Diplomatura en Técnicas de Ingeniería Inversa,
Fabricación Rápida de Prototipos y Herramientas
Prototipado Rápido FDM
I.M. Leonardo Arbeláez
Director Tecnologías 3D
i3D Ltda
310 444 0113
Prototipado Rápido (RP)
Objetivo Entender Claramente las tecnologías de Manufactura Aditiva o additive Fabrication. (AF) Contenido
• Terminología
• Informacion General
• Tecnologías
• Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
TERMINOLOGIA
Terminología
Se conoce por muchos nombres:
• 3D Printing
• Rapid Prototyping
• Rapid Tooling
• Rapid Technologies
• Rapid Manufacturing
• Advanced Manufacturing
• Additive Manufacturing
• Additive Layer Manufacturing
• Direct Digital Manufacturing
• Direct Manufacturing
• Impresión en 3D
• Prototipado Rápido
• Herramentales Rápidos
• Tecnologías Rápidas
• Manufactura Rápida
• Manufactura Avanzada
• Manufactura Aditiva
• Manufactura Aditiva por Capas
• Manufactura Digital Directa
• Manufactura Directa
Terminología
Fabricación Aditiva Es el termino que cubre todas las tecnologías y Aplicaciones y es el remplazo preferido para RP o PR. Definición: Colección de Tecnologías , Directamente llevadas por datos de un CAD, para producir automáticamente modelos físicos y partes Tridimensionales (3D) por medio de un proceso Aditivo. Historia: Las primeras técnicas para Fabricación Aditiva se volvieron disponibles a fines de los años 80´s y fueron usadas para producir modelos y prototipos de partes. Hoy son usadas para un rango mas amplio de aplicaciones e inclusive son usadas para manufacturar productos con calidad de producción en cantidades relativamente pequeñas.
Información General Prototipado
Formato STL
Formato de intercambio de información geométrica desarrollado para el intercambio de archivos entre los sistemas CAD y las máquinas de Fabricación Aditiva. Consiste en la triangulación de las caras del modelo sólido. Ventajas:
• Liviano
• Se puede visualizar pero no es fácilmente
editable.
• No presenta problemas de interpretación
o modificaciones en la reconstrucción
(Formato Neutro)
• Buena precisión.
Fases de Fabricación
Tecnologías
FDM – Fused Deposition Modeling - Stratasys
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Ejemplos
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Ejemplos
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Ejemplos
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Ejemplos
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM
CANAL YouTube: http://www.youtube.com/user/stratasysfdm Descripción del Proceso: http://www.youtube.com/watch?v=SPtkOmP_HoA
Empresa Ubicación Tecnología Instalaciones Participación
Mercado 2008 Impresoras 3D
Rango de Precio
Sistemas De
Producción Rango de Precio
Stratasys USA FDM 50.000+ 2169 Sistemas
44% 1.939
$15K USD - 35K USD
230 $100K - $550 USD
Las impresoras 3D DIMENSION usan la tecnología FDM para crear prototipos funcionales en plástico ABS.
Impresoras para trabajo en Grupo Impresora Personal
uPrint ELITE SST1200es
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Información General
FORTUS 360mc FORTUS 400mc FORTUS 900mc
Sistemas de Producción en 3D
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Información General
FORTUS 250mc
TIPOS DE FABRICACION ADITIVA
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Establecido / Tradicional
(Diseño)
Modelos Conceptuales
Prototipos Funcionales
Manufactura Digital Directa
(Fabricacion)
Herramientas de
Manufactura
Partes para Uso Final
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Establecido / Tradicional
(Diseño)
Modelos Conceptuales
Prototipos Funcionales
Manufactura Digital Directa
(Fabricación)
Herramientas de
Manufactura
Partes para Uso Final
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Establecido / Tradicional
(Diseño)
Modelos Conceptuales
Prototipos Funcionales
Manufactura Digital Directa
(Fabricacion)
Herramientas de
Manufactura
Partes para Uso Final
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Establecido / Tradicional
(Diseño)
Modelos Conceptuales
Prototipos Funcionales
Manufactura Digital Directa
(Fabricacion)
Herramientas de
Manufactura
Partes para Uso Final
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Establecido / Tradicional
(Diseño)
Modelos Conceptuales
Prototipos Funcionales
Manufactura Digital Directa
(Fabricacion)
Herramientas de
Manufactura
Partes para Uso Final Evalúan:
• Conceptos • Forma
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Establecido / Tradicional
(Diseño)
Modelos Conceptuales
Prototipos Funcionales
Manufactura Digital Directa
(Fabricacion)
Herramientas de
Manufactura
Partes para Uso Final
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Establecido / Tradicional
(Diseño)
Modelos Conceptuales
Prototipos Funcionales
Manufactura Digital Directa
(Fabricacion)
Herramientas de
Manufactura
Partes para Uso Final
Evalúan:
• Función • Ajuste • Requerimientos de Uso • Desempeño • Manufacturabilidad • Resistencia Mecánica • Resistencia Química • Sirve / No Sirve • Mecanismos • Volumetría
Modelos Conceptuales y Prototipos Funcionales
Beneficios Principales • Reducen el tiempo al mercado
• Solidifican el Diseño • Reducen cambios de diseño a ultima hora
• Menor costo de desarrollo del producto
• Los cambios en el Diseño se hacen al principio del proceso • Los errores se detectan rapido
Beneficios Secundarios • Facilitan la comunicación • Mejoran el Diseño del Producto.
