AM Forum Berlin 2023: ¿Cómo utilizar la impresión 3D para obtener una ventaja competitiva? Información de SLM Solutions, Bosch, Weidmüller Interface y Weisser Bobbin

AM Forum Berlin 2023 tuvo como tema general la fabricación aditiva en un mundo VUCA. ¿Qué es un mundo VUCA, te preguntarás? Se caracteriza por la volatilidad, la incertidumbre, la complejidad y la ambigüedad.

Varios oradores abordaron la cuestión de cómo la impresión 3D industrial puede proporcionar una ventaja competitiva, desde proveedores de sistemas AM de vanguardia hasta una empresa con más de 170 años de experiencia en fabricación.

Las asociaciones son el núcleo de este enfoque, y el AM Forum Berlín 2023 ilustró este punto invitando a los líderes de la impresión 3D a compartir escenario con empresas que ponen a trabajar la fabricación aditiva. Sam O'Leary, director ejecutivo de SLM Solutions, resumió el enfoque y afirmó: "Si no se asocia o no permite la integración, lo que queda es una pieza de tecnología aislada y realmente interesante".

Este artículo, de nuestra serie de ideas del AM Forum Berlin 2023, analiza varias de estas empresas y cómo se puede utilizar la fabricación aditiva con métodos más tradicionales.

Soluciones SLM y fabricación aditiva en Bosch

En medio de la creciente ola de avances tecnológicos, la adopción de la impresión 3D como una ventaja competitiva clave en la industria ya no es una novedad sino una necesidad. Esta premisa se subrayó cuando el moderador del AM Forum Berlin 2023, Sven Krause, de SK Consulting, invitó a dos veteranos de la industria a discutir sus esfuerzos de colaboración para impulsar este cambio. El dúo estaba formado por el Dr. Kai Kuhlmann, director técnico de funciones técnicas de Powertrain Solutions, Robert Bosch y Sam O'Leary, director ejecutivo de SLM Solutions.

La incursión de Bosch en la fabricación aditiva no debería ser una sorpresa. Sin embargo, su alianza productiva con SLM Solutions, un reconocido desarrollador y facilitador de tecnología, ha tenido el impacto más profundo.

Al abrir la conversación, O'Leary declaró que la misión de SLM Solutions era "cambiar el futuro de la fabricación para siempre". Más que mera retórica, argumentó que esta transformación sólo es factible a través de “asociaciones profundamente arraigadas, asociaciones que fomenten la innovación, eliminen barreras y, simplemente, asociaciones que simplemente generen resultados”.

La tarea de SLM es potenciar el cambio industrial. "Nuestro propósito es ofrecer lo que se necesita para permitir esta transformación industrial", explicó O'Leary. Esto se traduce en una búsqueda constante de reducción de costos, calidad sin concesiones y rendimiento superior.

Sin embargo, O'Leary advirtió que la mejor tecnología y los casos de uso ejemplares son sólo una parte de la ecuación. El catalizador clave, propuso, reside en un cambio más profundo: alianzas sólidas que faciliten un futuro simbiótico.

Oportunamente, la asociación de SLM con Bosch es un testimonio de este enfoque integrado. La alianza enfatiza la integración de la tecnología de SLM en procesos de producción existentes y bien establecidos, alineándose con su objetivo de producción industrial integral. La colaboración también significa un creciente reconocimiento en toda la industria de que la fabricación aditiva no es simplemente deseable sino una solución esencial a los desafíos globales de fabricación.

En el ecosistema en expansión de Bosch, con más de 400.000 asociados en todo el mundo, la división Powertrain Solutions forma una parte sólida del sector empresarial de soluciones de movilidad. Nuremberg es un centro de fabricación aditiva para Bosch, y el Dr. Kuhlmann describió una operación creciente y eficiente. Durante la última década, este sitio se ha convertido en el hogar de cinco máquinas de impresión 3D de metal. La sede de Nuremberg, afirma, no es una mera imprenta. Supervisa toda la cadena del proceso, desde la impresión 3D hasta el mecanizado y el fresado, incluido el tratamiento térmico.

Al manejar aplicaciones internas en Bosch, la división completa más de 300 proyectos al año, produciendo más de 2000 piezas, algunas en pequeñas series de más de 200. Como enfatizó el Dr. Kuhlmann, la trayectoria es de crecimiento constante y aumento de la productividad, equilibrado con la reducción de costos. .

Sin embargo, el éxito de Bosch no está exento de desafíos. Una cuestión clave podría caracterizarse como una situación sin salida: la necesidad de nuevas máquinas para generar negocios frente a la necesidad de que las empresas inviertan en nuevas máquinas. Este enfrentamiento necesita un gran avance, un enfoque diferente para utilizar la fabricación aditiva, no como una alternativa sino como una ventaja decisiva, para mejorar el rendimiento del producto y controlar los costos.

