Colocación de impresoras en plantas: en toda nuestra empresa
Los recientes avances en materiales y hardware de impresión 3D están creando oportunidades para transformar la forma en que operan los fabricantes y piensan los ingenieros. Al ser uno de los pioneros en la adopción de la impresión 3D a nivel mundial, estamos utilizando esta tecnología para impulsar el ahorro de costos, reducir el tiempo de comercialización y desarrollar productos de manera más eficiente.
Autores:
Mark Savage, ingeniero principal de Desarrollo, Fabricación Aditiva
Robert F. Zubrickie, ingeniero de fabricación, Centro de Impresión y Creación de Prototipos en 3D
En todo el mundo, la mayoría de los componentes electrónicos se fabrican utilizando procesos tradicionales, generalmente moldeo por inyección, estampado y revestimiento. Si bien la maquinaria de producción actual puede realizar este proceso para el que se requiere mucha mano de obra de manera más eficiente que en décadas pasadas, la tecnología carece de la capacidad de producir formas complejas de manera fácil y rentable rápidamente.
Para obtener este tipo de capacidad, particularmente cuando se fabrican pequeñas cantidades de piezas, los fabricantes, incluido TE, están experimentando con enfoques de producción alternativos como la impresión 3D, una tecnología con el potencial de producir económicamente los complejos componentes de uso final requeridos en la electrónica cada vez más pequeña, liviana e integrada de hoy en día.
También conocida como fabricación aditiva (AM), la impresión 3D permite a los fabricantes agregar solo lo que se necesita, capa por capa, en formas exactas e intrincadas, integrando refuerzos en el diseño para adaptar la geometría. Aunque la impresión 3D ha existido durante más de 30 años, su desarrollo se ha acelerado en la última década.
Si bien hay ocasiones en que la impresión 3D no es la mejor opción, como cuando la geometría es simplista y el diseño se puede mecanizar de manera sencilla, la impresión 3D es efectiva para la elaboración de prototipos: de conectores, con contactos, como la carcasa, e incluso todo el dispositivo y el conjunto de cables conectados a él.
El resultado es un producto más liviano, potencialmente más fuerte, hecho más rápido, con menos residuos y con componentes para geometrías complejas.
En TE, introdujimos la impresión 3D en 1987, a través de AMP, una de nuestras empresas predecesoras. En ese momento, éramos una de las seis empresas de todo el mundo que probaban y utilizaban esta tecnología en un entorno de producción. Impulsada por el empleado de TE y defensor de la impresión 3D Robert (Bob) Zubrickie, un mecánico por naturaleza que se unió a AMP en 1979 y ahora dirige el Centro de Impresión y Creación de Prototipos en 3D de TE con sede en Pensilvania, nuestra adopción de la impresión 3D comenzó con la utilización de máquinas de estereolitografía (también conocida como SLA o SL) en dos ubicaciones: nuestras plantas en Harrisburg, Pensilvania y Charlotte, Carolina del Norte.
En ese momento, utilizábamos la SLA para fabricar rápidamente prototipos de productos, como conectores. Estos primeros diseños se hacían con resina líquida, que nos permitía producir, capa por capa, piezas con detalles muy finos. Con la SLA, pudimos convertir los bocetos de los clientes en un producto completamente funcional, con lo cual los clientes recibían un objeto tridimensional que podían sostener en sus manos, para poder ver todas las geometrías complejas previstas. Aunque esto fue un éxito inmediato entre los clientes, los primeros trabajos de impresión 3D tenían un inconveniente crucial: los materiales disponibles en ese momento solo permitían producir prototipos muy frágiles. Los modelos se rompían muy fácilmente, y la fragilización a menudo no demostraba la funcionalidad de un diseño.
Aunque la innovación en la tecnología de impresión 3D se ralentizó entre finales de la década de 1980 y mediados de la década de 1990, nuestro equipo se mantuvo enfocado en encontrar un uso que nos diera una ventaja competitiva. Durante este tiempo, cuando los primeros profesionales se reunieron para el primer simposio internacional de AM, investigamos las oportunidades e invertimos internamente en conocer las máquinas y los materiales. Nuestros esfuerzos rápidamente permitieron a TE establecerse como una de las pocas empresas que piensan estratégicamente sobre los posibles usos de la impresión 3D en un entorno de fabricación. A lo largo de los años, a través del equipo de Bob, experimentamos con el uso de la SLA para que sea una tecnología más fácil de usar, presentamos a nuestros ingenieros máquinas de impresión 3D y trabajamos en estrecha colaboración con los fabricantes de resina para probar nuevos materiales. Este trabajo nos permitió repetir procesos rápidamente.