Carro a Vapor Modelo 1907 de Jay Leno • Remplazo de una Válvula necesario • Repuesto no Disponible
Labores Realizadas
• Escaneo de la Pieza • Reconstrucción en software de Ing.
Inversa. • Fabricación de la pieza en una
impresora 3D. • Fabricación de copia por cera perdida.
Casos de Éxito
Manos Libre Bluetooth - Logitech • Modelo Inicial Presentaba Fallas
Labores Realizadas
• Generación de varias propuestas. • Probado por Grupos de usuarios. • Incremento en la resistencia del 273% • Clientes Satisfechos.
Casos de Éxito
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Establecido / Tradicional
(Diseño)
Modelos Conceptuales
Prototipos Funcionales
Manufactura Digital Directa
(Fabricación)
Herramientas de
Manufactura
Partes para Uso Final
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Establecido / Tradicional
(Diseño)
Modelos Conceptuales
Prototipos Funcionales
Manufactura Digital Directa
(Fabricación)
Herramientas de
Manufactura
Partes para Uso Final
Función:
Asisten proceso de Manufactura: • Dispositivos • Fijaciones • Moldes • Patrones • Galgas.
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Establecido / Tradicional
(Diseño)
Modelos Conceptuales
Prototipos Funcionales
Manufactura Digital Directa
(Fabricación)
Herramientas de
Manufactura
Partes para Uso Final
Uso:
Función:
Asisten proceso de Manufactura: • Dispositivos • Fijaciones • Guías de Perforación • Moldes • Patrones • Galgas.
• Producir • Inspeccionar • Manipular.
Herramientas de Manufactura
Beneficios Principales • Menores Costos • Entrega mas Rápida
Beneficios Secundarios • Menor Tiempo/Actividad para los procesos • Remplazos Rápidos • Libertad de Diseño
Casos de Exito
BMW
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Establecido / Tradicional
(Diseño)
Modelos Conceptuales
Prototipos Funcionales
Manufactura Digital Directa
(Fabricación)
Herramientas de
Manufactura
Partes para Uso Final
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Establecido / Tradicional
(Diseño)
Modelos Conceptuales
Prototipos Funcionales
Manufactura Digital Directa
(Fabricación)
Herramientas de
Manufactura
Partes para Uso Final Uso: • Productos para la venta
• Partes y ensambles puestos a trabajar
Herramentales y Piezas de uso final
Mejores resultados para: Bajos volúmenes relativos • Series Cortas • Transición a Producción Piezas de alta complejidad • Elimina Herramentales costosos • Reduce tiempos de entrega Partes aceptables: Propiedades Fisicas Normales Procesos de Acabado posteriores Parte estetica no es critica
Piezas de uso final
Beneficios Principales • Beneficios Financieros
• Reduccion en Costos • Aumento en ganancias
• Ventajas en Tiempo
• Reduce el tiempo de salida al mercado • Reducción de Ciclos
Beneficios Secundarios • Libertad de Diseño • Frecuencia de rediseño de producto • Respuesta Rapida
Proceso de Diseño Vs Costos por cambios
Concepto Ingeniería Detalle Herramental Producción
$1.000
$10.000
$100.000
$1.000.000
$10.000.000 80% del Presupuesto
Cuanto Vale un Cambio?
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Servicios Por Demanda
(Service Bureaus)
Por una cantidad de $$$ se manda a
fabricar el prototipo.
Impresora 3D
Soluciones menos Costosas
Sistemas de Producción 3D
Sistemas de Mayor Desempeño
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Servicios Por Demanda
(Service Bureaus)
Por una cantidad de $$$ se manda a
fabricar el prototipo.
