Fabricación de utillaje mediante FDM: Tres casos de éxito

FABRICACION DE UTILLAJE MEDIANTE FDM

 

TRES CASOS DE EXITO

 

Existe una aplicacion desconocida por la mayoría de clientes potenciales de sistemas de manufactura digital aditiva, que puede ofrecer unos rendimientos financieros extraordinarios.

 

Los ahorros pueden llegar a ser tan importantes, que posibilitarían por sí mismos la amortización de un sistema de manufactura aditiva en un plazo inferior a los típicos 3, 4 ó incluso 5 años que suelen contemplarse por las entidades financieras a la hora de financiar la adquisición de bienes de equipo.

 

Ahora bien, esa ventaja financiera resultaría diminuta en comparación con los beneficios derivados de la reducción de costes laborales y plazos de entrega que se pueden obtener: Como ya sugería el título, veremos a continuación hasta qué punto es posible fabricar utillajes (calibres, fijaciones, galgas, etc.) en poco tiempo, haciendo uso de una tecnología autónoma y limpia, que libera al usuario de los típicos engorros asociados al mecanizado tradicional.

 

Reemplazando el utillaje fabricado mediante métodos convencionales, por utillaje fabricado mediante manufactura aditiva, es posible reducir los gastos de fabricación entre un 50% y un 90% a la par que reducir los costes de mano de obra y reducir los plazos de entrega.  Y no sólo eso: Aun cuando los utillajes fabricados mediante el método tradicional pudieran reportar los mismos resultados financieros que los utillajes fabricados mediante manufactura aditiva, ésta ultima ofrece una implementación más fácil y rápida pues no requiere la intervención de programadores CAM ni maquinistas.

 

Vamos a ver a continuación tres casos de éxito correspondientes a sendos propietarios de máquinas Fortus de Stratasys, los cuales obtuvieron una horquilla de ganancias anuales entre 60.000 y 230.000 dólares, tan solo fabricando sus propios utillajes.

 

 

DIGI INTERNATIONAL INC.

 

Digi International diseña y fabrica dispositivos de enlace para sistemas de telecomunicación inalámbrica basados en los estándares Wi-Fi, ZigBee y 3G.

 

Como tantas otras empresas, Digi adquirió un sistema de manufactura aditiva pensando en utilizarlo para ciertas aplicaciones concretas, pero poco a poco fue descubriendo nuevas aplicaciones insospechadas.

 

Según Matthew Larsen, responsable de ingeniería mecánica, el departamento de compras dio el visto bueno a la adquisición de la Fortus cuando Matthew les presentó un plan de amortización basado únicamente en los ahorros derivados de un uso para I+D+i, con énfasis en los costes de prototipado. “Nosotros no pensábamos en usar la máquina para fabricación directa cuando redactamos el plan de justificación de compra de la Fortus”, afirma Larsen. Ahora bien, durante el primer año de uso fueron poco a poco encontrando aplicaciones fuera del departamento de I+D+i, tales como la fabricación de fijaciones con máscaras integradas, listas para su uso en los procesos de “conformal coating” o barnizado protector selectivo. Esta aplicación resultaría un verdadero descubrimiento para Matthew, pues la mayoría de los dispositivos fabricados por Digi requieren un barnizado selectivo, a fin de proteger ciertos componentes clave.

 

Para llevar a cabo la mencionada tarea, se encargaba la fabricación de unas plantillas de aluminio a medida, sobre las que los operarios de Digi solían aplicar cinta adhesiva al objeto de proteger aquellos componentes que no requerían ser barnizados, lo cual encarecía el coste global de mano de obra en 135.000 dólares de promedio. Frente a ese problema, decidieron emplear a fondo la Fortus y, tras un año de producción y uso de las nuevas fijaciones, hicieron cuentas y llegaron a la conclusión de que habían conseguido reducir los costes de mano de obra, por cada serie, en 123.750 dólares de promedio, lo cual resultó aún más impactante cuando cayeron en la cuenta de que esa sola aplicacion les había reportado un ahorro anual superior a los ahorros obtenidos por la suma de todas las aplicaciones de la Fortus, a tareas de I+D+i.