Hoy en día, nuestro Centro de Impresión y Creación de Prototipos en 3D de Pensilvania opera siete tecnologías diferentes y utiliza treinta tipos de materiales. En 2017, en el centro se completaron más de 700 órdenes de trabajo, con un plazo de entrega promedio de tres días, enviadas a través de nuestro nuevo sistema de órdenes de trabajo en línea: esto se tradujo en varios millones de dólares estadounidenses en ahorros de costos, durante solo seis meses, en proyectos de producción y creación de prototipos. Hoy en día, estamos buscando formas de fabricar prototipos funcionales y de calidad de componentes electrónicos directamente a partir de una máquina de SLA.
A partir de nuestro éxito y de inversiones constantes en tecnología de impresión 3D, ha surgido una práctica sólida de lo que una vez fue un pequeño grupo de apasionados expertos en impresión 3D que operaban en una sola ubicación, y hoy se ha transformado en una red global en rápida expansión de ingenieros y tecnólogos que trabajan en diversas industrias, adoptando la AM y buscando aplicar tecnología de impresión 3D. Nuestra eficacia en la integración de la AM en todos los ámbitos de TE es el resultado de los muchos empleados que participan en nuestro Centro de Excelencia (CoE) de Fabricación Aditiva.
En TE, hemos invertido en una cartera completa de tecnologías de impresión 3D. Esto incluye máquinas de modelado por deposición fundida (FDM) para imprimir con polímeros de ingeniería y máquinas de inyección de material y de sinterizado selectivo por láser (SLS) que utilizan fotopolímeros. También tenemos máquinas de sinterizado directo de metal por láser (DMLS) para impresión de metales, así como impresoras de procesamiento digital de luz (DLP) que utilizan fotopolímeros con resistencias similares a las de los polímeros de ingeniería.
A través del CoE, compartimos las mejores prácticas y ayudamos a los equipos de producción a comprender cómo la impresión 3D puede ayudarlos a reducir de manera más eficiente el desperdicio de materiales y los costos de fabricación. Por ejemplo, nuestros equipos ahora están imprimiendo en 3D bajos volúmenes de pinzas y plantillas, lo que nos permite producir internamente herramientas a un precio menor que el que implica invertir en costosas herramientas de maquinaria de producción. Y recientemente, nuestro CoE de AM lanzó un programa de préstamos para impresoras 3D que nos está ayudando a implementar esta tecnología en nuestras plantas de todo el mundo.
A través de este programa, cualquier planta de TE puede pedir prestada una impresora 3D para probar y usar en el sitio. Esta exposición ayuda a nuestros equipos de producción a aprender de primera mano sobre la tecnología de impresión 3D y les permite utilizar las impresoras 3D como una herramienta de ahorro de costos y tiempo para su trabajo diario. El programa nos está ayudando a expandir nuestro uso de la tecnología de impresión 3D en nuestros centros de EE. UU., Asia y Europa.
A partir de esto, están aprendiendo a elegir la impresora 3D que mejor se adapte a su trabajo y a evitar muchos de los problemas que suelen surgir por el uso de impresoras 3D y que causan paradas en la producción que se pueden evitar.
Comprometidos con la inversión en innovación
Hoy, treinta años después de que la impresión 3D captara por primera vez la atención de los fabricantes, la tecnología todavía está en sus etapas preliminares. Estamos cerca de un momento en que la impresión 3D permitirá a los fabricantes lograr nuevas eficiencias en todo el entorno de producción. El punto de inflexión llegará a medida que más ingenieros y fabricantes adopten la impresión 3D como primera opción. En TE, nuestras constantes inversiones en tecnología de impresión 3D están fortaleciendo nuestra capacidad de pensar en grande y de movernos rápidamente para ayudar a nuestros clientes a lograr ventajas cruciales que los lleven a triunfar en sus mercados, ahora y en el futuro.
