Fabricación Aditiva, ¿Qué aporta a la industria y de qué manera?

INTRODUCCIÓN

Durante los últimos años, las tecnolo­gías de fabricación aditiva se están volvien­do cada vez más relevantes en la industria, dado que el objetivo de las empresas que utilizan esta nueva tecnología de fabrica­ción es incrementar el valor agregado a sus clientes a la vez que aumentar la eficiencia, tanto de los propios componentes o siste­mas que comercializa como en los procesos de fabricación de los mismos.

La fabricación aditiva genera un gran impacto en el diseño de componentes que con fabricación tradicional era imposible de generar, aportando libertad a la hora de crear nuevas formas. Esta libertad en el diseño permite optimizar las formas in­crementando el rendimiento de las mis­mas de manera considerable.

Las ventajas de este nuevo proceso son considerables, pero… ¿cuál es la con­trapartida?

En primer lugar, es un proceso de fabricación novedoso, por lo que el co­nocimiento y la experiencia en el mismo es relativamente baja. Por otro lado, las materias primas son completamente di­ferentes a las utilizadas en métodos de fabricación tradicionales. Por último, la maquinaria empleada para este proceso de fabricación está todavía en fase de de­sarrollo y cambio constante.

Precisamente por estas razones, se vuelve imperioso/imprescindible recurrir a sistemas que ayuden a despejar dudas acerca de los posibles problemas durante la producción, así como la deformación de la pieza, efectos térmicos, necesidad de elementos adicionales (qué soportes, orientación óptima …), y otras pregun­tas más que nos plantearemos a la hora de implementar esta tecnología como un nuevo proceso de fabricación en nuestras empresas.

 

¿CÓMO AFRONTAR EL DESCONOCIMIENTO DE ESTE NUEVO PROCESO?

Fig. 1: Altair Inspire ayuda al usuario a encontrar la posición óptima de la pieza para la Fabricación Aditiva

Los sistemas de simulación ofrecen respuestas a las anteriores preguntas de forma rápida y con suficiente precisión.

La idea de estos sistemas es permitir al usuario definir todas y cada una de las variables de configuración que intervie­nen en el proceso y realizar así una simu­lación numérica (utilizando el MEF o MVF) que nos consentirá evaluar la calidad de la pieza impresa, la aparición de defectos de fabricación y la deformación en rela­ción a la pieza diseñada después del pro­ceso de fabricación aditiva. Además, estos sistemas están diseñados para asistir al usuario en la toma de decisiones en lo que respecta a la orientación optima de im­presión, posicionamiento de soportes, tipo de soporte a utilizar y layout de la pieza en la cama de impresión.

Un ejemplo de estos sistemas lo vere­mos en Altair Inspire desarrollada por la empresa Altair.

El software Altair Inspire es una solu­ción de optimización topología y de dise­ño generativo potente y fácil de usar para ingenieros de diseño. Mejora el proceso de desarrollo conceptual, al permitir que el diseño basado en simulación incremente la eficiencia, la solidez y la capacidad de fabricación del producto, reduciendo así costes, tiempos de desarrollo, consumo de material y peso del producto.

La nueva versión de Altair Inspire in­cluye un módulo específico para el trata­miento del proceso de fabricación aditiva.

Este nuevo módulo permitirá al usua­rio, una vez creado el primer diseño con­ceptual, comenzar a analizar la orienta­ción óptima de impresión, generar los soportes e incluso exportar los ficheros necesarios para su impresión.

 

¿CÓMO FUNCIONAN LOS SISTEMAS DE SIMULACIÓN?

Las aplicaciones de simulación nos acompañarán en el diseño de mejores productos, más optimizados y de mejor calidad desde el inicio.

Fig. 2: Pieza en aluminio preparada para imprimir en 3D generada mediante Altair Inspire

A través de herramientas de optimiza­ción topológica, generaremos diseños que se adaptan no solo a los requerimientos estruc­turales, sino también a los de fabricación.

Una vez definido el diseño conceptual, podremos comenzar de una forma muy simple a definir el proceso de fabricación aditiva, empezando por la selección de la máquina que utilizaremos; esto, nos per­mitirá definir el volumen máximo de im­presión.

Estos tipos de sistemas de Simulación, como Altair Inspire, incluyen herramientas que nos permiten evaluar en tiempo real la cantidad de soportes adicionales que necesitaremos a medida que cambiemos la orientación de la pieza; de tal forma podremos balancear el coste de material, el tiempo de impresión, las necesidades de post-proceso y la calidad de la pieza im­presa en muy pocos segundos.

Una vez definida la orientación, podre­mos determinar el tipo de soporte a utilizar en caso de que sea necesario una mayor rigidez para evitar excesivas deformaciones de la pieza o un mayor índice de conduc­tividad térmica para disipar calor de zonas muy masivas de nuestra geometría.

Llegados a este punto, el diseño del proceso está acabado, y solo queda veri­ficar – mediante la simulación – el funcio­namiento del mismo.

La simulación nos mostrará, de mane­ra gráfica, la efectividad de la orientación y los soportes, la eficacia de los mismos para evacuar el calor y evitar deforma­ción en el componente y la aparición de posibles tensiones residuales que puedan afectar o dañar la pieza.

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