FABRICACIÓN 3D

Fabricación 3D: del diseño digital a la línea de producción

La fabricación 3D expande y amplía el diseño digital, lo que permite que se utilice en todo el flujo de trabajo de fabricación.

Un hombre de rodillas junto a una gran impresora 3D sujeta un panel de control.
Un hombre que sostiene un panel de control está de rodillas junto a una gran impresora 3D

¿Qué es la fabricación 3D?

La fabricación 3D es el arte y la ciencia de construir algo con diseño y producción digitales en 3D en cada paso, desde el primer concepto hasta el resultado final de la línea de producción.

Laboratorio de CNC en Diablo Valley College en Pleasant Hill, California. Estudiantes y profesores trabajan con Fusion 360.
Profesores y estudiantes trabajan con Autodesk Fusion en el laboratorio de CNC en Diablo Valley College en Pleasant Hill, California

El proceso de fabricación 3D

La tecnología de fabricación 3D comienza con el diseño digital de un producto u objeto en software de fabricación 3D. El programa actúa como la única fuente de información de todo el proceso de fabricación. A medida que los ingenieros y los diseñadores iteran y perfeccionan el diseño, se conecta con los dispositivos de la línea de ensamblaje como impresoras 3D para mantener el proceso en marcha y dar a los fabricantes la libertad de experimentar.

Por ejemplo, cuando un diseñador envía un diseño a una impresora 3D, las instrucciones para aplicar capas proceden directamente del modelo 3D de una plataforma de software de estilo CAD. El software de preparación de construcción separa el modelo 3D en capas que el dispositivo aplicará a la construcción. Los datos abarcan eficazmente las coordenadas digitales enviadas a un cabezal de impresión, una boquilla o un extrusor.

Los datos proceden directamente de la representación 3D del diseño, que afecta a todas las partes del proceso de fabricación.

La fabricación tradicional que utiliza tornos o fresas es un proceso sustractivo que elimina gradualmente material de una pieza sin forma de madera, metal, plástico, etc. para llegar al diseño previsto.

La incorporación de cambios de diseño es compleja, estática y costosa cuando se utilizan procesos sustractivos tradicionales. En cambio, la fabricación 3D puede producir un objeto nuevo cada vez. Se puede implementar en cualquier escala necesaria para realizar cambios, o puede crear rápidamente prototipos o probar cambios en los proyectos fuera de los flujos de trabajo principales.

El software de fabricación 3D ha encontrado un hogar natural en varias industrias y sectores, como la automoción, el sector aeroespacial, la defensa, la medicina y muchos más.

El software de fabricación 3D también hace que los artefactos de procesamiento sean más baratos, lo que reduce los costes generales en sectores como el petróleo y el gas o la ingeniería mecánica. Como su capacidad se puede adaptar a fabricar tan solo un producto (o innumerables variaciones físicas del mismo producto), ofrece propiedades de personalización únicas perfectas para los sectores de salud y dispositivos médicos.

Tipos de fabricación 3D

En la fabricación se utilizan varios tipos de fabricación aditiva, o impresión 3D, entre los que se incluyen:

Extrusión

Un trozo de hilo termoplástico se desenrolla de una bobina y pasa por un extrusor (un instrumento similar al cabezal de impresión de una impresora de inyección de tinta de consumo) que calienta el material para aplicarlo en la estructura, una capa plana cada vez.

 

Polimerización VAT

Con aplicaciones y salidas similares a los métodos de extrusión, la polimerización VAT utiliza resinas líquidas calentadas mediante una luz concentrada ultravioleta o láser que convierte el material en plástico duro donde toca la resina y forma la siguiente capa de la estructura.

 

Fusión de lecho de polvo

La fusión de lecho de polvo aplica calor o luz para solidificar un material en polvo en el producto final. Esto permite obtener geometrías más detalladas que son más precisas para modelos 3D complejos.

 

Inyección de material

Como sugiere el nombre, la inyección de material "proyecta un chorro" de material en la superficie de construcción o en la capa anterior directamente a través de una boquilla. Es uno de los pocos procesos de fabricación 3D en los que se aplican varios materiales simultáneamente, aunque está limitado por las entradas de material posibles y la resistencia del material final.

