La funcionalidad de apilamiento de alta densidad impulsa la productividad en la producción de piezas 3D de uso final en Decathlon

Producto: Figure 4
Industria: Productos de Consumo y Venta

Decathlon, el mayor minorista de artículos deportivos del mundo, está utilizando la plataforma de alta velocidad Figure 4 y la nueva función de apilamiento del software 3D Sprint® de 3D Systems para permitir la producción directa de piezas de uso final impresas en 3D. La función de apilado permite la producción por lotes de una o varias piezas mediante una combinación de herramientas definidas por el usuario y automatizadas, y elimina un tiempo considerable del proceso de preparación de impresión.

“Al apilar piezas, podemos imprimir en lotes de 100 y hemos reducido el tiempo que toma preparar una impresión de 30-60 minutos a solo 6-10 minutos. La combinación de materiales apilables y de nivel de producción hace que Figure 4 esté listo para la producción”.

– Gregoire Mercusot, ingeniero de materiales, ADDLAB, Decathlon

Componente para gafas de Decathlon diseñado para conectar la lente al marco

Decathlon usó Figure 4 para resolver un problema de molde de inyección para un pequeño componente de unas gafas de tiro que conecta el marco con las lentes.

El desafío

VALIDAR LA PRODUCCIÓN EFICIENTE CON LA FABRICACIÓN ADITIVA

Cuando se enfrentó a un problema de inyección de moldes en un pequeño componente para gafas de tiro que conecta el marco con las lentes, Decathlon optó por probar la nueva solución de apilamiento de 3D desarrollada por 3D Systems para evaluar la fabricación aditiva para la producción. Tras realizar un estudio de viabilidad sobre la solución de Figure 4 y la función de apilado, los equipos de Decathlon confirmaron la productividad y la economía de la fabricación aditiva y decidieron que esta solución podría considerarse para la producción en serie del producto final.

Placa de impresión llena de piezas impresas en 3D apiladas de Figure 4

La solución de Figure 4 con función de apilado de 3D Sprint permite la producción por lotes.

La solución

01 Función de apilamiento de piezas en el software 3D Sprint

El laboratorio de fabricación aditiva de Decathlon (ADDLAB) usa la solución de impresión 3D de Figure 4 de 3D Systems en toda una serie de aplicaciones (incluidos los modelos maestros de molde), y ahora está considerando utilizar la nueva funcionalidad de apilamiento de piezas de alta densidad del software 3D Sprint de 3D Systems para facilitar la producción directa. 3D Sprint es un software avanzado, todo en uno, que agiliza el flujo de trabajo del archivo al patrón con herramientas para la preparación y optimización de archivos de impresión, incluida la generación automática de soportes, y la colocación optimizada de piezas para maximizar la productividad. La nueva función de apilado ayuda a los usuarios a imprimir lotes de gran volumen con un flujo de trabajo de preparación de archivos eficiente.

Para usar la función de apilamiento, los usuarios importan un archivo de pieza y base, definen el apilamiento en términos de orientación y cantidades de piezas, y utilizan herramientas automatizadas para replicar capas y soportes de apilamiento verticales consecutivos. Según el ingeniero de Decathlon Gregoire Mercusot, el apilamiento ha reducido el tiempo de preparación de la impresión hasta en un 80 %. Las construcciones que antes tardaban entre 30 minutos y una hora en prepararse ahora pueden completarse en seis a 10 minutos.

Mercusot afirma que la utilidad de esta función va mucho más allá de la producción: “Uso esta función varias veces a la semana cuando necesito varias piezas. Es increíble para la producción, pero también es muy útil para la creación de prototipos”, dice.

Captura de pantalla del software 3D Sprint que demuestra la función de puntal para la fabricación apilada

La función de apilamiento de 3D Sprint ayuda a los usuarios a imprimir lotes de gran volumen con un flujo de trabajo de preparación de archivos eficiente.

02 Materiales de nivel de producción

Decathlon está usando el material Figure 4® PRO-BLK 10 para este componente funcional de gafas y menciona las sólidas propiedades de rigidez del material y las grandes velocidades de impresión (62 mm/h) como ventajas clave. Este material de alta precisión produce piezas con un suave acabado de la superficie y una calidad de las pared laterales, y tiene propiedades mecánicas excelentes y estabilidad ambiental a largo plazo que agrega un nuevo nivel de seguridad a la producción en 3D. A partir de su estudio de viabilidad de la producción, Decathlon confirmó la reproducibilidad en todos los lotes de impresión y la plena funcionalidad de la pieza.

Pieza de uso final producida en Decathlon mediante la fabricación apilada de Figure 4

La funcionalidad de apilamiento de Figure 4 aporta eficiencias de escala al postprocesamiento, así como a la construcción de piezas.

03 Velocidad de impresión

Figure 4 es una tecnología de fabricación aditiva basada en la proyección. Utiliza una membrana sin contacto para combinar la precisión y la asombrosa fidelidad de detalles con velocidades de impresión ultrarrápidas. Decathlon usa el sistema Figure 4 Modular para imprimir pilas de 100 piezas en 85 minutos, lo que equivale a solo 42 segundos por pieza. Figure 4 Modular es una solución de producción en 3D escalable y semiautomatizada que consta de un controlador central que puede emparejarse con un único módulo de impresión hasta 24 módulos de impresión, lo que la convierte en una opción flexible que prepara a las empresas para el crecimiento.

04 Postprocesamiento

La funcionalidad de apilamiento de alta densidad de Figure 4 aporta eficiencias de escala al postprocesamiento, así como a la construcción de piezas, lo que permite a Decathlon tratar un lote de piezas como si fuera una sola pieza. Esto significa que el tiempo que tardaría Decathlon en limpiar, curar y retirar los soportes de una sola pieza sigue siendo el mismo, incluso para un lote de 100 piezas. Para la aplicación de vidrio de seguridad de Decathlon, se necesitan seis minutos para limpiar las 100 piezas, 90 minutos para curarlas sin intervenciones y diez minutos para retirar los soportes de todo el lote.

Desarrollo rápido de piezas de PU y silicona en el mismo día en el equipo BWT Alpine F1®

Producto: Figure 4
Industria: Automotriz y Transporte

La velocidad es el nombre del juego en las carreras de Fórmula Uno (F1), tanto en la pista como para todo lo que sucede detrás de escena. Con la innovadora solución de moldeo de cáscara de huevo de 3D Systems, el equipo BWT Alpine F1 ha ganado la velocidad de producción, la calidad y la flexibilidad que necesita para innovar y acelerar el desarrollo de piezas de silicona y poliuretano como nunca antes.

“Con la solución de moldeado de cáscara de huevo Figure 4, veo cosas todos los días que nunca antes había visto. No se me ocurre otra forma de fabricar tantos componentes diferentes en tantos materiales de silicona y poliuretano a este ritmo implacable”.

– Pat Warner, Gerente de Fabricación Digital Avanzada, Equipo BWT Alpine F1 

PRODUZCA RÁPIDAMENTE PIEZAS ELASTOMÉRICAS MOLDEADAS PARA APLICACIONES EN TÚNELES DE VIENTO Y EN AUTOMÓVILES

Ejemplo de una junta universal utilizada en pruebas de túnel de viento, diseñada para imprimir en un lote de 36 en la Figura 4 independiente.

Ejemplo de una junta universal utilizada en pruebas de túnel de viento, diseñada para imprimir en un lote de 36 en la Figura 4 Modular.

Los métodos de herramientas convencionales para moldear piezas de silicona y poliuretano requieren mucho tiempo y, a menudo, los excluyen de la consideración para el desarrollo de F1. Con solo unos pocos meses entre temporadas de carreras y un impulso por el progreso continuo durante todo el año, la velocidad de producción, prueba e iteración es primordial. Dado el entorno agotador de la pista y el túnel de viento, tampoco se negocia el rendimiento parcial.

