirse y sustituirse mediante impresión 3D en poco tiempo y que permitan reducir considerablemente los periodos de inactividad.

Sin embargo, la fabricación aditiva es más significativa en todo lo relacionado con su potencial para resolver y mejorar la ergonomía de los componentes. La posibilidad de que las fijaciones, plantillas, soportes, sujeciones y boquillas puedan volver a diseñarse y desarrollarse empleando una amplia gama de materiales para que sean más ligeros, fáciles de utilizar, más duraderos y puedan implementarse con mayor rapidez tiene implicaciones importantes para garantizar la agilidad de los ciclos de producción.