 

Inyección de aglutinante

La inyección de aglutinante también utiliza material en polvo. Sin embargo, en lugar de aplicar el polvo al objeto a través de inyección o endurecimiento, lo extiende sobre el objeto y un agente aglutinante líquido añadido a cada capa garantiza la mejor adherencia posible con la siguiente capa.

 

Deposición de energía dirigida

La deposición de energía dirigida se utiliza principalmente para metales y es el proceso que tiene más elementos en común con la soldadura tradicional. El metal en polvo o en forma de alambre se deposita en la estructura y se fusiona en una forma sólida mediante una fuente de energía alta, como un láser.

 

Software de Autodesk para fabricación 3D

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Empresas que crean con fabricación 3D

Renderización de un prototipo de casa impreso en 3D.

HABITAT FOR HUMANITY

Transformación del paisaje residencial

Casa impresa en 3D de Habitat for Humanity como prototipo para futuras iniciativas de vivienda asequible. Con la potencia de la fabricación 3D, estas viviendas se pueden construir con una velocidad y eficacia sin precedentes.

 


Imagen por gentileza de Habitat for Humanity

Concepto digital de habitáculos construidos en Marte mediante impresión 3D y materiales locales.

AI SPACEFACTORY

Descubrimiento de procesos de construcción sostenibles

Utilizar materiales locales para construir hábitats en otros planetas ha sido desde hace mucho una aspiración de exploración extraplanetaria. Ahora, una empresa que fabrica estructuras en 3D podría haber descifrado el código.

 


Imagen por gentileza de AI SpaceFactory

Una bicicleta dentro de un almacén.

DELFAST

Aceleración del ciclo de producción

Delfast, aprovechando el software de fabricación en 3D, revolucionó su proceso de producción de bicicletas mediante la práctica eliminación de la necesidad de crear prototipos. Realizó simulaciones para comprobar la seguridad de las bicicletas y redujo su ciclo de producción de un año a tres meses.

 


Imagen por gentileza de Delfast

Recursos de fabricación 3D

En esta sesión de Autodesk University, se muestra cómo utilizar Autodesk Fusion para llevar un diseño desde el concepto inicial hasta un prototipo fabricado en 3D.

 

El reacondicionamiento de interfaces para dispositivos existentes está al alcance de un principiante que utiliza este proyecto. Basta con escanear en 3D la herramienta, utilizar el diseño 3D para remodelar la interfaz (como un interruptor de lámpara) y producir las piezas necesarias con impresión 3D.

 

La fabricación 3D se está acelerando en todos los sectores del planeta. Vea qué cambios se están produciendo y cómo las empresas de fabricación pueden estar listas para ellos.

 

Preguntas frecuentes sobre la fabricación 3D

¿La impresión 3D se considera fabricación?

Absolutamente, y en múltiples sentidos, también es un proceso de fabricación (inglés) mejor que muchos métodos tradicionales.

 

La fabricación 3D abrirá posibilidades de realizar tiradas pequeñas, democratizará la fabricación en los negocios de producción artesanal y permitirá la personalización masiva de productos y la creación rápida de prototipos (inglés) que sería imposible mediante los métodos de fabricación tradicionales.

¿Cuál es la diferencia entre la impresión 3D y la fabricación 3D?

La impresión 3D hace referencia a la producción de una geometría mediante software de fabricación 3D y un dispositivo de fabricación aditiva o una impresora 3D.

 

La fabricación 3D tiene un alcance adicional y se refiere al uso de plataformas de fabricación digitales durante todo el proceso, desde el concepto y el diseño hasta la producción del objeto físico.

¿Qué sectores utilizan la fabricación 3D?

Los sectores de fabricación en los que el tiempo de producción, el coste, el rendimiento o cualquier combinación de estos elementos son de vital importancia ya han adoptado ampliamente la fabricación 3D.

 

Los sectores aeroespacial y de automoción (inglés) la utilizan para que las piezas y los componentes sean más ligeros, tengan un mejor rendimiento o se produzcan de forma más sostenible.

 

La fabricación 3D se utiliza en ingeniería, exploración de petróleo, gas y minería, y diseño de maquinaria para realizar cambios en los procesos o productos de manera económica y rápida, sin interrupciones.

 

Por último, los sectores que se benefician del diseño personalizado, como la moda y los dispositivos médicos, pueden llegar a más usuarios de manera más rentable con la fabricación 3D, ya que los diseñadores pueden cambiar un objeto de forma incremental para una gran cantidad de iteraciones.