Para Bosch, el paso de estar impulsado por la tecnología a estar centrado en el producto es un salto significativo. La atención ya no se centra únicamente en la naturaleza rápida y flexible de la tecnología AM, sino también en las ventajas que puede ofrecer a los productos. La nueva mentalidad ha mostrado resultados prometedores, especialmente teniendo en cuenta la importancia de la calidad en la industria automotriz. Bosch no puede permitirse el lujo de probar cada uno con el volumen de piezas producidas. Esta situación ha puesto de relieve los procesos fiables y reproducibles y la necesidad de comprender si una pieza es buena o mala al final de la producción.

Para garantizar la calidad, el equipo de Núremberg ha estado compartiendo las ventajas de la tecnología dentro de Bosch, acumulando conocimientos y compartiendo historias de éxito. Como señaló el Dr. Kuhlmann, satisfacer las expectativas del sector automovilístico en cuanto a calidad y control de costes requiere algo más que producir los productos adecuados. También requiere una comprensión de la organización del taller y el papel cada vez mayor de la automatización.

El viaje de Bosch comenzó siendo pequeño, pero está previsto que se haga grande. La estimación actual del Dr. Kuhlmann sugiere que las máquinas de generaciones anteriores seguirán impulsando la pseudoproducción, una etapa intermedia entre la creación de prototipos y la producción en masa. Sin embargo, Bosch debe hacer la transición a máquinas altamente productivas y rentables, como las ofertas SLM de próxima generación, para llegar a la última etapa: la producción en serie.

El Dr. Kuhlmann destacó la importancia de las asociaciones estratégicas en este esfuerzo, insinuando una alianza profunda con SLM Solutions. Estas colaboraciones, dio a entender, proporcionarán la clave para desbloquear la siguiente etapa en el viaje de AM de Bosch, para aumentar la productividad, controlar los procesos y satisfacer las expectativas tanto internas como de los clientes.

A pesar de los desafíos, el Dr. Kuhlmann confía en que la fabricación aditiva cambiará las reglas del juego para Bosch. Esperar un volumen creciente, precios competitivos y procesos confiables lo hace ver el futuro con optimismo. Sostiene que aprovechar el diseño de fabricación aditiva proporcionará una ventaja competitiva decisiva en el rendimiento del producto y el costo unitario.

"El rendimiento del producto es clave para cruzar el abismo", dijo el Dr. Kuhlmann, indicando un momento decisivo en el viaje de fabricación aditiva de la empresa.

Reducir los costos de producción con la impresión 3D: conocimientos de la industria de conectores eléctricos

Reducir los costos de producción manteniendo la integridad del producto es un tema cada vez más apremiante dentro de la industria de la impresión 3D. “La innovación es algo más que el proceso de fabricación; también abarca el desafío de cumplir con los estándares y certificaciones establecidos de la industria”, señaló el Dr. Simon Althoff, director del Centro de Competencia de Conectividad Inteligente de Weidmüller Interface, durante un discurso de apertura del AM Forum 2023 sobre la reducción de los costos de producción en la industria de conectores eléctricos.

A modo de contexto, los conectores eléctricos (esencialmente, dispositivos que transmiten electricidad de una fuente a un dispositivo) se utilizan ampliamente en varios sectores. Su fabricación es una industria de miles de millones de euros, y algunas otras empresas producen conectores eléctricos y productos de gabinetes similares. Los conectores cumplen cuatro funciones principales: proteger, asegurar, aislar y conducir electricidad. Deben ser resistentes a elementos como el agua y el polvo, lo suficientemente robustos para permanecer en su lugar y tener el aislamiento adecuado para su seguridad y funcionalidad.

Durante su presentación, el Dr. Althoff subrayó el doble papel de la industria de conectores eléctricos: no sólo vender un producto sino también “el honor de los certificados”. Las normas, estandarizaciones y certificaciones de la industria desempeñan un papel crucial, pero también pueden crear tensión con la agilidad de la impresión 3D. "Es una cuestión de confianza", observó el Dr. Althoff. “La fabricación aditiva es una tecnología de producción adecuada y valiosa, pero nuestros clientes no solo compran un producto. Están comprando el producto con los certificados”.

A pesar de sus beneficios, la fabricación aditiva, como señaló el Dr. Althoff, tiene dificultades para navegar en un intrincado panorama de certificaciones y estándares industriales. Las extensas pruebas de certificación representan un coste importante. Las pruebas de inflamabilidad, por ejemplo, son esenciales para garantizar que los componentes no conviertan los armarios en chimeneas proverbiales. Para ello, AM ha aportado soluciones en piezas plásticas ignífugas.