Reducción del tiempo de desarrollo y fabricación

La solución Figure 4 de 3D Systems para el moldeo de cáscaras de huevo permite que el equipo BWT Alpine F1 produzca una amplia gama de piezas moldeadas de silicona y poliuretano de alta calidad a una velocidad récord, proporcionando un acceso sin precedentes a piezas únicas e iterativas utilizando materiales de moldeo convencionales. El flujo de trabajo sencillo sigue el ritmo agresivo de la Fórmula Uno, lo que lo convierte en un gran activo para el equipo. Por ejemplo, los ojales o sellos fundidos que tomarían varios días o semanas usando herramientas de metal convencionales o fundición al vacío ahora se pueden entregar en un solo día usando la Figura 4.

El equipo BWT Alpine F1 ejecuta varias construcciones al día en su  impresora 3D modular Figure 4 ® para una amplia gama de herramientas de fundición para piezas y pruebas en automóviles. Pat Warner, gerente de fabricación digital avanzada del equipo BWT Alpine F1, estima que la mayoría de los moldes de cáscara de huevo impresos en 3D se imprimen en solo 90 minutos, y las construcciones más grandes tardan hasta tres horas.

Flujo de trabajo del proceso de moldeo de cáscara de huevo o herramientas de silicona digital

El moldeado de cáscara de huevo es una técnica de fabricación de sacrificio que utiliza la impresión 3D para producir un molde delgado de un solo uso que se inyecta con el material de producción final y luego se separa.

Flexibilidad en múltiples aplicaciones

Las ganancias de productividad del equipo se extienden más allá de las piezas en el mismo día a la capacidad de abordar una amplia gama de aplicaciones mediante el proceso de moldeo de cáscara de huevo de la Figura 4. El proceso se basa en el material Figure 4® EGGSHELL -AMB 10 de 3D Systems, un material de proceso optimizado para producir herramientas de sacrificio con la flexibilidad para entregar piezas finales en una variedad de siliconas, poliuretanos y otros materiales como metales y cerámica. Figura 4 EGGSHELL-AMB 10 es un plástico rígido diseñado específicamente para resistir la inyección a alta temperatura y presión, pero que se rompe fácilmente después del colado.

Según Warner, esta flexibilidad ha sido un gran beneficio: “Tenemos una gran variedad de materiales y básicamente podemos usarlos todos en el período de un día”. Esto permite que el equipo observe una amplia gama de aplicaciones que varían en rigidez, elongación, color y otras propiedades. “No se me ocurre otra manera de fabricar tantos componentes diferentes”, dijo Warner. La mayoría de las aplicaciones que se abordan actualmente con la solución de moldeo de cáscara de huevo de 3D Systems pertenecen a las categorías de ojales, sellos y juntas, que se utilizan en todo el automóvil.

Sello de suspensión y marco producidos usando Figure 4 EGGSHELL-AMB 10 y DuraForm PA, respectivamente

Sello de suspensión y marco para prueba producidos con fundición de poliuretano utilizando Figure 4® EGGSHELL-AMB 10 y sinterización selectiva por láser en DuraForm® PA, respectivamente.

Flujo de trabajo sencillo

El sencillo flujo de trabajo de CAD a fundición comienza con el envío del archivo para imprimir dentro de 3D Sprint ® , un software todo en uno para la impresión 3D de polímeros. El amplio conjunto de herramientas del software incluye opciones para agregar soportes y administrar el proceso de impresión. Una vez impresas, el equipo BWT Alpine F1 realiza un posprocesamiento de las carcasas de fundición, lo que implica limpiar las piezas y poscurarlas en la unidad de poscurado LC-3DPrint Box. Este proceso dura aproximadamente dos horas y consiste principalmente en un poscurado sin intervención de 90 minutos.

Después del poscurado UV, el equipo Alpine F1 de BWT recubre la carcasa de fundición impresa en 3D con un agente desmoldante químico y la carcasa está lista para el vertido de poliuretano o silicona. Los tiempos de curado varían según el material utilizado y pueden demorar entre 10 minutos y 24 horas.

Fuelle de silicona para sistema de frenado de coche

El BWT Alpine F1 Team está produciendo fuelles de silicona como el anterior para el sistema de frenos del automóvil.

Rendimiento en un entorno agotador

Las exigencias de rendimiento de las piezas de Fórmula Uno son extremas. Las carreras duran hasta dos horas, durante las cuales todo el vehículo está sujeto a temperaturas muy variables, vibraciones intensas y fuerzas brutales. “Es un ambiente horrible poner algo que no has visto antes de ayer”, dijo Warner, “y siempre nos esforzamos por lograr la perfección. Debemos asegurarnos de que todas nuestras partes realicen las tareas que se les asignan”. Las piezas producidas con la solución de moldeo de cáscara de huevo de 3D Systems cumplen con este alto umbral de rendimiento. Warner dice que la calidad de la superficie es muy buena, lo que es especialmente importante para las piezas aerodinámicas. La capacidad de producir rápidamente piezas de alta calidad y alto rendimiento también hace posible que el equipo modifique ahora piezas que antes no eran prioritarias debido a las limitaciones de tiempo extremas del deporte.

La impresora 3D Figure 4® agrega precisión y productividad para la agencia de diseño sueca, Splitvision

Producto: Figure 4
Industria: Electrónica y Semiconductores

La agencia de diseño de productos con sede en Estocolmo, Splitvision Design, se encuentra entre las primeras empresas nórdicas en invertir en la impresora 3D independiente Figure 4 ® de 3D Systems. Con su inversión, la empresa ahora puede evaluar el ajuste y el montaje con una precisión increíble antes de pasar a la producción en serie. Al mismo tiempo, Figure 4 Standalone le da a la empresa un impulso de productividad en la creación de prototipos.

Splitvision, una agencia nórdica de diseño industrial, adopta la impresión 3D Figure 4

Splitvision, una agencia nórdica de diseño industrial, adopta la impresión 3D Figure 4

Desde sus inicios hace unos 30 años, Splitvision Design (entonces llamada Formbolaget) ha realizado una amplia variedad de trabajos de diseño, desde soluciones de punto de venta hasta cabinas de camiones a medida. Hoy, trabaja casi exclusivamente con diseño industrial para empresas intensivas en tecnología en las verticales de medtech y automotriz. Lo que hace único a Splitvision es que ofrece servicios que se extienden más allá de la agencia de diseño promedio, con un enfoque en la fabricación y la logística.

“Aunque comenzamos como una agencia de diseño tradicional, a lo largo de los años, hemos visto que obtenemos un proceso de fabricación mejor y más controlable cuando nos enfocamos en estos pasos”, dice Lukass Legzdins, gerente de I+D de Splitvision Design.

“Pasamos de trabajar solo con el diseño, hasta la ingeniería, la planificación, las compras y la logística”, agrega Legzdins. También tenemos oficinas en China que manejan el contacto diario con la fabricación allí. Aquí también realizamos controles de calidad y monitoreamos la cadena de suministro. En general, esto crea resultados realmente buenos y nos permite agregar mucho más valor a la fabricación, incluso en la fase de concepto”.

Mejor creación de prototipos con la impresión 3D de Figure 4

Los diseños de productos incluyen estuches para dispositivos electrónicos delicados, como audífonos.

Los diseños de productos incluyen estuches para dispositivos electrónicos delicados, como audífonos.

Este tipo de compromiso llave en mano también se refleja en la creación de prototipos. Con su nueva impresora 3D independiente Figure 4 de 3D Systems, instalada por PLM Group, la compañía está ampliando su cartera de servicios y agrega competencia al desarrollo de productos. Ahora, Splitvision puede ofrecer mejores prototipos físicos, impresos internamente. Al mismo tiempo, con la ayuda de sus piezas impresas en 3D de alta calidad, pueden optimizar los datos necesarios antes de pedir herramientas de moldeo por inyección.

