La impresión 3D ha transformado el desarrollo de productos en todos los sectores, ofreciendo una flexibilidad sin precedentes para crear prototipos y piezas funcionales. Sin embargo, los costes pueden dispararse rápidamente sin una planificación adecuada, sobre todo cuando se trata de geometrías complejas o múltiples iteraciones de diseño.

Muchos equipos de desarrollo pasan por alto sencillas técnicas de optimización que podrían reducir significativamente sus gastos de impresión. Mediante la aplicación de opciones estratégicas de diseño y mejoras en los procesos, las empresas pueden conseguir un ahorro sustancial de costes manteniendo la calidad y funcionalidad de las piezas.

Crear un modelo 3D hueco e imprimir en 3D

El diseño de componentes huecos en lugar de sólidos es una de las mejores alternativas de reducción de costes. El consumo de material puede minimizarse en un 40-60% y la mayoría de las aplicaciones tienen un rendimiento estructural suficiente con este método.

El truco está en el diseño interno estratégico. Las estructuras de nido de abeja, los patrones de celosía y los vacíos de ingeniería son capaces de mantener la resistencia, pero reducen el uso de materiales. Además, los diseños huecos que incorporan orificios de escape ayudan a erradicar la producción de residuos y los posibles fallos de impresión, ya que el material no queda atrapado durante la impresión.

Entre las consideraciones de diseño para las piezas huecas se incluyen:

• Garantizar un grosor de pared adecuado a los requisitos estructurales
• Añadir orificios de drenaje para evitar la acumulación de material
• Optimización de las geometrías internas para reducir las necesidades de soporte
• Equilibrio entre reducción de peso y rendimiento funcional

Ventajas de la impresión 3D en la fase de desarrollo del producto

Los métodos de producción convencionales son a veces costosos y su puesta en marcha lleva mucho tiempo, lo que impide un ritmo de innovación acelerado. La impresión 3D elimina estos obstáculos y permite modificar diseños y experimentar al instante.

La flexibilidad es especialmente útil en las fases conceptuales y de validación. Los equipos de diseño podrán desarrollar numerosas iteraciones en poco tiempo, probar y desarrollar ideas sin los plazos y los costes de las técnicas de fabricación tradicionales. La posibilidad de cambiar los archivos CAD y crear prototipos actualizados en unas horas, en lugar de semanas, es muy beneficiosa cuando se trata de tiempos de desarrollo.

La impresión 3D también es iterativa, por lo que permite realizar pruebas y validaciones más exhaustivas, ya que el equipo puede permitirse imprimir al menos una variación del diseño en cualquier momento, para compararla.

Utilización de la impresión 3D para la fabricación

Además de la creación de prototipos, la fabricación aditiva ofrece argumentos de peso en el contexto de la producción, especialmente en los casos de bajo volumen. A diferencia de los enfoques convencionales, que requieren importantes inversiones en herramientas, Impresión 3D puede producir de inmediato.

Este enfoque resulta especialmente eficaz para:

• Productos a medida o personalizados
• Piezas de recambio y componentes de repuesto
• Artículos especiales de bajo volumen
• Geometrías complejas que serían difíciles de mecanizar

La eliminación de los costes de utillaje hace que la producción de lotes pequeños sea económicamente viable, mientras que el proceso aditivo reduce el desperdicio de material en comparación con los métodos de fabricación sustractivos.

Factores que influyen en el coste de la impresión 3D

El conocimiento de los factores de coste permite tomar decisiones más informadas en el proceso de diseño y producción. Entre los factores principales figuran:

• Selección de materiales: El coste por unidad de volumen de los materiales es muy diferente. PLA y ABS suelen ser las opciones menos caras, mientras que los materiales especiales, como el compuesto de fibra de carbono y los polvos metálicos, se venden a un precio elevado.
• Volumen y tiempo: Las piezas más grandes utilizan más material y tardan más en imprimirse, lo que repercute directamente en el coste. En la economía también influyen la orientación de las piezas y la eficiencia de empaquetado con el volumen de construcción.
• Elección de tecnología: Existen características de costes propias de cada proceso de impresión. Los sistemas FDM suelen tener el menor coste unitario de las piezas, siendo el acabado superficial y la precisión mejores y más caros con las tecnologías SLA y SLS.
• Requisitos de postprocesamiento: Los componentes que implican mucho acabado o retirada de soporte contribuyen con los costes de mano de obra al coste total de producción.

