Obtención de la impresión 3D y la fabricación de última generación en la fábrica [Video]


La "fabricación aditiva" ofrece a los fabricantes un poderoso conjunto de herramientas para hacer cualquier número de productos de manera rentable y con poco desperdicio, un desarrollo innovador que promete ayudar a revitalizar el sector manufacturero de los EE. UU. Pero, ¿qué se necesita para sacar el proceso del laboratorio y llevarlo a la fábrica? Una

La "fabricación aditiva" ofrece a los fabricantes un poderoso conjunto de herramientas para hacer cualquier número de productos de manera rentable y con poco desperdicio, un desarrollo innovador que promete ayudar a revitalizar el sector manufacturero de los EE. UU. Pero, ¿qué se necesita para sacar el proceso del laboratorio y llevarlo a la fábrica? Una generosa infusión de efectivo, tal vez no sorprenda, ayudará, y ahora está a la vista.

Pres. El discurso sobre el estado de la Unión de Barack Obama y, más recientemente, su presupuesto propuesto para el año fiscal 2014 elevan las necesidades de fabricación de los EE. UU. A casi la cima de la agenda. Y a diferencia de los trabajos de producción y ensamblaje de baja tecnología que las empresas estadounidenses han subcontratado durante décadas, la nueva era de la fabricación dependerá en gran medida de las tecnologías y los materiales de fabricación aditiva, que están programados para recibir millones de dólares en fondos para sacarlos El laboratorio y en el piso de la fábrica.

La impresión 3D es la versión más reconocida de la fabricación aditiva. Los inventores e ingenieros han usado durante años máquinas que cuestan desde unos pocos miles de dólares hasta cientos de miles para prototipar rápidamente nuevos productos. Todos los procesos de fabricación de aditivos siguen el mismo principio básico de deposición capa por capa de formas ligeramente diferentes utilizando polímeros en polvo o líquidos, metales u otros materiales. Cada objeto comienza como un diseño asistido por computadora (CAD) o algún otro tipo de archivo digital, lo que permite a los diseñadores ajustar su trabajo antes de la construcción real con poco impacto en el costo.

En el extremo inferior de la escala, una impresora MakerBot 3-D puede construir artículos básicos como un peine o una estatua utilizando filamentos a base de polímero. Sin embargo, las piezas de aeroplanos o automóviles de escala industrial y de calidad de producción requieren máquinas y materiales aditivos que actualmente no existen. Ahí es donde entra la financiación.

La solicitud de presupuesto del año fiscal 2014 del Departamento de Comercio de los Estados Unidos en particular incluye $ 1.5 mil millones solo en ese año para estimular el desarrollo de nuevos enfoques de fabricación (pdf) además de la inversión de $ 1 billón con la que se comprometió el gobierno de Obama en el año fiscal 2013 para lanzar la Red Nacional de Manufacturing Innovation, un grupo de hasta 15 instalaciones de investigación de fabricación en todo el país.

El primero es el Instituto Nacional de Innovación en Fabricación Aditiva (NAMII) en Youngstown, Ohio, que se centrará en el desarrollo de tecnología y procesos de fabricación aditiva con la ayuda de un planificado de $ 45 millones en fondos federales. Los departamentos de Defensa y Energía ya han proporcionado $ 30 millones de esa cantidad, con la NASA, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de Commerce, y la Fundación Nacional de Ciencia espera que se acumulen los $ 15 millones restantes durante los próximos cuatro años. Empresas manufactureras, universidades, colegios comunitarios y organizaciones sin fines de lucro le han prometido al instituto una financiación adicional de $ 40 millones.

El instituto ya tiene siete proyectos en obra. Estos esfuerzos van desde la investigación básica sobre cómo reaccionarán los polímeros y otros materiales durante el proceso de calentamiento y deposición hasta aplicaciones más industriales, como el desarrollo de un proceso de alta temperatura y menor costo para trabajar con materiales termoplásticos utilizados para fabricar componentes de aire y vehículos espaciales.

La siguiente animación muestra cómo funciona un tipo de proceso de fabricación de aditivos, la fusión por haz de electrones (EBM). EBM comienza con una aleación de metal en polvo colocada en la tolva de polvo de la máquina. El rastrillo de la máquina distribuye una fina capa de polvo a través de la plataforma de construcción. Un haz de electrones entra en la cámara de vacío y funde las partículas en un patrón según lo dictado por un archivo CAD. La plataforma de construcción luego se baja ligeramente y el proceso se repite hasta que el objeto, en este caso, una turbina, se haya impreso completamente.

Hay varias áreas en las que se podría mejorar el proceso, siempre que el dinero del gobierno se gaste bien: además de acelerar el procedimiento, los fabricantes deben asegurarse de que estos productos impresos sean consistentes de un conjunto a otro. También deben desarrollar formas de hacer objetos más complejos, detallados y de múltiples materiales. Aún así, con la fabricación aditiva en el radar nacional, y, lo que es más importante, en el presupuesto, es solo una cuestión de tiempo antes de que la mayoría de las piezas se impriman en lugar de que se extraigan de las materias primas.

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