Antes de utilizar la impresión 3D, la creación de prototipos era un trabajo tedioso y manual. La empresa trabajó con materiales en espuma y plásticos para explorar geometrías y ergonomías, a veces a gran escala. Los prototipos para las pruebas funcionales o para la revisión del cliente se compraron a un proveedor externo, ya sea de Suecia o China.

“Luego, de repente, hubo un período en el que teníamos una gran cantidad de productos en desarrollo, y todo básicamente se acumuló mientras esperábamos nuestros prototipos impresos en 3D”, dijo Legzdins. “Ese fue el momento en que decidimos invertir en una impresora 3D interna y, afortunadamente, coincidió con el descubrimiento de la Figura 4”.

Splitvision no tenía experiencia previa con la tecnología Figure 4, que es una rama de la estereolitografía SLA. Anteriormente había pasado desapercibido, ya que las piezas SLA rara vez mostraban las propiedades mecánicas que necesitaba la empresa. Pero con la Figura 4, la tecnología de repente se volvió muy interesante.

Aditivo más allá de las expectativas

Splitvision ha trabajado durante varios años con varias empresas innovadoras de tecnología médica, incluidas varias marcas de audífonos. La producción a menudo consiste en productos asociados, como carcasas para audífonos, ya que las empresas han optimizado sus líneas de producción para sus productos principales. Pero las carcasas de los audífonos pueden ser complicadas de diseñar y fabricar. Deben proteger el audífono, ser de excelente calidad y reflejo de la marca, y ser duraderos en el tiempo.

“El material Figure 4 ELAST-BLK 10 de 3D Systems tiene las mismas propiedades que el caucho.  Supera nuestras expectativas”, afirma Lukass Legzdins, director de I+D de Splitvision.

“El material Figure 4 ELAST-BLK 10 de 3D Systems tiene las mismas propiedades que el caucho. Supera nuestras expectativas”, afirma Lukass Legzdins, director de I+D de Splitvision.

Las carcasas que diseña y fabrica Splitvision están hechas en parte de TPE o silicona. El forro suave mantiene los audífonos en su lugar y los protege del desgaste diario. Pero la impresión 3D de TPE y silicona es casi imposible si desea obtener buenos resultados. La única opción es moldear, que es un gran desafío cuando desea evaluar el diseño e investigar posibles desafíos de ensamblaje.

“Después de recibir varias muestras de impresión de PLM Group, nos dimos cuenta de que el material Figure 4 ELAST-BLK 10 de 3D Systems tenía las mismas propiedades que el caucho. Superó nuestras expectativas”, Legzdins. “El material permite superficies bien definidas. Podemos ver formas y facetas detalladas. Pero lo más importante, nos permite evaluar el proceso de ensamblaje para identificar posibles desafíos. En general, es una excelente manera de obtener la confirmación de la geometría y, al mismo tiempo, permitir que nuestros clientes realicen sus propias pruebas de usuario”.

Combinado con el uso del material rígido Figure 4 TOUGH-GRY 15, Splitvision puede agregar más detalles a sus partes. Con la alta resolución de la impresora, rara vez hay necesidad de acabado.

“Se podría decir que nuestra Figura 4 nos acerca un paso más a la realidad”, dijo Legzdins. “Anteriormente, añadíamos más margen a nuestros archivos CAD antes de pedir herramientas. Ahora, podemos saltarnos uno o dos pasos en la fase de desarrollo, ya que tenemos muchos más datos geométricos de los prototipos impresos en 3D. El resultado es menos cambios y ajustes incrementales en la herramienta”.

La impresora Figure 4 también refleja los valores centrales de Splitvision en el desarrollo de productos.

“Cuando trabajamos con clientes, queremos agregar nuestra competencia en diseño y fabricación, dondequiera que veamos que podemos optimizar la función. Usamos este conocimiento para elevar la calidad del producto a nuevos niveles”, dijo Legzdins.

Reduce drásticamente los costos y acorta los plazos de entrega con la impresión 3D de extrusión de gránulos de gran formato de 3D Systems

Producto: Figure 4
Industria: Automotriz y Transporte

Duo Form, líder en termoformado para una amplia variedad de industrias, avanza en sus capacidades de producción con la fabricación aditiva (AM) de extrusión de gránulos de polímero. Al colaborar con 3D Systems para integrar AM en sus procesos de fabricación y aprovechar su impresora 3D Titan, Duo Form reduce drásticamente los costos, acorta los plazos de entrega y se vuelve más ágil mediante la impresión 3D de muestras representativas, moldes de producción y herramientas para termoformado y termoformado. procesos.

“Hemos obtenido muchos negocios con nuestra impresora 3D Titan. El tiempo de respuesta para piezas, moldes y piezas formadas nos ha puesto a pasos agigantados por encima de otu competencia.” 

David Rheinheimer, gerente de desarrollo de productos de Duo Form

Tiempo, Costo y Retrasos en el Proceso de Producción

En el competitivo mercado de los plásticos termoformados, Duo Form trabaja continuamente para innovar su proceso de fabricación, acortar los plazos de entrega y reducir los costos para servir mejor a sus clientes y ganar nuevos negocios. Al mismo tiempo, es fundamental mantener la calidad y la durabilidad del molde.

El ahorro de tiempo y dinero no son los únicos desafíos que enfrentan las termoformadoras como Duo Form. También necesitan innovar rápidamente con la iteración del diseño y producir prototipos a gran escala para evitar demoras en el proceso de aprobación y producción.

Producción de moldes con FA

3d systems titan cliente duo forma molde termoformado

Duo Form ahora imprime en 3D moldes de termoformado utilizando la extrusión de gránulos de polímero en su impresora 3D Titan, reemplazando los métodos tradicionales de CNC para crear moldes de cerámica o metal. La AM de extrusión de gránulos de gran formato utiliza gránulos termoplásticos rentables que son comunes a otras manufacturas de extrusión, como el moldeo por inyección, y que cuestan hasta 10 veces menos que los filamentos FDM tradicionales. Los sistemas de extrusión de gránulos de 3D Systems también permiten una impresión de alto rendimiento, con velocidades de impresión hasta 10 veces más rápidas que los sistemas de filamentos. 

3D Systems y Duo Form identificaron un grado de gránulos de policarbonato rellenos de vidrio como un material ideal para imprimir moldes de termoformado, ya que es asequible, fácil de adquirir y ha demostrado resistir el proceso de termoformado como un material duradero y dimensionalmente preciso.

Duo Form también aprovecha la experiencia de impresión de 3D Systems para lograr parámetros de impresión óptimos para imprimir moldes con la porosidad adecuada para funcionar como conductos de vacío. Esta capacidad única de los moldes fabricados de forma aditiva elimina la necesidad de herramientas especiales para formar cavidades correctamente en el componente termoformado, lo que reduce aún más el tiempo y los costos de mano de obra para producir moldes. 

Innovación e iteración de diseño con AM

La incorporación de AM va más allá del proceso de fabricación de moldes para Duo Form. Como innovador líder en su industria, Duo Form también utiliza su impresora 3D Titan para imprimir rápidamente piezas de muestra de productos finales para presentar a los clientes antes de fabricar la herramienta. La impresión directa de piezas para la aprobación del diseño antes de proceder con el proceso de fabricación de moldes ha abierto la puerta para una iteración de diseño más rápida y plazos de entrega más cortos en general.

Ahorros de costes significativos y reducción de los plazos de entrega

3d systems titan cliente dúo forma parte termoformada primer plano

Duo Form vio resultados inmediatos con el primer molde termoformado que la empresa imprimió en su impresora 3D basada en gránulos Titan, un plato de ducha para un vehículo recreativo. La impresión en 3D del plato de ducha pequeño redujo los costos en más del 50 por ciento y la impresión tomó menos de 20 horas, lo que resultó en un molde de alta calidad con una longevidad similar a los moldes fabricados tradicionalmente. El gerente de desarrollo de productos de Duo Form, David Rheinheimer, informó que este molde impreso en 3D entró en producción y ha superado las 1,000 tomas sin mostrar ningún desgaste significativo y todavía produce piezas de calidad al 100%. 

