El 29 de septiembre de
2020 se celebró un webinar en Clúster Industrial, gracias a la participación de
CIDESI y de sus miembros: Arturo Gómez Ortega, catedrático CONACYT, y Diego
Germán Espinosa Arbeláez, gerente de recubrimientos y aleaciones dirección de
ingeniería de superficies. Durante su participación explicaron qué era la
manufactura aditiva y cómo se podía integrar como pieza clave de la industria
automotriz.
Al inicio, Arturo
cuestionó al público online sobre ¿qué es la manufactura aditiva? y que nace de
un diseño digital que se imprime en 3D en distintos materiales. Agregó, que actualmente
ya hay una gran variedad de procesos disponibles en el mercado que se están
utilizando en distintas industrias como la gastronómica, médica, decorativa y
por supuesto la automotriz.
Arturo dijo que el
diseño que se optimiza a través de la manufactura aditiva para aprovechar todo
su potencial. Además, informó que durante la creación de la pieza es
fundamental revisarla constantemente, evaluar la calidad de la impresión,
verificar la estructura de la pieza y validarla. Además, los postprocesos
requieren de tratamientos, limpieza del material, revisar el acabado
superficial y la funcionalización impresa.
Tecnologías de Manufactura
aditiva
Arturo explicó que
existen 7 procesos, de los cuales 2 están directamente relacionados con los
metales, es decir producen piezas que pueden acoplarse a la industria y otros 2
sirven para hacer bases de piezas, pero que todas las tecnologías ayudan a la producción
indirecta.
Powder Bed Fusion es la
producción mediando la cual se van agregando capas de polvo metálico para
diseños milimétricos. Es perfecta para realizar piezas que serían imposibles
para la manufactura convencional.
Laser Metal Deposition
es la fusión directa por láser de metal en forma de alambre o polvo. Sirve para
la reparar piezas, generar manufactura o adaptar componentes.
La Wire and Arc additive
manufacturing funciona para piezas de mayor tamaño, ya que no hay desperdicio
de material, es menos costosa y puede ser utilizada para la reparación.
Manufactura híbrida es
la unión de la manufactura aditiva y la sustractiva. Sirve para trabajar el
acabado de una pieza, es decir, solo les da forma a estructuras muy precisas.
Libertad de diseño
Entre las ventajas que
tiene la manufactura aditiva, explicó Arturo, está la construcción de piezas
complejas en geometría y cuyo diseño eficiente mejora la integración. Además,
estas pueden ser personalizada y permiten, al reducir procesos de producción, minimizar
costos de fabricación, ahorrar energía en maquinaria y tener una respuesta más inmediata.
Además, la manufactura aditiva permite la producción de series pequeñas. La
optimización de esta producción permite reducir la masa sin sacrificar la
estructura; se puede mejorar el diseño para que este se adapte al ensamblaje o
integrar nuevos materiales que permitan mejorar o aumentar las funciones del
componente.
Usos
La manufactura aditiva
se puede utilizar en la industria automotriz para ser remplazo directo de algún
componente, adaptar alguna innovación, fabricar piezas que ya están
descontinuadas, incurrir en nuevos diseños. Se está utilizando principalmente para
generar componentes más ligeros, económicos y seguros. También se puede
personalizar el exterior de un vehículo.
Diego, por su parte, explicó
más sobre CONMAD y la relación que tiene con CIDESI, así como la forma en la
que trabajan y lo que pueden esperar de ellos los prospectos de clientes.
Inició su participación diciendo que CONMAD es un centro para que las empresas
puedan encontrar un nicho que genere manufactura aditiva, ya que este es capaz de
evaluar la aplicación y dar asesoramiento de dicha tecnología a las empresas. La
idea es convertir las ciencias en arte productivo. Agregó que CONMAD es un
consorcio de segunda generación apoyado por CONACYT, CIDESI, CIATEC y Gobierno
de Querétaro.
Diego continúo
explicando el funcionamiento de la ingeniería inversa. Esta permite capturar la
información relevante de un sólido para rediseñar su ingeniería, trabajar en la
estructura interna, elegir materiales y realizar un remplazo directo de la
pieza al proponer un nuevo diseño con nuevos materiales que optimicen su uso,
aligeren su peso y aumenten su tiempo de vida. Diego aprovechó el tiempo en
pantalla para comentar que CIDESI se encuentra apoyando en la fabricación de
uno de los ventiladores mexicanos que lidian con la COVID-19, y que están
haciendo uso de la ingeniería inversa para trabajar en el proceso de energía.
Para la industria
automotriz, la manufactura aditiva también sirve para recuperar las dimensiones
perdidas de un eje por el uso, generar piezas más confiables a la hora de
operar, trabajar con materiales como aceros al carbón, aceros inoxidables,
aleaciones de aluminio o titanio. Lo importante del proceso es generar una pieza
que sea tolerante para la industria, por ejemplo, esta necesita de recubrimientos
que la manufactura aditiva puede proporcionar para aumentar la dureza y reducir
la fricción. Ford ya está utilizando estos procesos de recubrimientos.
Diego comentó que CIDESI
desarrolla y optimiza productos muy concretos, no hacen producciones en masa. Lo
importante para su equipo es identificar en dónde y cuándo se puede aplicar la
manufactura aditiva. Agregó que CIDESI tiene expertos en visión e inteligencia
artificial, simulación de materiales, mecánica de sólidos, dinámica de fluidos
computacional, procesos de manufactura láser, diseño y caracterización de
materiales.
Por otra parte, Diego explicó
que las soluciones de CIDESI son versátiles para el cliente, buscan proyectos
especializados, ya que para ellos no es solo tener la máquina para impresiones
3D; lo importante es tener un equipo que apoye durante el diseño, el proceso de
la pieza, que cuide el control de la calidad y que sea capaz de reacondicionar
piezas de alto valor para apoyar al crecimiento de las empresas. Por ello,
CIDESI busca conocer al cliente para darles la mejor estrategia.
Preguntas y respuestas
¿Cuáles son los
principales factores que incrementan el costo en la manufactura aditiva con
respecto a la manufactura tradicional?
Existen muchos factores
a considerar. La manufactura aditiva necesita mayor inversión en diseño para
sacar todas las ventajas posibles, por lo que la manufactura aditiva es más costosa.
¿La manufactura híbrida
debe trabajar en la misma atmósfera que la tecnología aditiva?
Se trabaja en la misma
celda o equipo CNC, la atmosfera se usa solo durante el depósito del material,
cuando se hace el maquinado se puede interrumpir esta atmosfera y utilizar lo
que el maquinado requiere.
¿Cuáles son los
programas más usados para dichos trabajos?
Depende la aplicación, para el diseño es útil cualquier software que te permita modelar en 3D. Existen algunos que se están actualizando para diseños más complejos y orgánicos, incluyendo herramientas de optimización topológica. Existen, además, softwares específicos para cada máquina de impresión por fabricante.
Para más información pueden contactar a Arturo Gómez Ortega y Diego Germán Espinosa Arbeláez a través de sus mails: diego.espinosa@cidesi.edu.mx y arturo.gomez@cidesi.edu.mx
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