Para optimizar, las piezas que se van a utilizar para trabajar con aplicaciones específicas tienen el tamaño adecuado, los materiales se eligen teniendo en cuenta el rendimiento requerido y la pieza debe diseñarse con el requisito de un postprocesado mínimo.

Elija el proceso de impresión 3D adecuado para reducir costes

La calidad de las piezas y los costes de producción dependen en gran medida de la selección del proceso. Todas las tecnologías presentan ventajas específicas en función de las necesidades de la aplicación:

• FDM (modelado por deposición fundida) es el sistema menos costoso en prototipos generales y componentes funcionales. Los materiales son baratos y las reparaciones de la máquina son mínimas. La tecnología puede utilizarse en componentes en los que el acabado no es importante en comparación con la funcionalidad.
• SLA (estereolitografía) es superior en calidad de la superficie o en la resolución del detalle, pero a un mayor coste del material. Se utiliza en aplicaciones que necesitan acabados lisos o detalles finos, por ejemplo, prototipos de joyas o modelos con detalles finos.
• SLS (Sinterización selectiva por láser) es un proceso con elevadas propiedades mecánicas y puede permitir geometrías complejas sin estructuras de soporte. Los costes de material aumentan, pero como es posible eliminar los soportes, el tiempo total de producción y los requisitos de acabado pueden reducirse al mínimo.

El truco está en alinear las capacidades del proceso con los requisitos reales en lugar de optar por defecto por la opción de mayor resolución disponible.

Conclusión

El éxito de la gestión de costes en la impresión 3D requiere un proceso sistemático que tenga en cuenta la optimización del diseño, la elección del material y el énfasis en el proceso. Mediante el diseño hueco, la elección de tecnologías adecuadas, la orientación de las piezas y el embalaje, las organizaciones pueden conseguir importantes ahorros de costes sin pérdidas funcionales.

Las estrategias descritas anteriormente son más eficaces cuando se aplican en la fase de diseño, cuando los equipos pueden optimizar el rendimiento y la eficiencia de fabricación durante toda la fase de diseño.

Principales conclusiones

• Hollow designs can reduce material costs by 40-60% while maintaining structural performance for prototype applications
• La selección del proceso de impresión 3D debe ajustarse a los requisitos reales de la pieza y no a las capacidades máximas de la impresora 3D.
• La optimización temprana del diseño evita costosas revisiones durante las fases de desarrollo del producto y reduce el tiempo de fabricación.
• La elección del material influye significativamente tanto en el coste de la impresión 3D como en las características de rendimiento de la pieza
• La orientación adecuada de las piezas y la utilización del volumen de fabricación maximizan la rentabilidad de la impresora y reducen los costes.

Preguntas frecuentes

¿Cómo abaratar la impresión 3D?

Consiga que la impresión 3D sea más barata creando modelos huecos, optimizando la orientación y eligiendo tecnologías de impresión asequibles como FDM.

¿Cuál es el método de impresión 3D más barato?

FDM (Fused Deposition Modeling) es generalmente el método de impresión 3D más barato, ideal para prototipos básicos y producción de bajo volumen.

¿Cómo puedo reducir el coste de impresión?

Para reducir el coste de impresión, utilice diseños huecos, reduzca las estructuras de soporte y seleccione materiales rentables.

¿Qué es la impresión 3D?

La impresión 3D es un proceso de fabricación aditiva que crea objetos tridimensionales mediante la superposición de material basado en modelos digitales CAD.

¿Son las paredes lo suficientemente gruesas para un modelo hueco?

Sí, asegúrese de que el grosor de la pared es el adecuado para mantener la resistencia al tiempo que se reduce el material utilizado en los modelos huecos.

¿Sus impresiones 3D son demasiado caras?

Si las impresiones en 3D resultan demasiado caras, optimizar el diseño en cuanto a eficiencia de materiales y velocidad de impresión puede ayudar a reducir costes.

¿Cómo puedo crear un modelo hueco en mi programa de modelado 3D?

En la mayoría de los programas de modelado 3D, puede crear modelos huecos mediante operaciones booleanas o modificando la estructura interna para eliminar el volumen innecesario.

¿Cómo se diseñan los agujeros de escape?

Se pueden añadir orificios de escape cortando pequeñas aberturas en el modelo 3D para permitir que salga el material atrapado durante la impresión.