Duo Form y 3D Systems también se asociaron en un proyecto para producir un panel interior de tren utilizando el sistema de extrusión de gránulos Titan para demostrar AM para la producción de moldes de gran formato. La impresión en 3D de este molde de 1294 mm x 410 mm x 287 mm muestra el potencial de una reducción de costos estimados de hasta un 88 % y una reducción de hasta un 65 % en el tiempo de entrega en comparación con los métodos tradicionales de moldes de cerámica e incluso mayores ahorros en comparación con los métodos tradicionales de moldes de aluminio.

trabajador que lleva una pieza termoformada de forma duo

Desde que implementó AM como parte de su proceso de fabricación, Duo Form dice que la compañía ha ganado más negocios y ahora cierra tratos más rápido gracias a la velocidad y agilidad de la impresión 3D de extrusión de gránulos. Como ejemplo, Rheinheimer compartió cómo Duo Form 3D imprimió una pieza de muestra para presentarla a un cliente junto con una cotización para formar la pieza. El cliente, impresionado con la velocidad y la capacidad de ver primero el diseño final, adjudicó la oferta a Duo Form ese mismo día. Esta es ahora una práctica estándar para Duo Form y aporta un valor añadido a sus clientes.

Rheinheimer dice que también puede ver otro valor que AM aporta a los fabricantes cuando se trata de almacenar moldes, especialmente para productos que están fuera de producción pero que pueden necesitar formarse en el futuro para piezas de repuesto. Con AM, un inventario digital significa que puede eliminar la necesidad de almacenar moldes heredados y, en su lugar, imprimir rápidamente un nuevo molde cuando surja la necesidad.

La fabricación aditiva complementa los procesos de producción convencionales. La adopción de Duo Form de la impresión 3D de extrusión de gránulos de gran formato ejemplifica cómo la FA y los métodos tradicionales pueden trabajar juntos para lograr una velocidad de fabricación, una gestión de costos y una producción de piezas de calidad óptimas. 

Neumático Hankook

Producto: Figure 4
Industria: Automotriz y Transporte

Hankook Tire & Technology es más que un fabricante de neumáticos. Con un enfoque en la automatización y la tecnología que habilitará a “The Future Driving Innovator”, la empresa con sede en Seúl ha puesto los vehículos eléctricos en el centro de lo que hacen. Recientemente, Hankook necesitaba una forma de impulsar la innovación de forma rápida y rentable mediante la iteración de múltiples diseños de plástico y elastoméricos con geometrías complejas para su neumático no neumático (NPT) i-Flex, que eventualmente se convertiría en un componente clave en el galardonado HPS-Cell de Hankook. plataforma de movilidad autónoma. Al aprovechar las tecnologías de fabricación aditiva de elastómeros y plásticos de 3D Systems, Design Studio de Hankook pudo iterar rápidamente los diseños y compartir piezas de grado de producción entre sus equipos de diseño y pruebas, al mismo tiempo que reducía los costos. 

“El objetivo principal de utilizar la impresión 3D es comunicarse mejor con I+D antes de que construyan el molde real para producir el neumático. Los moldes tradicionales se mecanizan y su desarrollo cuesta mucho dinero y tiempo, pero esa también ha sido la forma convencional de descubrir un nuevo diseño, forma e incluso volumen. Ahora, con las tecnologías de fabricación aditiva de 3D Systems, podemos trabajar más rápido con I+D para descubrir la forma o la estructura utilizando pequeñas porciones de la estructura y luego probar nuestros prototipos en cuanto a seguridad, ruido y otros parámetros”. 

– Rosa Youn, directora del estudio de innovación en diseño, Hankook Tire & Technology
 

Neumático de exhibición de Hankook que muestra detalles intrincados

El reto

Agilice los diseños y las pruebas de llantas y neumáticos complejos y de múltiples materiales mientras reduce los costos

Hankook Tire & Technology entiende que las soluciones de movilidad autónoma del futuro requieren una nueva generación de neumáticos que combinen un mantenimiento mínimo con la máxima seguridad y comodidad. Con su bajo mantenimiento y mayor seguridad, los NPT están predestinados para este campo de aplicación, pero desarrollar un NPT que verifique todas estas casillas presentó un desafío de diseño complejo y costoso. Los diseñadores de Hankook creían que un diseño biomimético que imitara los tejidos biológicos proporcionaría soporte interno para el NPT, pero con un número casi infinito de posibles diseños de estructuras celulares, el estudio de diseño de Hankook necesitaba una forma de evaluar rápidamente partes parciales y escalar modelos completos. 

Los métodos tradicionales de creación de prototipos para neumáticos nuevos a menudo comenzaban con un boceto en 2D, pasando a un diseño CAD en 3D que se traduciría en un molde de aluminio a través de maquinistas humanos capacitados. Todo el proceso era demasiado costoso y demasiado lento, y cada iteración demoraba potencialmente semanas o meses. 

Además, la matriz de “radios” de soporte biomimético del NPT desafió incluso a las estaciones de mecanizado más capaces debido a sus complejas estructuras huecas e interconectadas. Después de explorar múltiples sistemas aditivos para la creación rápida de prototipos y la producción de bajo volumen, Hankook eligió la plataforma de tecnología Figure 4 de 3D Systems para las estructuras de soporte de plástico y la banda de rodadura de goma. Hankook también recurrió al socio de 3D Systems, CP Tech, para la sinterización selectiva por láser (SLS) para diseñar las estructuras y bisagras de los neumáticos de metal, lo que impulsó el desarrollo de sus prototipos i-Flex NPT. El resultado, como les gusta decir a los diseñadores de Hankook, es el futuro de la movilidad. 

La solución

1 – Estructuras de radios para neumáticos no neumáticos i-Flex

Piezas de neumáticos impresas en 3D de Hankook

Diversas iteraciones y conceptos de radios impresos con tecnologías de fabricación aditiva de 3D Systems (derecha) que llevaron al diseño final de Hankook HPS Cell (izquierda)

El neumático NPT de Hankook incluye una matriz plástica biomimética compleja para soporte interno, una banda de rodadura externa elastomérica y piezas metálicas que realizan algunas de las funciones de soporte de la llanta de un neumático, además de funciones adicionales necesarias para los vehículos autónomos. Mecanizar estas estructuras huecas en plástico sería casi imposible. 

“Para nosotros, debido a las tecnologías de fabricación aditiva [de 3D Systems], podemos diseñar o hacer cualquier cosa que queramos o cualquier cosa que podamos imaginar. Esta tecnología puede eliminar los límites de la fabricación, lo que es realmente genial para nosotros. Con el diseño tradicional de productos, por ejemplo, la construcción y el mecanizado, existen muchos límites. Las máquinas herramienta tienen límites. La fabricación aditiva no tiene estos límites”, dijo Hee Sung Jang, Diseñador del Estudio de Innovación en Diseño, Hankook Tire & Technology.

Con la plataforma Figure 4, los diseñadores de Hankook pueden iterar rápidamente diferentes matrices de soporte utilizando el plástico Figure 4 PRO-BLK 10 con sus propiedades mecánicas similares a las del termoplástico. El equipo de Hankook Design Studio podría convertir rápidamente los diseños 3D de diferentes matrices biomiméticas en prototipos parciales o escalados que mantengan el mismo espacio celular, lo cual es de vital importancia para las pruebas posteriores, al mismo tiempo que restringe los costos de desarrollo. Con partes parciales que incluyen estructuras celulares a gran escala, los diseñadores de Design Studio pudieron medir rápidamente las fortalezas relativas entre los diseños candidatos mediante pruebas físicas antes de proceder con el ensamblaje completo del neumático. 
 

