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Las garras 3D transforman la automatización de la fabricación con la tecnología de impresión 3D de HP

CNC Würfel reduce los plazos de entrega fabricando pinzas para brazos robóticos personalizadas con la tecnología HP Multi Jet Fusion.

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Sector

Industrial: Robótica

Material

HP 3D de alta reutilización2 PA 12

Desafío

Mejorar sus procesos de automatización con una nueva forma de fabricar una pinza para brazo robótico personalizada y un depósito para la pieza maestra.

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Tecnología

Tecnología HP Multi Jet Fusion

Impresora 3D HP Jet Fusion 4200

Resultados

CNC Würfel mejoró la eficiencia y los plazos de producción sustituyendo las herramientas por piezas impresas en 3D con la tecnología HP MJF. 

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DESAFÍO

Problemas con la producción anterior de pinzas

CNC Würfel se especializa en la fabricación, automatización de procesos y optimización de sectores como el de la automoción y la tecnología médica. 

CNC Würfel empezó a utilizar la impresión 3D en el año 2017, imprimiendo componentes que originalmente se habían producido con una fresadora o torno, técnicas que hacían que los plazos de entrega de producción fueran extremadamente largos. Al imprimir en 3D estas piezas, pudieron reducir los tiempos de producción e imprimir prototipos para probar las operaciones de los sistemas.

Sin embargo, CNC Würfel quería producir de forma más rápida el adaptador de pinza, una pieza que recoge artículos de las cintas transportadoras y requiere varios componentes y sistemas de agarre.

Con la fabricación tradicional, los plazos de entrega oscilaban entre 8 y 10 semanas. CNC Würfel diseñó tres nuevos pares de pinzas en la parte frontal del robot para que pudiera agarrar varios elementos a la vez.

La producción de un adaptador de pinza con una fresadora o torno requiere un amplio conocimiento y plantea preguntas sobre el diseño para el fresado, la capacidad de la pieza para tolerar el proceso de CNC y cómo evitar que esta se parta o se desgaste al colocar los tubos externos.

CNC Würfel también necesitaba integrar una pieza maestra en el sistema para facilitar la inspección, o crear una que se integrara y realizara inspecciones automáticamente. Esta pieza debía ser capaz de resistir las influencias externas tanto humanas como atmosféricas.

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«Los contextos y las formas en las que se puede utilizar la impresión 3D no dejan de crecer y las posibilidades son prácticamente ilimitadas tanto en el mundo empresarial como en el mundo de los productos de consumo». 

Oliver Würfel, director gerente de CNC-Automation Würfel

SOLUCIÓN

Diseñar una garra 3D y piezas finales personalizadas

CNC Würfel decidió producir un adaptador de garra 3D que le permitiera fabricar de una forma más rápida utilizando un proceso más sencillo. 

«Al final, todo se redujo a tres modelos que iban de uno redondo a uno angular», explicó Lars Weiß, responsable de impresión 3D y ventas de CNC-Automation Würfel.

«Posteriormente, esto se aplicaba al producto final, que ahora se utiliza en tres de nuestros sistemas de automatización. Este adaptador de garra 3D es similar a una sección de caja fijada que contiene las conexiones atornilladas, los orificios para las conexiones neumáticas y válvulas de escape, y su diseño es tan flexible que hubiera sido prácticamente imposible crearlo con una fresadora».

En cuanto al depósito de la pieza maestra, CNC Würfel imaginó una caja fabricada en metal, acero inoxidable o cualquier otro material resistente a los agentes atmosféricos que pueda alojar la pieza completa. 

Posteriormente, habría que doblar, recortar, soldar y montar de algún modo la caja de metal para crear una barrera moldeada que protegiera las piezas que contenía en su interior. Sin embargo, los costes de diseño y producción ascendían aproximadamente a unos 4500 euros (5176 dólares) por cada caja.

En su lugar, adaptaron el diseño para la impresión en 3D creando una imagen de alta calidad de la caja de la pieza maestra que, en última instancia, constaba de cuatro piezas: la cubierta, la base y dos soportes para mantenerla en su lugar.

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RESULTADOS

Rentabilidad y plazos de producción de las garras 3D

Para producir el adaptador de garra 3D se tardaba entre 8 y 10 semanas desde que el componente se diseñaba hasta que se finalizaba. Sin embargo, con la tecnología HP MJF, los plazos de producción se reducían a solo 2 días, una diferencia de aproximadamente 2 meses.

Con la tecnología HP MJF, los costes de diseño del adaptador de garra 3D rondaban entre los 1500 euros y los 2000 euros (1725 dólares a 2300 dólares), y el coste de la impresión 3D era de 200 euros (230 dólares). Los métodos que CNC Würfel utilizaba anteriormente llegaban a triplicar esas cifras, por lo que el cambio les supuso un ahorro de aproximadamente un 66 %.

El depósito de la pieza maestra se imprimió en 3D, tardó 3 días en enfriar y, posteriormente, se montó en 3 días, sumando un tiempo de producción total inferior a una semana. Con los métodos que se utilizaban anteriormente, el proceso hubiera tardado entre 8 y 10 semanas. El cambio supuso una reducción general de los plazos de entrega de 2 meses.

Los costes con un método de fabricación tradicional hubieran ascendido a 4500 euros (5176 dólares), pero con la tecnología HP MJF, el coste de la pieza impresa en 3D osciló entre los 150 euros y los 250 euros (172 dólares y 287 dólares) (sin incluir el diseño), lo que supuso una reducción del 95 % en el coste. El depósito de la pieza maestra impreso en 3D también redujo el peso en un 84 %.

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  1. Todas las imágenes se ofrecen por cortesía de CNC-AUTOMATION WÜRFEL
  2. Las soluciones de impresión 3D de HP Jet Fusion que emplean material HP 3D de alta reutilización PA 12, ofrecen una tasa de reutilización de polvo de hasta el 80 %, lo que supone la producción de piezas funcionales en cada lote. En el caso de las pruebas, el material se envejece en condiciones de impresión reales y se realiza el seguimiento del polvo durante generaciones (para su reutilización en el peor de los casos). Posteriormente, se fabrican piezas de cada generación y se prueban las propiedades mecánicas y la precisión.