Herramientas impresas en 3D para la producción de fibra moldeada

"Con las máquinas EOS podemos producir componentes robustos que no podrían fabricarse con máquinas de otros proveedores".

Peter Paul Payr | Director General Payr Engineering

Desafío

Pasta moldeada: la palabra en sí no es tan común como el material. Ya sea a partir de papel usado o de materiales fibrosos renovables como la hierba, cada vez son más las empresas que utilizan materiales reciclados y reciclables como envases protectores. En el entorno minorista, éstos van desde el cartón de huevos mencionado al principio hasta envases a medida que protegen aparatos electrónicos o electrodomésticos. Gracias a los avances tecnológicos, el material puede hacer aún más hoy en día. Repelente a la grasa, resistente al agua: todo esto es posible sin plástico.

Como resultado, el material también se ha vuelto interesante para otros campos de aplicación. Hasta ahora, el problema era el número de piezas necesarias para el envasado. Una de las razones es el proceso de producción. Básicamente, el material disuelto en agua -la llamada pulpa- se aspira en un molde perforado que tiene un revestimiento de muchas aberturas pequeñas mediante vacío. El líquido se escurre o se aspira a través de estas rejillas. Los moldes perforados solían cubrirse con el tamiz a mano, principalmente en los centros de producción asiáticos, un procedimiento muy costoso y que requería mucho tiempo. 

Payr abordó estas cuestiones centrándose en la herramienta y, en particular, en el tamiz: "Acabar un componente así a mano sería demasiado caro en este país y está asociado a largas rutas de transporte al extranjero, que a su vez conllevan costes. Debido al tiempo de producción y fabricación del proceso tradicional, existía un potencial de optimización en cualquier caso", explica Peter Paul Payr, Director General de Payr Engineering y accionista del Grupo Payr. "Por eso buscamos una alternativa para la producción de la pantalla, y la encontramos en la fabricación aditiva".

Solución

Payr propuso un enfoque especialmente innovador: el molde y la pantalla solían constar de dos componentes: un núcleo metálico y una estructura de celosía, a la que se daba forma y se aplicaba manualmente. Gracias a la fabricación aditiva, se desarrolló una innovadora estructura de drenaje que ahora combina las funciones originales del molde estáticamente estable y el drenaje distribuido regularmente por todo el molde en una sola pieza. Como resultado, esto requiere un solo paso de producción. Esto simplifica aún más la producción y también acelera el proceso en su conjunto, manteniendo la misma alta calidad.

El material elegido por Payr es el plástico PA 12, habitual en la fabricación aditiva. Es barato y lo bastante resistente para que la impresora 3D utilizada reproduzca de forma excelente la fina estructura de la pantalla. Peter Paul Payr confirma que no se trata de una obviedad: "EOS tiene en su cartera un producto de altísimo rendimiento con la EOS P 396. El rendimiento supera con creces el de otros fabricantes conocidos, especialmente en lo que respecta a las estructuras reticulares. No hemos podido alcanzar la estabilidad del componente necesaria para esta aplicación con ningún otro dispositivo."

La precisión es crucial, y por tanto crítica para el éxito, a fin de poder controlar correctamente la resistencia al flujo de la pasta: por un lado, la geometría de la estructura de drenaje determina cuánto material se adhiere al molde y la estabilidad posterior del envase. Por otro, influye en la cantidad de humedad que queda, lo que afecta al tiempo de secado. Por supuesto, la fabricación aditiva también aporta aquí sus ventajas "clásicas", como la gran libertad de diseño del molde y el breve tiempo total necesario para su producción.

Resultados

Sin embargo, la hora de la verdad siempre llega al comprobar si se han alcanzado los objetivos... Aquí es donde la nueva herramienta de Payr resulta totalmente convincente: mientras que antes el plazo de adquisición era de varios meses, ahora la nueva unidad de aspiración combinada está disponible en pocas semanas. Igual de importante -e impresionante- es la reducción de costes conseguida con la conversión: "Podemos ofrecer a nuestros clientes una ventaja significativa. El coste de fabricación de la herramienta es al menos un 50% inferior al del método de fabricación tradicional. Y esto hace que los moldes impresos en 3D resulten atractivos para el envasado en pequeñas cantidades o en variantes", afirma orgulloso Peter Paul Payr. Gracias a la libertad de diseño que ofrece la fabricación aditiva, también es posible producir envases finales con diferentes grosores de pared, es decir, el material se utiliza sólo donde es necesario.

Junto con la tecnología de tamizado optimizada, Payr revisó todo el proceso de producción y, sobre la base de la herramienta optimizada, pudo explotar aún más potenciales con su planta de pasta moldeada FIBRA MINI de desarrollo propio. Por ejemplo, se pudo mejorar la tecnología de succión y drenaje. Esto se traduce en una menor necesidad de energía para el secado y menores costes de material, ya que las paredes podrían hacerse aún más finas, a pesar de un aumento de la calidad. Al mismo tiempo, menos material supone ventajas en todo el ciclo de vida, desde la impresión hasta el reciclado.

No hay forma de cuantificar otro beneficio para las empresas: la cadena de suministro se vuelve mucho más resistente. Un traslado más rentable de una etapa de producción no sólo es una rareza, sino que también aumenta la independencia de las rutas establecidas para los proveedores de productos de pasta moldeada. Al mismo tiempo, esta racionalización de la cadena de suministro ofrece más ventajas medioambientales, porque si algo no tiene que transportarse por medio mundo, naturalmente tiene una huella de CO 2e menor. Sin embargo, aún más importante para la sostenibilidad es el hecho de que la celulosa moldeada se hace aún más competitiva y, por tanto, puede sustituir cada vez más a los envases de plástico.

Para Payr Engineering y sus clientes, la reconversión en la producción de la herramienta de fabricación de pasta moldeada es, por tanto, un proyecto exitoso en muchos sentidos. "¿En qué otro lugar se pueden acortar las rutas de transporte, restablecer la producción y, al mismo tiempo, reducir los costes y aumentar la calidad?", se pregunta Peter Paul Payr. Y toda esta cadena de ventajas comienza con la tecnología: la fabricación aditiva. En el futuro, cada vez más productos, como los huevos crudos, llegarán del productor al cliente.

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Podemos eliminar las fluctuaciones de calidad al tiempo que reducimos los costes y el tiempo de comercialización. Nuestros clientes ganan resistencia en la cadena de suministro, reducen los costes de transporte y la cantidad de envases de plástico.

Peter Paul Payr | Director General Payr Engineering