2 – Pruebas de control de ruido en segmentos de neumáticos

Los neumáticos, incluidos los neumáticos NPT, deben ser seguros y duraderos, pero también deben ser estética y acústicamente agradables. En resumen, la gente no comprará llantas feas y no seguirá comprando llantas ruidosas. Después de desarrollar la matriz de soporte NPT, los diseñadores de Hankook Design Studio pudieron desarrollar diseños de banda de rodadura parciales y a escala utilizando materiales elastoméricos Figure 4 RUBBER-65A BLK. 

“Al usar esos materiales y piezas parciales, podemos evaluar el ruido y la seguridad de la pieza”, dijo la Sra. Youn. “El sistema de prueba hace fluir aire o agua hacia el canal o la ranura, [y] medimos el ruido para saber si la estructura es correcta o no”. Agregó que en el futuro, la construcción de estas bandas de rodadura en material translúcido de la Figura 4 hará que el proceso sea aún más fácil, lo que permitirá a los ingenieros ver cómo el fluido se desplaza por las ranuras de la banda de rodadura, una parte clave de la seguridad de los neumáticos en condiciones climáticas adversas.

Además, la impresión de las bandas de rodadura de los neumáticos facilita a los ingenieros de fabricación la evaluación de nuevos NPT para determinar la estabilidad y el posible agrietamiento y la reducción de la confiabilidad.  
 

Un primer plano de un neumático hankook

El diseño NPT de Hankook incluye componentes de plástico para el soporte interno, materiales de goma para la banda de rodadura del neumático y componentes metálicos para la llanta y el soporte del neumático. Los tres elementos se muestran aquí.

3 – Piezas móviles en llantas tipo concepto nuevo

La capacidad de la fabricación aditiva para desarrollar formas complejas también permitió a los diseñadores de Hankook desarrollar estructuras y ranuras internas que ayudan a conectar los tres elementos principales de los neumáticos: la banda de rodadura, las matrices de soporte NPT y los componentes móviles de la llanta termoplástica. Los componentes termoplásticos fueron fabricados por CP Tech, utilizando la tecnología SLS de 3D Systems. Esto era nuevo para Hankook, ya que los neumáticos tradicionales no constan de partes móviles.  

“Una de las principales razones por las que elegimos 3D Systems en lugar de la competencia es que su selección de materiales es muy amplia”, dijo Rosa Youn, directora del estudio de innovación de diseño de Hankook Tires. “Cubre todos los requerimientos materiales que tenemos. Además, la Figura 4 es rápida. El ahorro de tiempo, la confiabilidad, el servicio, la mejor solución de problemas y también la disponibilidad del sistema y el precio razonable fueron nuestros factores clave para la decisión. Creemos en el valor de la Figura 4 de 3D Systems. Para mí, es uno de los mejores sistemas de fabricación aditiva del mundo”.
 

4 – Prototipos Visuales Estándar de Perfiles de Neumáticos

Hankook Design Studio ya ha ampliado el uso de la plataforma Figure 4, utilizándola para desarrollar bandas de rodadura y perfiles de neumáticos tradicionales para pruebas. Esto permite iteraciones más rápidas de todos los diseños de productos nuevos, no solo los revolucionarios sino también los evolutivos.

un primer plano de un neumático Hankook que muestra las texturas de la banda de rodadura
Además de ayudar al Centro de diseño de Hankook a desarrollar y probar rápidamente diseños de neumáticos NPT, la empresa también puede utilizarlo para evaluar rápidamente nuevos diseños de bandas de rodadura para el ruido de la carretera y otros factores clave, lo que reduce el tiempo de comercialización y los costos de todos los nuevos diseños de neumáticos en Hankook.
Centro de diseño de Hankook que muestra una fila de impresoras Figure 4
Laboratorio de fabricación aditiva en el Centro de diseño de Hankook con su flota de impresoras independientes Figure 4 que permiten a la empresa acelerar la innovación con piezas disponibles en cuestión de minutos y horas.

Empresa de audífonos resuelve desafíos de fabricación con resinas de producción de impresión 3D rígidas y de caucho en la solución Figure 4

Producto: Figure 4
Industria: Productos de consumo

WS Audiology, una empresa líder en audífonos, adoptó la solución de impresión 3D de alta velocidad Figure 4 de 3D Systems para mejorar la calidad y el funcionamiento de sus procesos de fabricación de moldeo por inyección con la impresión 3D de pinzas, accesorios y prototipos de grado de producción en su Lynge, Dinamarca, sitio. Pionero en la impresión 3D para la fabricación de carcasas para audífonos, WS Audiology ha ampliado su uso de la impresión 3D para resolver una variedad de desafíos de desarrollo de productos y líneas de fabricación, citando la calidad, el rendimiento y la versatilidad del material de la Figura 4 como beneficios clave de la solución.

“Vimos desde el principio que la Figura 4 tenía las calificaciones adecuadas en términos de calidad de salida, rendimiento de producción y [amplitud] de materiales”

– Henry Frederiksen, diseñador de herramientas, WS Audiology

MEJORA DE LA CALIDAD Y EL FUNCIONAMIENTO DEL TRANSPORTE DE PIEZAS PEQUEÑAS

Hay muchas piezas diferentes moldeadas por inyección dentro de los audífonos de la marca Widex de WS Audiology. Estas piezas incluyen carcasas, contactos y bloques para componentes electrónicos que se instalan en cada audífono, algunos de los cuales son tan pequeños como 8 mm x 3 mm. Debido a su tamaño, esta categoría de piezas requiere manipulación robótica en lugar de manual, con ventosas para piezas más grandes y pinzas metálicas para piezas pequeñas. Sin embargo, estos métodos de manejo tienen inconvenientes. Las ventosas tienen dificultad para orientar correctamente las piezas, lo que conduce a la pérdida de agarre, y las pinzas de metal son propensas a dejar marcas en las piezas, además de tener largos plazos de fabricación.

Figura 4 parte impresa con regla para mostrar precisión

Impresión 3D de alta precisión

WS Audiology experimentó varios beneficios importantes del uso de la impresión 3D para fabricar carcasas de audífonos, incluido un producto final con una calidad sustancialmente mayor y un aumento de productividad ocho veces mayor. Tras este éxito con la tecnología, la decisión de ampliar las aplicaciones de impresión 3D de la empresa para resolver sus problemas de transporte de flujo de trabajo fue fácil.

La solución Figure 4 de 3D Systems es una tecnología de fabricación aditiva basada en proyección que utiliza una membrana sin contacto para combinar la precisión y la increíble fidelidad de los detalles con velocidades de impresión ultrarrápidas. WS Audiology utiliza Figure 4 Standalone , una solución asequible y versátil que ofrece velocidad, calidad y precisión con durabilidad, servicio y soporte de grado industrial, así como cambios rápidos de material para una mayor versatilidad de la aplicación.

Iteración de diseño rápido

La tarea fue asignada al Departamento de Herramientas de WS Audiology. Según el diseñador de herramientas Henry Federiksen, asumir este proyecto con Figure 4 le dio mucha confianza, y la velocidad de la solución permitió producir, probar y confirmar más piezas en un período de tiempo más corto.

Velocidad de producción

Un beneficio clave de usar la solución Figure 4 es la capacidad de producir piezas sin herramientas. WS Audiology puede pasar directamente de un archivo digital a una parte física, eliminando una cantidad significativa de tiempo de sus procesos típicos. Según Frederiksen, las pinzas impresas en 3D suelen estar disponibles en uno o dos días, lo que deja a muchos clientes satisfechos en el departamento de moldeo por inyección.