¿Cómo escalar la impresión 3D?

En la adopción de la impresión 3D industrial, se debe lograr un equilibrio matizado entre tecnología y tradición. La fabricación aditiva ofrece un enfoque transformador para producir artículos como conectores eléctricos, incluidos productos de baja tirada que tradicionalmente serían antieconómicos debido a la extensa mano de obra involucrada.

“Tenemos máquinas de moldeo por inyección automatizadas que producen 24 horas al día, 7 días a la semana”, explicó el Dr. Althoff, “también tenemos productos de menor tirada. Para conectores 300-400, no podemos fabricarlos [con moldeo por inyección], pero el cliente lo espera. Por lo tanto, buscamos la fabricación aditiva como solución para nuestros productos de baja tirada”.

La impresión 3D podría aliviar los puntos débiles de la fabricación de componentes especializados, reduciendo tiempo y costos y al mismo tiempo ofreciendo la calidad y los estándares necesarios para productos de grado industrial.

Sin embargo, la transición a la fabricación aditiva no está exenta de obstáculos. Según el Dr. Althoff, el desafío particular de la industria reside en el posprocesamiento. “Tenemos la tecnología y las máquinas disponibles; También tenemos producción seria disponible”, reconoció. "Pero al final nos falta posprocesamiento industrial".

Y luego está la cuestión de la certificación. Los productos fabricados de esta manera deben cumplir estándares y regulaciones estrictos, siendo el punto de referencia "dorado" el certificado UL. Y aquí está el quid de la cuestión. Como dijo el Dr. Althoff: "Es una cuestión de confianza".

Ingresa el Dr. Starnecker, director ejecutivo de Weisser Spulenkörper, una empresa de moldeo por inyección que explora con entusiasmo las posibilidades de la fabricación aditiva. Pueden producir a costos más bajos que el moldeo por inyección de plástico para volúmenes de menos de 10.000 piezas y menos de un centímetro cúbico.

Como destacó el Dr. Starnecker, esta flexibilidad es "la cuarta dimensión de la producción". Esto abarca la libertad de diseño, la capacidad de iterar más rápidamente durante la fase de desarrollo y la variabilidad en la cantidad de piezas producidas.

En particular, Weisser Spulenkörper ya produce piezas funcionales de alta calidad mediante fabricación aditiva. La atención se centra en "al menos tan bueno como el modelo tradicional", pero hay ambición de más, un paso significativo hacia la "fabricación aditiva industrial".

Un cambio en el moldeo por inyección

El Dr. Starnecker explica que se está produciendo un cambio en las normas de la industria del moldeo por inyección. Los costes que oscilan entre 50.000 y 300.000 euros plantean barreras importantes para los fabricantes, especialmente cuando la recepción en el mercado de un nuevo producto es incierta. La disrupción fundamental –la capacidad de producir, probar e introducir nuevos productos en el mercado con un riesgo financiero limitado– ejemplifica la promesa de la fabricación aditiva. “[Los clientes] ni siquiera saben si el mercado se recuperará. Tienen la idea de que podría mejorar y dicen que está bien, lo producimos de forma aditiva... y en el momento en que el mercado se recupera, estamos contentos porque podemos producir más piezas”, explica el Dr. Starnecker.

El Dr. Starnecker identifica un nicho en el que la fabricación aditiva podría sobresalir, no produciendo millones de artículos idénticos, sino en "esos 600 productos en los que sólo se tiene una cantidad inferior a 10.000 piezas al año". Este punto óptimo, donde la personalización y el bajo volumen pueden coexistir económicamente, también podría reducir significativamente los costos de almacenamiento y el capital invertido en los moldes.

Además, la promesa de la tecnología va más allá del simple ahorro de costos. Cada una de las “10.000 piezas” podría ser un artículo único y ofrecer una personalización y complejidad del producto incomparables.

El Dr. Starnecker enfatiza que es fundamental generar confianza en la fabricación aditiva y establecerla como un proceso industrial confiable y repetible. Si se puede fomentar esa confianza, cree que la fabricación aditiva puede responder a los desafíos económicos y de sostenibilidad. “Necesitamos más confianza en la comunidad y la industria”, antes de concluir con un llamado a “¡dejar el patio de recreo y ponerse serios!”

AM Forum regresa a Berlín en 2024. Más información está disponible aquí.

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Michael Petch es el editor jefe de 3DPI y autor de varios libros sobre impresión 3D. Es un orador principal habitual en conferencias de tecnología donde ha realizado presentaciones como la impresión 3D con grafeno y cerámica y el uso de la tecnología para mejorar la seguridad alimentaria. Michael está más interesado en la ciencia detrás de la tecnología emergente y las implicaciones económicas y sociales que la acompañan.