 

Larsen reconocía que este beneficio financiero habría sido posible utilizando una fijación similar, fabricada mediante mecanizado tradicional, pero tambien reconocía que esa alternativa resultaba inviable: En la producción de series cortas, el ahorro en costes laborales obtenido habría sido contrarrestado por el tiempo y esfuerzo requeridos para obtener las máscaras encargándolas a un proveedor, y dada la omnipresente lista de proyectos de alta prioridad, se hacía imprescindible evitar cualquier proceso que entrañase un posible retraso por causas aleatorias. En palabras de Matthew, “Estuvimos analizando nuestros procesos de enmascarado y concluimos que podríamos intentarlo con la manufactura aditiva. El riesgo era admisible ya que el coste era ridículo, el proceso era sencillo, y diseñar la pieza requería muy poco tiempo. En suma, no teníamos nada que perder, y sí mucho que ganar: Cuando nuestro departamento de costes echó cuentas, quedó admirado de los ahorros obtenidos con la máquina.”

 

 

ORECK MANUFACTURING COMPANY

 

Oreck, fabricante norteamericano de aspiradoras y equipos de limpieza para el hogar y la industria, pensó desde el primer momento en la manufactura aditiva como alternativa para la fabricación de sus propios utillajes y fijaciones. La adquisición de la máquina fué un verdadero acierto desde el primer momento, pues obtuvo en poco tiempo unos ahorros de 65.000 dólares fabricando con la Fortus los pallets para la línea de montaje. Ahora bien, esa ventaja financiera palidecería en comparación con las ventajas que le ha reportado al departamento de calidad, y que vamos a ver a continuación.

 

Durante los últimos años, Oreck ha utilizado la manufactura digital aditiva para fabricar cientos de fijaciones de inspección con destino a sus máquinas de medición coordinada (CMMs - Coordinate Measuring Machines) obteniendo un ahorro medio de 200 dólares y 6,6 días respecto a fabricarlas mediante el método tradicional. Ahora bien, la ganancia financiera más significativa ha sido un incremento conservativo del beneficio bruto de 100.000 a 500.000 dólares, que podría resultar de una reducción de 29 días en el tiempo de salida al mercado.

 

Antes de trabajar con manufactura aditiva, Oreck tardaba 30 días en completar las inspecciones de un primer artículo nuevo, compuesto de entre 20 y 30 piezas. Tras recibir las primeras muestras, el departamento de calidad empezaba a fabricar las fijaciones, y a programar la CMM. En torno al trigésimo día, solía completar el proceso de inspección y el producto pasaba a la fase de fabricación final.

 

Ahora en cambio y gracias a la manufactura aditiva, la fabricación de fijaciones y la programación del CMM han quedado fuera del procedimiento ya que el equipo del departamento de calidad consigue completar esas tareas mucho antes de que el primer artículo llegue al departamento de inspección.

 

En palabras de Craig Ulmer, técnico senior del laboratorio de control de calidad, “Yo puedo ahora inspeccionar con facilidad todas las primeras unidades de un nuevo producto en un solo día, cuando antes lo hacía en un mes. Esto significa que puedo autorizar la fabricación masiva con un mes de anticipación.”

 

¿Cuál es la ganancia financiera de 29 días? Vamos a hacer números partiendo de un producto genérico que se vende a 250 dólares. En esos casos, el margen de beneficio bruto se sitúa normalmente en torno al 50%, por lo que cada unidad vendida reporta un beneficio bruto de 125 dólares. Con unas ventas anuales de 10.000 unidades (28 por día), el beneficio bruto diario para ese producto es de 3.500 dólares. Esto quiere decir que una reducción de 29 días en el tiempo de salida al mercado, incrementa el beneficio bruto en 101.500 dólares. Si se incrementan las ventas en 50.000 unidades por año, el beneficio bruto adicional se incrementa en 507.500 dólares. Considerando esa estimación, un equipo medio de fabricación digital directa necesitaría menos de dos años para amortizarse, tan solo fabricando fijaciones para inspección.

