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Razones para imprimir jigs y fixtures en 3D

Zulay Esparza 05/06/2023

Producir más, aumentar la calidad, disminuir las lesiones relacionadas con el trabajo y reducir costos son solo algunos de los retos a los que se enfrentan los directores y/o gerentes de ingeniería de fabricación o de producción. Pero ¿se pueden resolver especialmente cuando los recursos siempre son ajustados?

En este blog te mostrare como es posible encontrar una solución, pero para lograrlo necesitaras una estrategia especifica que desafía lo establecido. Se cambiar la manera de pensar acerca de los herramentales (Jigs & Fixtures) que se utilizan dentro de la planta de producción.

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Todos los procesos de fabricación utilizan guías, fijaciones y otros herramentales para fabricar productos. Son un elemento indispensable del proceso de producción. El problema es que muchos fabricantes cuentan con herramentales compuestas de partes metálicas, atornilladas y/o soldadas. ¿Qué pasaría si te digo que ya podemos fabricar estas piezas de diferente y mejor manera? Antes de entrar en detalles, echemos un vistazo al planteamiento actual en torno a los herramentales de producción. Frecuentemente para manufacturar dichas piezas es necesario considerar la cantidad que tenemos que realizar ya que derivado a esto podemos salirnos del presupuesto por pieza. Adicional a eso se requiere de operadores calificados y diseños específicos que se ajusten a la fabricación sustractiva, la cual tiene mucho desperdicio de material.

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Si consideramos que este contexto actual de los herramentales es lo que podría mermar la producción completa lo ideal será buscar nuevas maneras de fabricarlos y es aquí donde viene nuestra sugerencia: la manufactura aditiva. Estas son nuestras razones principales para invitarte a cambiar el paradigma.

Materiales de alto rendimiento

El uso de materiales mecanizados, como el aluminio, para sujetar el dispositivo de montaje puede dañar, rayar o generar otros daños a los productos sensibles.  La tecnología FDM tiene una diversa gama de materiales, como termoplásticos y polímeros, que cumple con los requerimientos para los herramentales. Los materiales ABS y ASA son perfectos para muchas aplicaciones de utillaje en las que no se dan grandes cargas. El elastómero FDM® TPU 92A es la opción perfecta para máscaras de pintura flexibles conformadas. Para aplicaciones más exigentes, materiales como el FDM Nylon 12CF™ (fibra de carbono), las resinas PEI ULTEM™ y los materiales Antero™ basados en PEKK son lo ideal por su resistencia a las sustancias químicas y mecánica. El material Diran™ 410MF07 es un polímero a base de nylon que se distingue por su acabado superficial resbaladizo, duro y a la vez suave ideal cuando se requiere que se deslice el herramental y la pieza sujeta. Claro que sabemos que siempre habrá aplicaciones que requieran el uso del metal pero si hacemos un pensamiento a fondo muchos de los herramentales que utilizamos hoy en día pueden comenzar a fabricarse con otro tipo de materiales.

Reducción del plazo de entrega

Los herramentales impresos en 3D pueden fabricarse mucho más rápido que los herramentales hechos de la manera convencional. La impresión 3D evita las demoras típicas relacionadas con la subcontratación o con la acumulación de pedidos en el taller de mecanizado. Quienes han adoptado el uso de la fabricación aditiva para herramentales han experimentado una reducción en el tiempo de producción de entre el 80% y el 90%. Esto es especialmente significativo cuando alguna se rompe e interrumpe la producción o cuando es necesario dotar de herramentales una nueva línea de producción ya que se pueden imprimir herramentales de un día para otro. Con la impresión 3D puedes crear iteraciones del diseño de tu herramental con mucha más eficacia. Se manda a imprimir, se prueba y si necesita cambios, se revisa el diseño CAD y se imprime nuevamente. Las impresoras 3D también aceleran el reemplazo de componentes MRO específicos y pueden mantener las líneas de producción en funcionamiento.

 

Exponencialmente más rentable

Al examinar el valor de la fabricación aditiva, es útil desglosar el costo de crear jigs y fixtures a través de un taller de maquinado tradicional.

Para comenzar se requiere equipos de fabricación de metal, así como empleados calificados para operarlos, también se deben generar dibujos en 2D para comunicar las tolerancias críticas. Adicional a esto, si se produce fuera del sitio, el tiempo y los costos de transporte aumentan los costos generales.

Por otra parte, hay que considerar los constantes cambios de ingeniera dentro de las líneas de producción que tienen un costo individual y incurren en el presupuesto final del proyecto.

En comparación con la manufactura aditiva de estos herramentales, hemos descubierto que el ahorro es significativo. Stratasys a través de caso de estudio de Oreck Corporation nos mostró que redujo los costos de producción en un 78 % de accesorios de ensamblaje. La impresión 3D les permitió crear sus fixtures internamente, así como reemplazar rápidamente los que se dañaban en el proceso de ensamblaje para continuar con la producción.

Cambios rápidos

Como se señaló anteriormente, la impresión 3D permite cambios rápidos en la línea de montaje. Esto permite a los fabricantes capitalizar los cambios dinámicos en los componentes y procesos, mejorar la eficiencia de los ciclos de vida más cortos de los productos actuales y aprovechar las oportunidades del mercado.

A las piezas impresas en 3D se les pueden agregar componentes tales como clamps, sensores, fijadores, pines, insertos metálicos, bujes o cualquier componente externo. En ocasiones, partes críticas o de mayor desgaste se fabrican mediante metales o CNC y se insertan o incrustan en la parte plástica. Esto permite mucha libertad en el diseño de las herramientas.

Además, es necesario hablar sobre la libertad del diseño, la manufactura aditiva permite crear herramentales con geometrías complejas y personalizadas pensando en la ergonomía y uso que el usuario les dará.

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Podemos concluir en que ya sea que se busque crear fijaciones para la medición de calidad, dispositivos de prueba, calibradores de piezas, componentes MRO, medidores de ajuste, dispositivos de sujeción, fijaciones de montaje, herramientas de alineación, fijaciones de fresado, guías de taladro y corte, sujesores de robot, herramientas de control/ajuste, máscaras de pintura, la impresión 3D casi siempre va a ganar respecto a métodos tradicionales de fabricación.

La fabricación aditiva es simplemente la herramienta adecuada para las empresas que no quieren correr el riesgo de quedarse atrás en la era emergente de la fabricación digital. Te invitamos a descargar la guía de jigs & fixtures impresos en 3D para la planta de producción y conocer más del tema.

Zulay Esparza 05/06/2023
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