Materiales con capacidad de producción

Para las aplicaciones de herramientas de producción de WS Audiology, se aprovecha la figura 4 PRO-BLK 10 y la figura 4 RUBBER-65A BLK . La gama de materiales disponibles con la plataforma Figure 4 hace posible abordar un amplio conjunto de aplicaciones con una mayor diversidad en las propiedades de los materiales, con químicas de materiales que han sido diseñadas para uso a largo plazo, hasta 1,5 años para piezas exteriores y hasta 8 años para piezas interiores (según los métodos de prueba de ASTM). Figure 4 PRO-BLK 10 es un material rígido de grado de producción, y Figure 4 RUBBER-65A es un caucho de grado de producción de resistencia media al desgarro con dureza Shore 65A y un alto alargamiento a la rotura.  

Placa de construcción de la impresora 3D independiente Figure 4 en WS Audiology llena de piezas

ACS Custom desarrolla y produce productos personalizados en días con Figure 4 Standalone

Producto: Figure 4
Industria: Electrónica y Semiconductores

La casa de producción digital con sede en el Reino Unido Advanced Communication Solutions (ACS) Custom se especializa en protección auditiva personalizada de silicona suave y monitores intrauditivos. Respondiendo a las necesidades de los clientes para la mejora del audio, la protección auditiva y la comunicación, ACS Custom ha construido su negocio en torno a un flujo de trabajo 100% digital que proporciona a los clientes un acceso rápido a artículos únicos.

El flujo de trabajo digital de ACS Custom se compone de digitalización, diseño y fabricación aditiva. Utilizando sistemas 3D Figure 4® impresoras 3D independientes y materiales de grado de producción de Figure 4, incluyendo Figure 4® PRO-BLK 10 y Figure 4® EGGSHELL-AMB 10, ACS Custom es capaz de producir productos precisos y personalizados a velocidades inigualables. Por lo tanto, cuando un equipo local de Fórmula Uno se acercó a la compañía para obtener ayuda para brindar un mejor ajuste y función a sus auriculares, ACS Custom pudo prometer y entregar con confianza una solución personalizada, de alta calidad y totalmente impresa en 3D en solo unos días, incluidas las revisiones de diseño de los clientes.

Un flujo de trabajo ideal para productos personalizados

Setting up a print on Figure 4 Standalone at ACS Custom

ACS Custom se especializa en productos que resuelven problemas para sus clientes, y el fundador y director general Andy Shiach dice que el flujo de trabajo digital es ideal para su negocio: “Cuando decidimos que queremos hacer un producto, podemos diseñarlo e imprimirlo en el espacio de un par de días. Entonces, si nos damos cuenta de que necesitamos revisar nuestro diseño, podemos hacerlo de inmediato”.

Este enfoque de fabricación y capacidad de respuesta solo es posible a través de la fabricación aditiva. “Si tuviéramos que moldear por inyección los productos que fabricamos, el tiempo y los costos involucrados serían prohibitivos”, agrega Shiach. En cambio, un flujo de trabajo digital con Figure 4 Standalone hace posible que la empresa pase de un concepto de diseño a un producto final en tan solo tres o cuatro días.

“Nuestro flujo de trabajo digital nos ayuda a responder de manera rápida y precisa a los deseos y necesidades de nuestros clientes”, dice Shiach. Por ejemplo, ACS Custom ha desarrollado varios productos creativos para un equipo de Fórmula Uno del Reino Unido para lograr un sistema de comunicaciones de alto nivel. Desarrollado y producido en una semana, cada producto responde a las demandas y entornos del personal objetivo, desde equipos de boxes con casco hasta agentes de hospitalidad que recorren a los invitados VIP alrededor de las instalaciones. Sin embargo, la utilidad de los productos de ACS Custom se extiende mucho más allá de la pista de carreras: “Dondequiera que haya un entorno de ruido, nuestros productos pueden ofrecer una solución”, dice Shiach. Y muchos de nuestros productos aún no existen. Es realmente emocionante tener esta tecnología a nuestro alcance para poder satisfacer las necesidades de nuestros clientes”.

Prototipado y producción a máxima velocidad

ACS Custom utiliza su flujo de trabajo digital tanto para la creación de prototipos como para la producción de piezas. La compañía está explorando continuamente nuevas aplicaciones para sus impresoras independientes Figure 4, y ha tenido éxito con una variedad de carcasas para placas de PC y auriculares, así como conectores y adaptadores para auriculares. Las características impresas que ACS Custom logra también demuestran la amplitud de las capacidades de esta tecnología de fabricación, con espesores de pared de 0,3 milímetros a 1 milímetro, superficies lisas, superficies moleteadas e incluso roscados finos y funcionales. “Estamos usando las impresoras prácticamente a tiempo completo y los componentes son fantásticos”, dice Shiach. “La calidad, la repetibilidad, los materiales, todo fantástico”.

Además de las aplicaciones de producción directa, ACS Custom utiliza sus impresoras 3D para la fundición de cáscara de huevo. Esta técnica aprovecha la capacidad de imprimir paredes ultrafinas con la Figure 4 para crear moldes para inyectar silicona con material de la Figura 4 EGGSHELL-AMB 10. Una vez inyectado, el molde impreso en 3D se puede romper y pelar como una cáscara de huevo para revelar una pieza de silicona que ACS Custom post-procesa, marca y termina.

Más allá de la eficiencia del flujo de trabajo digital, Dan Bennett, director técnico de ACS Custom, dice que la tecnología permite a la compañía abordar proyectos más grandes y complicados de lo que podía antes: “Ahora podemos imprimir geometrías dentro de los moldes de silicona, mientras que antes tendríamos que perforarlo todo a mano. Además, la precisión dimensional de la impresora Figure 4 garantiza que no tengamos que hacer tantas iteraciones o crear tolerancias en las piezas”.

La velocidad y la precisión permiten la innovación

3D Systems Figure 4 Standalone utiliza una membrana sin contacto que construye piezas proyectando capas de diseño completas. Además de ofrecer una calidad de superficie excepcional, este proceso reduce drásticamente el tiempo total de impresión para un tiempo de entrega más rápido. “La velocidad es una de las mejores cosas de estas impresoras”, dice Bennett. “Me permite hacer cinco o seis revisiones en un día si lo necesito, en lugar de esperar horas para un solo trabajo de impresión como he experimentado en otros sistemas”.

La combinación de la precisión de la Figure 4 con las propiedades de los materiales de 3D Systems hace posible que ACS Custom haga la transición a la producción de piezas finales utilizando el mismo sistema ya implementado para la creación de prototipos. Para las piezas de producción final en negro, ACS Custom utiliza Figure 4 PRO-BLK 10, un material de alta precisión y grado de producción con estabilidad ambiental a largo plazo y comportamiento termoplástico. Las impresoras 3D de plástico de 3D Systems también incluyen el software 3D Sprint® como parte de una solución completa de fabricación aditiva. 3D Sprint es un software de fabricación aditiva todo en uno que permite la optimización, preparación e impresión de archivos con un conjunto de características avanzadas para diseño, corrección de archivos, análisis y más.

“3D Sprint es muy intuitivo en términos de diseño, y las características de soporte son realmente buenas”, dice Bennett. “Cuando la calidad de la superficie exterior es importante, podemos reducir el tamaño del punto de contacto y la posición de los soportes con mucha precisión”.

Using 3D Sprint to plan a production run on Figure 4 Standalone

El proceso digital protege la vida útil de la compra, impulsa la innovación

El uso de un flujo de trabajo digital por parte de ACS Custom brinda a la empresa y a sus clientes la seguridad en cualquier momento de que los productos perdidos o dañados pueden reemplazarse con precisión según las especificaciones originales. Esta es una ventaja sobre las alternativas de producción tradicionales para productos personalizados, como las metodologías manuales. “ACS Custom le ofrece un producto hecho a medida que ofrece una comodidad, ajuste y estanqueidad de sonido superiores con un archivo perfectamente reproducible”, dice Shiach. “Si hiciéramos esto a mano y alguna vez necesitaras un reemplazo, nunca sería idéntico al que perdiste. Con la impresión 3D, podemos recrear absolutamente el mismo artículo”.

