Cómo diseñar para la fabricación aditiva

FEBRERO 01, 2023 | Tiempo de lectura: 4 min

Al igual que la fabricación aditiva ha revolucionado la forma de fabricar piezas y componentes, también ha cambiado por completo la forma en que debemos contemplar el diseño de los productos. Descubra cómo este nuevo enfoque forma parte integral del proceso de impresión 3D industrial y qué herramientas de diseño tiene a su disposición.

Optimización del diseño para la impresión industrial en 3D

Todos los proyectos de fabricación aditiva comienzan con el diseño. Esta fase influye en todos los aspectos del producto final, desde las aplicaciones finales de la pieza hasta el coste de su fabricación. 

Como tecnología que rompe los límites de lo que antes se creía posible en la fabricación, el éxito del diseño de AM requiere un enfoque igualmente innovador. Esto requiere un cambio de paradigma en la forma en que pensamos sobre el diseño y la producción, y eso es lo que pretendemos enseñar a los estudiantes que se matriculan en nuestro programa certificado de Diseñador de Fabricación Aditiva.

Las principales ventajas de la AM son la creación de piezas y productos más ligeros, de mejor rendimiento y potencialmente más baratos de producir. Pero estas posibilidades no pueden hacerse realidad fácilmente si su comprensión del diseño de fabricación se basa en métodos más tradicionales. Por ello, nuestro programa pretende ofrecer a los diseñadores una nueva perspectiva: una mentalidad de "pensamiento aditivo".
 

Ventajas del diseño por fabricación aditiva

Veamos los objetivos finales que la fabricación aditiva y el diseño pueden ayudar a alcanzar a los diseñadores.

Consolidación parcial

Con la impresión 3D, es posible encontrar oportunidades en las que una pieza que antes constaba de docenas -o incluso cientos- de componentes más pequeños puede reducirse a la producción de muchas menos piezas. Esto tiene una serie de ventajas potenciales para los fabricantes:

• Menos piezas significa simplificar montajes complejos de múltiples componentes, que pueden llevar mucho tiempo y ser costosos.

• Se pueden reducir los procesos de montaje y el control de calidad, lo que disminuye los costes de producción.

• Menos piezas que deban funcionar al unísono significa que hay menos puntos potenciales de fallo.

• La reducción de peso puede mejorar el rendimiento y la eficiencia.

Personalización masiva

Los productos creados con fabricación aditiva pueden diseñarse de forma exclusiva para cumplir criterios muy específicos, ya sea a gran o pequeña escala. Los artículos a medida pueden adaptarse a los requisitos del usuario final y reproducirse con precisión en tantas o tan pocas iteraciones como sea necesario. Esto puede lograrse sin apenas repercutir en el coste y el tiempo de producción, que siempre ha sido un factor importante cuando se trata de la producción en serie.

Un excelente ejemplo de ello es la impresión 3D de gafas, un nicho en el que EOS tiene una experiencia considerable. EOS ha trabajado con marcas como YOU MAWO y Hoet para alcanzar sus objetivos individuales utilizando técnicas de diseño y fabricación aditiva. Nuestros informes de diseño para clientes de este sector se centran en objetivos muy específicos, que van desde la creación de estilos únicos y el modelado de gafas que se ajustan mejor hasta la reducción del coste o la huella de carbono de la producción.

Para lograr este tipo de objetivos, los diseñadores tienen que abordar el reto con una mentalidad diferente: tienen que pensar de forma aditiva, en lugar de sustractiva.

Herramientas de diseño dedicadas a la fabricación aditiva

Las herramientas tradicionales de diseño asistido por ordenador (CAD) como Pro/ENGINEER, Catia y Siemens NX (antes conocido como Unigraphics) se crearon pensando en la fabricación sustractiva. Este tipo de herramientas de diseño adoptan el enfoque de que, si se quiere crear un agujero en un bloque, por ejemplo, hay que taladrarlo.

Esto es totalmente opuesto a la forma de crear un agujero desde una perspectiva aditiva. Pensar y diseñar de forma aditiva significa crear el bloque alrededor del orificio, en lugar de poner el orificio en el bloque. Las herramientas CAD tradicionales hacen un trabajo excelente cuando se diseña para la fabricación sustractiva, pero no son adecuadas para la fabricación aditiva.

De ahí la necesidad de nuevos programas especializados de CAD aditivo que permitan a los diseñadores crear piezas de forma diferente. Tres de los paquetes de software más eficaces disponibles son nTopology, Altair y Synera.

nTopología

Este programa es excelente para crear flujos de trabajo integrales con celosías añadidas y exportaciones de mallas de componentes independientes. Incorpora la simulación y el diseño basado en datos a su proceso de desarrollo para ofrecerle la capacidad de crear piezas más eficientes de forma más eficaz.

Altair

Para diseños funcionales optimizados para el rendimiento y la producción, Altair le permite basar sus diseños en sugerencias de optimización topológica y simulación de fabricación. También le permite validar la fabricabilidad e introducir los cambios necesarios en las geometrías, orientaciones y soportes de las piezas.

Synera

Synera es un software ideal para configurar simulaciones, conseguir diseños ligeros e integrar estructuras reticulares en sus diseños. También cuenta con herramientas que puede utilizar para estimar y optimizar los costes de diseño, junto con funciones de optimización de estructuras de soporte.

En nuestro programa de certificación en diseño de fabricación aditiva, ofrecemos a nuestros alumnos la posibilidad de centrar la formación en una de estas tres herramientas, ya que cada una de ellas ofrece diferentes oportunidades para los aspectos clave del diseño aditivo. Con la orientación de expertos y la experiencia incluida como parte del programa, proporcionamos a nuestros estudiantes las habilidades y conocimientos para beneficiar a cualquier equipo de diseño aditivo.

Diseñar con intención

La fabricación aditiva permite a los diseñadores centrarse realmente en el resultado deseado de un proyecto y encontrar formas innovadoras de conseguirlo mediante una aplicación creativa. Esto puede hacerse de muchas formas:

• Diseño al coste: Reducir los costes de producción mediante una mejor gestión de materiales, residuos y procesos.

• Diseñar para funcionar: Mejorar las prestaciones o la calidad reduciendo el peso, encontrar nuevos tipos de estructuras o utilizar materiales diferentes puede ser posible con el diseño aditivo.

• Diseño generativo: Utilice software y algoritmos computacionales para crear, probar y perfeccionar geometrías de alto rendimiento.

• Diseñar para el medio ambiente: Utilizar métodos de diseño aditivo para centrarse en la huella de carbono y la reducción de residuos, así como explorar las aplicaciones de materiales más ecológicos.

Dado que la fabricación aditiva permite ampliar los límites del diseño y la producción, es un medio ideal para encontrar oportunidades de dar la vuelta a los enfoques de diseño convencionales. Por eso enseñamos a nuestros alumnos a transformar su mentalidad para ver los problemas desde una perspectiva completamente distinta y, a continuación, les damos las habilidades necesarias para poner en práctica esas soluciones utilizando herramientas creadas expresamente para el diseño aditivo.

Nuestro programa certificado de Diseño de Fabricación Aditiva le permite desarrollar las habilidades necesarias para convertirse en un verdadero diseñador aditivo. Las sesiones de aprendizaje electrónico, los seminarios web en directo y los ejercicios de tareas prácticas le ayudarán a perfeccionar sus habilidades avanzadas de diseño y le formarán para pensar de forma aditiva.