¿Cuál es el retorno de la inversión de los fabricantes de moldes que utilizan la impresión 3D en metal?

1. Optimizar la estructura de costes: pasar de la "reducción del desperdicio de material" a la "fabricación aditiva de precisión"
En la fabricación de moldes tradicionales se utilizan métodos sustractivos que incluyen fresado, descarga eléctrica y corte de alambre. Las tasas de utilización de material suelen ser inferiores al 70%. Además, los residuos que se generan durante el procesamiento deben gestionarse por separado, lo que eleva aún más los precios. Por ejemplo, fabricar un molde de inyección para automóviles a la antigua usanza requiere alrededor de 120 kg de palanquilla de acero para molde, pero el resultado final solo pesa 80 kg y desperdicia el 33% del material. Utilizando el enfoque de fabricación aditiva de "apilamiento capa por capa", la impresión 3D de metal puede utilizar más del 90% del material. Por ejemplo, el equipo iSLM420 de Zhongrui Technology solo necesita 85 kg de material en polvo para fabricar un molde para la pala de un motor de avión. El polvo sobrante se puede reutilizar, lo que reduce el coste del material del molde único en un 40 %.

Además, la impresión 3D en metal elimina muchos pasos complicados que se necesitan en los métodos tradicionales, como el tratamiento térmico, el mecanizado de precisión y el ensamblaje. Esto ahorra mucho dinero en equipos y mano de obra. Una comparación de un determinado fabricante de piezas de automóviles muestra que los métodos tradicionales necesitan 5 máquinas herramienta CNC, 2 máquinas de descarga eléctrica y 10 operadores. Por el contrario, la impresión 3D en metal solo necesita 1 equipo y 3 técnicos para fabricar la misma cantidad de piezas. Esto reduce la depreciación del equipo y los costos laborales en un 65%.

2. Gran salto en la eficiencia de la producción: del "ciclo semanal" a la "entrega diaria"
Otro gran problema con las técnicas más antiguas es que lleva mucho tiempo fabricar moldes. Por ejemplo, fabricar un sofisticado molde-de fundición a presión a la antigua-forma requiere 12 fases, como diseño, corte, electroerosión, ensamblaje y depuración. Todo el proceso dura de 6 a 8 semanas. Además, los cambios en el diseño implican que el molde debe abrirse nuevamente, lo que añade más tiempo a la entrega. La impresión 3D en metal puede convertir modelos digitales en moldes sólidos sin ningún procedimiento adicional. Esto acorta el tiempo de desarrollo a 3 a 5 días. Un estudio de caso de una empresa que fabrica implantes médicos indica que una vez que comenzaron a utilizar la impresión 3D en metal, el tiempo que lleva fabricar moldes óseos únicos pasó de cuatro semanas a 72 horas, y el tiempo que lleva completar pedidos urgentes aumentó en un 80%.

El proceso se ha simplificado mucho, lo que ha permitido aumentar la eficiencia. En la artesanía tradicional, la cavidad del molde debe dividirse en varias partes para su procesamiento y montaje. Esto puede provocar errores de precisión debido a los espacios en los empalmes. La impresión 3D en metal, por otro lado, admite el moldeado integrado, lo que permite imprimir moldes complejos con canales de agua de refrigeración conformes y estructuras reticulares livianas, todo a la vez. Esto reduce los pasos de montaje y los errores. Por ejemplo, Boeing fabrica moldes para boquillas de combustible de aviones mediante impresión 3D de metal. Esto reduce los pasos de ensamblaje de 20 a 1 y reduce el costo de cada pieza en un 35%.

3. Mejorar la calidad del producto: pasar de la "reparación pasiva" a la "optimización activa"
La calidad de los moldes tiene un impacto directo en la cantidad del producto final que se elabora y la rapidez con la que se elabora. El diseño estándar de un sistema de refrigeración de moldes es simplista, lo que fácilmente puede provocar una distribución desigual de la temperatura. Esto puede causar problemas como deformación y encogimiento del producto. La impresión 3D de metal puede crear un canal de enfriamiento conformado dentro del molde que se adapta perfectamente a la forma de la cavidad del molde. Esto permite que el líquido refrigerante afecte directamente al punto caliente, lo que mejora en gran medida la uniformidad de la temperatura. Un estudio de caso de un molde de inyección para automóviles revela que el uso de un diseño de enfriamiento conforme dio como resultado una reducción del diferencial de temperatura de la superficie de 15 grados a 3 grados, una caída del 30 % en el tiempo del ciclo de inyección y un aumento en la tasa de rendimiento del producto del 85 % al 98 %.

Además, la impresión 3D de metal tiene una ventaja de densidad (normalmente hasta el 99,5 % o más) que hace que los moldes sean mucho más resistentes al desgaste y la fatiga que los moldes de fundición tradicionales. Un fabricante de moldes-de fundición a presión en particular hizo una prueba para comparar los dos tipos de moldes. Descubrieron que los moldes tradicionales se agrietan después de 20.000 usos, mientras que los moldes de metal impresos en 3D permanecen intactos después de 50.000 usos, lo que significa que duran un 150% más. El coste del molde para cada fundición a presión es menor a largo plazo, aunque el coste de fabricación inicial es un poco mayor.

4. Ampliar el escenario de aplicación: del "molde único" al "empoderamiento de toda la cadena industrial"
La impresión 3D en metal es valiosa no solo en el proceso de fabricación de moldes-sino también en la optimización de toda la cadena de "producción de diseño posventa-", lo que genera más dinero para las empresas. En la industria automotriz, la impresión 3D de metal puede fabricar rápidamente piezas livianas, como soportes de baterías hechos de aleación de aluminio y ruedas metálicas reforzadas con fibra de carbono, que es lo que los vehículos de nueva energía necesitan para ser más livianos. En la industria aeroespacial, admite el moldeado integrado de materiales especiales como aleaciones de titanio y aleaciones de alta-temperatura, lo que supone un gran paso adelante con respecto a los métodos tradicionales para fabricar estructuras complejas. Los huesos metálicos personalizados, los implantes dentales y otros artículos de alto-valor-añadido se han convertido en importantes áreas de crecimiento en el campo médico.

Por ejemplo, un-fabricante de automóviles personalizados de alta gama emplea impresión 3D de metal para fabricar piezas para el interior de los automóviles. Esto les permite realizar diseños a medida sin tener que hacer moldes, y el beneficio por pieza es un 50% mayor que con los métodos tradicionales; La impresión 3D de metal puede hacer copias rápidamente de piezas rotas, como pastillas de freno y radiadores, en el mercado posventa. Esto reduce el tiempo y los gastos de reparación. Un estudio de caso de negocio militar ilustra que el empleo de la impresión 3D de metal para reparar piezas del sistema hidráulico de un barco ha reducido el ciclo de mantenimiento de dos semanas a tres días, asegurando que los barcos aún puedan luchar en el campo de batalla.