Más allá de beneficiar a los clientes de ACS Custom, Bennett dice que el flujo de trabajo digital impulsa el éxito empresarial: “Gracias a la tecnología 3D que estamos utilizando, estamos a la vanguardia de nuestra industria. Nos permite mantenernos por delante de la competencia innovando y creando nuevos productos”.

La funcionalidad de apilamiento de alta densidad impulsa la productividad en la producción de piezas 3D de uso final en Decathlon

Producto: Figure 4
Industria: Productos de Consumo y Venta

Decathlon, el mayor minorista de artículos deportivos del mundo, está utilizando la plataforma de alta velocidad Figure 4 y la nueva función de apilamiento del software 3D Sprint® de 3D Systems para permitir la producción directa de piezas de uso final impresas en 3D. La función de apilado permite la producción por lotes de una o varias piezas mediante una combinación de herramientas definidas por el usuario y automatizadas, y elimina un tiempo considerable del proceso de preparación de impresión.

“Al apilar piezas, podemos imprimir en lotes de 100 y hemos reducido el tiempo que toma preparar una impresión de 30-60 minutos a solo 6-10 minutos. La combinación de materiales apilables y de nivel de producción hace que Figure 4 esté listo para la producción”.

Gregoire Mercusot, ingeniero de materiales, ADDLAB, Decathlon

El desafío

VALIDAR LA PRODUCCIÓN EFICIENTE CON LA FABRICACIÓN ADITIVA

Componente para gafas de Decathlon diseñado para conectar la lente al marco

Cuando se enfrentó a un problema de inyección de moldes en un pequeño componente para gafas de tiro que conecta el marco con las lentes, Decathlon optó por probar la nueva solución de apilamiento de 3D desarrollada por 3D Systems para evaluar la fabricación aditiva para la producción. Tras realizar un estudio de viabilidad sobre la solución de Figure 4 y la función de apilado, los equipos de Decathlon confirmaron la productividad y la economía de la fabricación aditiva y decidieron que esta solución podría considerarse para la producción en serie del producto final.

La solución

01 Función de apilamiento de piezas en el software 3D Sprint

Captura de pantalla del software 3D Sprint que demuestra la función de puntal para la fabricación apilada

El laboratorio de fabricación aditiva de Decathlon (ADDLAB) usa la solución de impresión 3D de Figure 4 de 3D Systems en toda una serie de aplicaciones (incluidos los modelos maestros de molde), y ahora está considerando utilizar la nueva funcionalidad de apilamiento de piezas de alta densidad del software 3D Sprint de 3D Systems para facilitar la producción directa. 3D Sprint es un software avanzado, todo en uno, que agiliza el flujo de trabajo del archivo al patrón con herramientas para la preparación y optimización de archivos de impresión, incluida la generación automática de soportes, y la colocación optimizada de piezas para maximizar la productividad. La nueva función de apilado ayuda a los usuarios a imprimir lotes de gran volumen con un flujo de trabajo de preparación de archivos eficiente.

Para usar la función de apilamiento, los usuarios importan un archivo de pieza y base, definen el apilamiento en términos de orientación y cantidades de piezas, y utilizan herramientas automatizadas para replicar capas y soportes de apilamiento verticales consecutivos. Según el ingeniero de Decathlon Gregoire Mercusot, el apilamiento ha reducido el tiempo de preparación de la impresión hasta en un 80 %. Las construcciones que antes tardaban entre 30 minutos y una hora en prepararse ahora pueden completarse en seis a 10 minutos.

Mercusot afirma que la utilidad de esta función va mucho más allá de la producción: “Uso esta función varias veces a la semana cuando necesito varias piezas. Es increíble para la producción, pero también es muy útil para la creación de prototipos”, dice.

02 Materiales de nivel de producción

Decathlon está usando el material Figure 4® PRO-BLK 10 para este componente funcional de gafas y menciona las sólidas propiedades de rigidez del material y las grandes velocidades de impresión (62 mm/h) como ventajas clave. Este material de alta precisión produce piezas con un suave acabado de la superficie y una calidad de las pared laterales, y tiene propiedades mecánicas excelentes y estabilidad ambiental a largo plazo que agrega un nuevo nivel de seguridad a la producción en 3D. A partir de su estudio de viabilidad de la producción, Decathlon confirmó la reproducibilidad en todos los lotes de impresión y la plena funcionalidad de la pieza.

03 Velocidad de impresión

Placa de impresión llena de piezas impresas en 3D apiladas de Figure 4

Figure 4 es una tecnología de fabricación aditiva basada en la proyección. Utiliza una membrana sin contacto para combinar la precisión y la asombrosa fidelidad de detalles con velocidades de impresión ultrarrápidas. Decathlon usa el sistema Figure 4 Modular para imprimir pilas de 100 piezas en 85 minutos, lo que equivale a solo 42 segundos por pieza. Figure 4 Modular es una solución de producción en 3D escalable y semiautomatizada que consta de un controlador central que puede emparejarse con un único módulo de impresión hasta 24 módulos de impresión, lo que la convierte en una opción flexible que prepara a las empresas para el crecimiento.

04 Postprocesamiento

La funcionalidad de apilamiento de alta densidad de Figure 4 aporta eficiencias de escala al postprocesamiento, así como a la construcción de piezas, lo que permite a Decathlon tratar un lote de piezas como si fuera una sola pieza. Esto significa que el tiempo que tardaría Decathlon en limpiar, curar y retirar los soportes de una sola pieza sigue siendo el mismo, incluso para un lote de 100 piezas. Para la aplicación de vidrio de seguridad de Decathlon, se necesitan seis minutos para limpiar las 100 piezas, 90 minutos para curarlas sin intervenciones y diez minutos para retirar los soportes de todo el lote.

Dispositivo de diagnóstico rápido desarrollado con la Figura 4 Independiente

Producto: Impresión DLP
Industria: Electrónica y Semiconductores

El repentino y alarmante aumento global del COVID-19 ha puesto de relieve la importancia de una detección de enfermedades accesible y rápida. La capacidad de realizar pruebas de detección de enfermedades no sólo permite una mejor contención para evitar una mayor propagación, sino que también permite a los epidemiólogos reunir más información para comprender mejor una amenaza que de otro modo era invisible y misteriosa. Desde los medios reveladores de transmisión hasta las tasas de infección, la importancia de las pruebas para las enfermedades infecciosas se ha sentido en todo el mundo.

Un equipo de investigadores del Imperial College de Londres, dirigido por el Dr. Pantelis Georgiou, está abordando este problema de frente con un proyecto llamado Lacewing para la detección de patógenos. Ofreciendo resultados en 20 minutos desde una aplicación de teléfono inteligente sincronizada con un servidor en la nube, Lacewing hace que las pruebas de enfermedades sean portátiles, incluido SARD-CoV-2-RNA, y automatiza el seguimiento de la progresión de la enfermedad a través del geoetiquetado. Es una sofisticada plataforma de “laboratorio en un chip” que promete llenar las brechas de acceso e información en el mundo del diagnóstico mediante la combinación de biología molecular y tecnología de vanguardia. Mientras que otras tecnologías de diagnóstico requieren equipos ópticos grandes y costosos, el método de detección eléctrica y el pequeño tamaño de Lacewing es una verdadera evolución en el enfoque.