 

 

RAPID PROTOTYPE + MANUFACTURING LLC (RP+M)

 

RP+M es un socio estratégico de Thogus, empresa dedicada a la producción de piezas de plástico mediante inyección. Ubicada en la propia planta de producción de Thogus, el impacto de RP+M queda manifiesto con sólo observar la cantidad de piezas de todo tipo diseminadas por todas partes.

 

En palabras de Patrick Gannon, responsable de ingeniería en RP+M, “Nuestros procesos de manufactura aditiva constituyen la vía de menor resistencia.” Como en el caso de Digi, Patrick otorga un gran valor a la posibilidad de diseñar, imprimir y poner en servicio una pieza, haciendo uso de un proceso limpio y respetuoso con el medio ambiente, que normalmente sólo requiere entre 2 y 24 horas para llevarse a cabo de principio a fin.

 

Esa vía de menor resistencia ha propiciado la proliferación de útiles de fabricación que son cruciales en el esfuerzo de Thogus por mantener y aumentar su competitividad.

 

Gannon menciona como ejemplo clave los utillajes fabricados para desarrollar en Thogus el proyecto 5-S, destinado a conseguir la máxima ergonomía y eficacia en cada puesto de trabajo mediante la disposición más adecuada de un sitio para cosa, y una cosa para cada sitio.

 

Gannon remarca el hecho de que sin la manufactura digital aditiva, la mayoría de sus utillajes organizativos enmarcados en el proyecto 5-S no habrían visto la luz: “Si hubiéramos encargado la producción de esos útiles, la ecuación de valor no habría resultado rentable. En cambio, gracias a la manufactura aditiva somos capaces de ver una oportunidad de mejora, diseñar un utillaje y fabricarlo en pocas horas. Así de fácil.”

 

Dentro del proyecto 5-S, Gannon ofrece dos ejemplos al azar de entre los cientos de piezas fabricadas: El portainyectores y el portabarras. Ambos de esos útiles están presentes junto a cada una de las 30 prensas de moldeado por inyección con las que cuenta la empresa. Los operarios hacen uso de esos utillajes cada vez que hay un cambio para reconfigurar la prensa, y así ahorran el tiempo que antes empleaban en buscar el inyector adecuado para cada configuración. Thogus estima que entre unas operaciones y otras el ahorro de costes laborales que ese par de utillajes reporta puede estimarse en torno a 4,70 dólares por cambio de tarea y por prensa. Parece poco, pero considerando 30 prensas, a una media de 150 cambios por año, Thogus obtiene un promedio de ahorro anual estimado en 21.150 dólares, tan sólo por el uso de ese par de utillajes.

 

En cuanto al coste de fabricarlos, fue de tan sólo 160,44 dólares. Si bien representaba aproximadamente un 90% de reducción de costes frente a la alternativa de fabricarlos por el método tradicional, Gannon ni se molestó en calcular ese ahorro pues resultaba ridículo en comparación con los ahorros que se obtenían mediante su uso en la planta de producción: “Sabemos de sobra que fabricarlas con FDM cuesta menos dinero y lleva menos tiempo, pero tambien conocemos el impresionante ahorro que reporta su uso, y eso es lo único que nos basta para decidir fabricarlas mediante FDM.”

 

Thogus tambien utiliza otras piezas fabricadas mediante FDM tales como garras de robot, fijaciones de montaje, calibres, y toda clase de fijaciones de inspección. “Hay tantas en la planta, que hace ya tiempo dejé de contarlas” afirma Gannon. Por poner un ejemplo, en el laboratorio de control de calidad encontró una fijación CMM típica en los procesos de inspección, que, según sus estimaciones, habrá podido reportar a Thogus un ahorro de siete horas por cada lote en los procesos de inspección, que traducidos a dinero suponen un total de 23.625 dólares hasta la fecha.

 

En suma, Gannon calcula que entre unas y otras aplicaciones Thogus debe estar consiguiendo ahorrar en torno a 230.000 dólares anuales de promedio. Con resultados como esos, Thogus ha justificado sobradamente la adquisición de las seis máquinas FDM con que cuenta.