Impresora 3D
Soluciones menos Costosas
Sistemas de Producción 3D
Sistemas de Mayor Desempeño
Características:
• Menor Barrera de consecución • Distribución Global • 2-7 Días de entrega promedio. • Todas las tecnologías disponibles
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Servicios Por Demanda
(Service Bureaus)
Por una cantidad de $$$ se manda a
fabricar el prototipo.
Impresora 3D
Soluciones menos Costosas
Sistemas de Producción 3D
Sistemas de Mayor Desempeño
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Servicios Por Demanda
(Service Bureaus)
Por una cantidad de $$$ se manda a
fabricar el prototipo.
Impresora 3D
Soluciones menos Costosas
Sistemas de Producción 3D
Sistemas de Mayor Desempeño
• $10-$50K • Simples y Fáciles de Usar. • Optimizadas para probar forma y función
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Servicios Por Demanda
(Service Bureaus)
Por una cantidad de $$$ se manda a
fabricar el prototipo.
Impresora 3D
Soluciones menos Costosas
Sistemas de Producción 3D
Sistemas de Mayor Desempeño
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Servicios Por Demanda
(Service Bureaus)
Por una cantidad de $$$ se manda a
fabricar el prototipo.
Impresora 3D
Soluciones menos Costosas
Sistemas de Producción 3D
Sistemas de Mayor Desempeño
• $50-$500K & Mas • Optimizada para rendimiento • Solución para muchas aplicaciónes
Características:
Tipos de uso de la Fabricación Aditiva
Fabricación Aditiva
Servicios Por Demanda
(Service Bureaus)
Por una cantidad de $$$ se manda a
fabricar el prototipo.
Impresora 3D
Soluciones menos Costosas
Sistemas de Producción 3D
Sistemas de Mayor Desempeño
Valoración de Tecnologías Vs Tipo de Parte.
Impresoras 3D Sistemas de Producción 3D
Requerimientos de Rendimiento Incrementan
Modelos Conceptuales
Prototipos Funcionales
Herramientas de Manufactura
Partes para Uso Final
APLICACIONES Y BENEFICIOS
Probar Conceptos Explorar rapidamente multiples conceptos de diseño con el equipo de diseño o cliente.
Pruebas Funcionales Validar Forma, Funcion y Ajuste, cuantas veces sea necesario antes de pasar a produccion.
Reduccion en Costos de Producto Hallar una falla de diseño antes de salir a produccion puede ahorrar MILLONES.
Productos de Mercadeo Productos para mostrar y vender a los clientes sin gastar en herramentales.
Prototipos con Terminado (Mockups) Prototipos con terminoados lisos, pintados , cromados.
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Aplicaciones Diseño
Aptos para apoyar procesos industriales
Piezas Termoformadas Prototipos listos para ser termoformados y sacar muestras reales .
Dispositivos de Ensamble Ideal para procesos de ensamble en serie de varias piezas.
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Aplicaciones Procesos
Aptos para apoyar procesos industriales
Moldes para Soplado Prototipos de Botellas sopladas en PET.
Moldes RTV Copias identicas al modelo en otros materiales
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Aplicaciones Procesos
Aptos para apoyar procesos industriales
Modelos Para Fundicion Modelos para arena o por cera perdida
Piezas Unicas Piezas resistentes para ser usadas directamente
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Aplicaciones Procesos
Aptos para apoyar procesos industriales
Modelos Para Vulcanizado Generar piezas vulcanizadas
Y Mucho mas…. ?
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Aplicaciones Procesos
Maquina
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Componentes de Maquina
Tan Fácil como 1 – 2 – 3 Caso
1- Procesamiento 3- Modelo 2- Impresion
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Proceso de Fabricación
CatalystEX
CatalystEX funciona como un driver de impresora.
Proceso de Impresion Automatizado
• Orientacion Modelo
• Corte del Modelo en Capas
• Creacion del soporte
• Pasar informacion a impresora
Licencias de RED Ilimitadas
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Procesamiento
CatalystEX
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Procesamiento
Herramientas para Normal Uso.
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Componentes de Maquina
Ubicación de base de modelado : 200 x 150 x 150 mm
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Componentes de Maquina
Bobina de Material (ABSplus) y Soporte contenido : 492 cm3
Caso
Ensamble de Bobina en el cartucho.
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Componentes de Maquina
Ensamble de cartuchos en la Maquina.
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Componentes de Maquina
Diagrama de Funcionamiento Tecnologia Doble Boquilla
Material soporte Material Modelo
• SST • ABSplus
Plataforma
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Componentes de Maquina
Panel de Control
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Componentes de Maquina
Cabezal de Extrusión
Tecnologías de Fabricación Aditiva
FDM – Componentes de Maquina