Repetibilidad, el secreto del éxito en la manufactura aditiva

Fabricar una o dos piezas con precisión es simple, fabricar miles de piezas con la misma exactitud, es lo que caracteriza una verdadera Manufactura Aditiva.

Este es el cuarto artículo, de una serie de 10 artículos que hablan sobre todos los aspectos importantes de la calidad de una pieza impresa en 3D. Puedes leer el artículo anterior aquí y el siguiente aquí. O comenzar desde el principio aquí.

La semana pasada te platiqué sobre la precisión en la impresión 3D. Es importante recordar que la precisión se ve afectada principalmente por el diseño 3D, el material elegido, la máquina que uses y sobre todo la expertise. Este último es el más importante y nuevamente juega un rol crítico en el tema de la repetibilidad.

Repetibilidad, es esperar siempre lo mismo

En la impresión 3D, la precisión es la capacidad de hacer piezas lo más cercano a las medidas originales del modelo 3D y con la mayor exactitud posible. La repetibilidad, representa que esa pieza, mida exactamente lo mismo, cuantas veces sea fabricada esa pieza.

La repetibilidad entra a juego cuando fabricas más allá de una sola pieza. Entra en funcionamiento cuando fabricas decenas, cientos o miles de piezas y lo que esperas es tener el mismo resultado una y otra vez. Logrando así, un método de manufactura altamente confiable.

Adicionalmente, la repetibilidad se refiere también a la calidad visual y la estructuralidad de una pieza, así como su comportamiento mecánico.

La manera de ser repetible

En impresión 3D hay muchos factores que afectan el tema de la repetibilidad. A nivel escritorio o entry level, la tecnología, aparte de depender de sus circuitos, componentes mecánicos, material, etc. Depende en gran medida del medio ambiente y sus factores externos. Lo que hace en ocasiones impredecible la manufactura de piezas de manera repetible.

En cuestión de Manufactura Aditiva industrial, los factores de medio ambiente son controlados al fabricar en cámaras controladas de luz, temperatura y flujo de aire, por lo que quedan eliminadas esas variables y es más simple poder controlar los demás elementos.

La repetibilidad en la tecnología 3D, viene principalmente de la calidad de los componentes de la máquina y el software de la misma. Por lo que hoy en día, los equipos 3D más repetibles, son los que llevan años en el mercado siendo perfeccionados. Algunos equipos nuevos, son muy precisos, pero no repetibles.

Y finalmente, la experiencia de uso de los equipos, es el toque final. El tener una máquina costosa, no garantiza saberla usar, para ello se requieren años de conocimiento y expertiz, para sacar lo mejor de estas tecnologías. Si estás por adquirir un equipo robusto de 3D, acércate a expertos que puedan ayudarte a sacarle el mayor provecho.

Variables que impactan a la repetibilidad

Ya determinado, que sólo los equipos profesionales/industriales son capaces de fabricar con repetibilidad, y hemos dejado afuera variables incontrolables del medio ambiente, consideremos las 3 cuestiones principales que afectan la repetibilidad en la tecnología 3D.

• Tipo de tecnología - Como te he mencionado en ocasiones anteriores, según el para qué de tu pieza, es el tipo de tecnología que necesitas utilizar. Una vez que has decidido la mejor tecnología, es importante que tengas en mente, que hay tecnologías capaces de fabricar a un 99.9% de repetibilidad, mientras que otras a un 90%. Por lo que dependiendo de la tecnología que elijas, será el resultado que obtengas. Hoy en día, la tecnología más confiable en repetibilidad de piezas pequeñas (hasta 10 cm) es la Figure 4 de 3D systems, para piezas medianas (hasta 25 cm) los equipos de SLS de EOS y para piezas grandes (30 cm en adelante) la Fortus 450 y 900 de Stratasys. Escribeme para conocer otras.
• Materiales - Una vez definida la tecnología, hay que considerar la calidad del material a utilizar. Si el material es Chino y genérico o de marca y con certificados de calidad. El que un material tenga certificado de calidad, garantiza que está en óptimas condiciones y disminuirá los riesgos de variabilidad en la fabricación. Tecnologías como SLS, SLA, DMLS o MJF donde se reutilizan las materias primas, la mezcla de material nuevo y material viejo, puede afectar la repetibilidad. Entre más puro sea el material, mejores los resultados.
• Posición - Aquí es donde entra el expertiz, cada tecnología tiene zonas dentro del volumen de construcción en donde la repetibilidad es mayor. Por ejemplo en MJF y SLS, esa zona está al centro de la cama, entre más a las orillas fabriques, más variabilidad tendrás en la fabricación de tus piezas (hemos observado variaciones de hasta 3 mm en piezas pequeñas de 10 cm). En cambio, en FDM el flujo interno de aire, puede afectar la pieza, según la posición y orientación que hayas elegido, piezas cerca al flujo de aire, pueden verse comprometidas. Para mitigar esto, hay muchas técnicas de fabricación que se aprenden con el tiempo y a prueba y error.

Hoy en día, comienzan a existir softwares de simulación, que toman en cuenta las variables y permiten prever la repetibilidad y precisión de una pieza al fabricarse, pero ninguna de ellas es 100% precisa al momento.

Trazabilidad, requisito de repetibilidad

Para saber que una pieza es fabricada de manera repetible, debe de contar también con procesos de producción trazables. Esto quiere decir, que se tenga la información de donde, cómo y cuando se fabricó la pieza, seguido por inspecciones de calidad que permitan ir haciendo ajustes necesarios para garantizar las piezas.

Equipos de las marcas EOS, 3D Systems y Stratasys ofrecen sistemas que permiten operar la rastreabilidad de las piezas fabricadas e incluso, ofrecen rastreabilidad en los materiales hasta la materia prima de la que fueron hechos los polímeros o metales con los que fabricas en la máquina.

Esta información, permite certificar y garantizar piezas fabricadas por medio de tecnología 3D y generar una mayor confianza en clientes y usuarios de dichas tecnologías como un método de fabricación convencional de alta calidad.

La repetibilidad entre tecnologías 3D

Ahora que entiendes sobre el concepto de repetibilidad, te comparto en la siguiente tabla, cómo se comportan las diferentes tecnologías en cuestiones de repetibilidad y sus márgenes de error para producir una y otra vez la misma pieza. Todas estas tecnologías, están disponibles para que fabriques tus proyectos en nuestro sitio web.

¿Qué opinas? has fabricado una pieza y te cuesta obtener el mismo resultado, una y otra vez. Escríbeme y platiquemos.