La clave entre las tecnologías detrás de Lacewing es 3D Systems Figura 4® impresora 3D independiente y materiales de grado de producción con capacidad biocompatible. Utilizado tanto para la creación de prototipos como para la producción de microfluídica y componentes funcionales, el estudiante de doctorado y asistente de investigación del Imperial College Matthew Cavuto dice que los componentes clave de Lacewing se diseñaron en función de las capacidades que sabía que tenía con la Figura 4. “La microfluídica es algo complicado, y la fabricación se ha realizado tradicionalmente a través de procesos de sala limpia lentos, costosos e intensivos en mano de obra”, dice Cavuto. “Con la Figura 4, ahora podemos imprimir rápidamente piezas con complejos canales fluídicos 3D internos para transportar fluido de muestra a diferentes áreas de detección en el chip, mejorando en gran medida nuestras capacidades de producción microfluídica”.

Tan crítico como el elemento de diseño es para este proyecto, es sólo una pieza de una solución altamente sofisticada. Más allá de la complejidad de la pieza y la fidelidad de detalle que permite la Figura 4 de 3D Systems, esta solución de impresión 3D ha ayudado al equipo de investigación a través de la velocidad de impresión, la calidad de impresión y las opciones de materiales biocompatibles.

Microfluidics cartridge for Lacewing diagnostics device 3D printed using Figure 4

Iteraciones rápidas para responder a la necesidad de pruebas de COVID-19

La plataforma Lacewing ha estado en desarrollo durante un poco más de dos años, y es una prueba de diagnóstico molecular que funciona mediante la identificación del ADN o ARN de un patógeno dentro de una muestra de paciente. Este tipo de pruebas permite determinar no solo si alguien está infectado con una determinada enfermedad (dengue, malaria, tuberculosis, COVID-19, etc.), sino en qué grado, lo que proporciona más información sobre la gravedad de los síntomas.

Antes del brote de COVID-19, el impulso para esta prueba era permitir pruebas portátiles en áreas remotas del mundo. Aunque la portabilidad a menudo se da por sentado en la era de los teléfonos inteligentes, el diagnóstico molecular tradicionalmente ha requerido piezas grandes y costosas de equipos de laboratorio. Lacewing ha reemplazado la técnica óptica anterior por una eléctrica que utiliza microchips, y ha sido rápidamente prototipada, iterada y producida utilizando los materiales independientes y biocompatibles de la Figura 4. Cada cartucho microfluídico lacewing es de aproximadamente 30 mm x 6 mm x 5 mm, impreso en capas de 10 micras.

A medida que el equipo de investigación comenzó a adaptar la prueba para responder a las necesidades globales de pruebas de COVID-19, comenzó a imprimir nuevos diseños casi a diario. Para esto, Cavuto dijo que la velocidad de la máquina era un gran beneficio. “En un momento dado, pude imprimir y probar tres versiones de un componente en particular en un solo día con la Figura 4”, dice. Esta capacidad de iterar rápidamente los diseños ha eliminado la fricción de probar algo nuevo, y la experimentación resultante y el aumento de la recopilación de información ha llevado a mejoras en el sistema en general. “Hemos pasado fácilmente por 30 versiones en los últimos 2 meses”, dice Cavuto.

El equipo diseña todas sus partes en SOLIDWORKS y utiliza el software 3D Sprint® para configurar cada compilación. 3D Sprint es un software todo en uno de 3D Systems para preparar, optimizar y administrar el proceso de impresión 3D, y ha sido útil para el equipo de investigación en la búsqueda y resolución de problemas inesperados. “Ocasionalmente obtendremos un error STL que 3D Sprint puede resolver para nosotros en la pestaña de preparación”, dice Cavuto.

Después de haber trabajado con muchas impresoras 3D diferentes en el pasado, Cavuto dice que la Figura 4 es diferente porque hay menos barreras para la impresión en términos de tiempo, costo y calidad. Con otras impresoras, se preguntaría si una impresión valió la pena en términos de tiempo y costo de material, mientras que la Figura 4 ha eliminado esa fricción. “Imprimo una pieza y veo si funciona. Si no es así, rediseño e imprimo de nuevo solo unas horas más tarde”, dice Cavuto. “Soy capaz de iterar muy rápidamente sólo por lo rápido que es la impresora.”

Los materiales verdaderamente biocompatibles no inhiben la reacción química

 Microfluidics cartridge 3D printed in Figure 4 MED-AMB 10

A pesar de las presiones de tiempo para las opciones de pruebas rápidas, la velocidad no fue el factor más importante para el equipo de investigación. Debido a que esta aplicación entra en contacto directo con el ADN, solo es posible con ciertos materiales biocompatibles.

El equipo del Imperial College está utilizando la Figura 4® MED-AMB 10, un material ámbar transparente capaz de cumplir con las normas ISO 10993-5 &-10 de biocompatibilidad (citotoxicidad, sensibilización e irritación)*, y que es esterilizable a través de autoclave. Este material se utiliza para las variedades microfluídicas translúcidas. “La Figura 4 MED-AMB 10 ha mostrado una biocompatibilidad impresionante para nuestras reacciones de PCR”, dice Cavuto. “Muchos materiales que hemos probado en el pasado los han inhibido, pero la Figura 4 MED-AMB 10 ha mostrado una baja interacción con nuestra química de reacción”. Esto es fundamental para todo el proyecto, ya que cualquier interferencia de los materiales de producción podría retrasar o impedir que ocurra la reacción prevista.

Uso de la diversa cartera de materiales de la Figura 4

El equipo no solo está utilizando la Figura 4 MED-AMB 10 para imprimir los componentes microfluídicos para Lacewing, sino que también está utilizando la Figura 4® PRO-BLK-10, un material rígido y resistente al calor de grado de producción, para el gabinete del dispositivo, y la Figura 4® RUBBER-65A BLK, un material elastomérico recién liberado, para juntas a través del dispositivo. Una parte de Lacewing está incluso hecha de la Figura 4® FLEX-BLK 20, un material con el aspecto y la sensación de polipropileno de producción. Además de la electrónica y algo de hardware, casi todo el dispositivo se produce actualmente utilizando el sistema de la Figura 4.

Totalmente limpiado y postprocesado en menos de 20 minutos

Una superficie limpia y lisa es fundamental para la funcionalidad final de los cartuchos lacewing. Por esta razón, el equipo de investigación está renunciando a cualquier capacidad de anidamiento o apilamiento de la Figura 4 para imprimir los cartuchos en capas individuales. Como el proyecto todavía está en la fase de diseño, el equipo aún no ha cargado completamente la placa de construcción, pero estima una construcción máxima de aproximadamente treinta cartuchos microfluídicos a la vez.

Dadas las sensibilidades de la aplicación, el postprocesamiento es fundamental. Una vez impresas, las piezas se lavan en un baño IPA, se curan, se lijan y se lavan de nuevo para garantizar que las piezas estén libres y libres de residuos o partículas de lijado. “Queremos evitar la contaminación a toda costa”, dice Cavuto. “Asegurarse de que las piezas estén limpias y esterilizadas es importante para una reacción exitosa y un diagnóstico preciso”.

En total, Cavuto estima que el post-procesamiento toma menos de veinte minutos, y muchas partes pueden pasar por el proceso a la vez.

Rapid diagnostics device developed using Figure 4 technology at Imperial College London

Nuevas capacidades para el desarrollo y la innovación

“La figura 4 ha cambiado lo que puedo imprimir, o lo que creo que tengo la capacidad de crear”, dice Cavuto. “En términos de resolución, velocidad, calidad de la superficie, rango de materiales y biocompatibilidad, no hay nada que se compare con la Figura 4, y probablemente he utilizado todos los tipos de impresoras 3D que pueda imaginar”.

El equipo de investigación del Imperial College planea que la prueba de COVID-19 sea validada pronto con el Servicio Nacional de Salud del Reino Unido (NHS), allanando el camino para la producción a escala en los próximos seis meses. Para obtener un vistazo completo a cómo funciona Lacewing, explore esta página de información del equipo de investigación del Imperial College.

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