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Estudios de casos de defensa

La impresión 3D le ofrece respaldo cuando más lo necesita

Cuando la presión por maximizar los recursos se combina con una misión para ofrecer seguridad en condiciones extremas, la innovación es algo más que una ventaja competitiva; es un seguro de vida.

Los fabricantes militares confían en la impresión 3D para fabricar equipos de defensa muy personalizados con plazos ajustados.

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Trainer Development Flight (TDF) con sede en la Base de la Fuerza Aérea Sheppard, en Wichita Falls (Texas), es una empresa que diseña, desarrolla y fabrica sistemas y ayudas de entrenamiento para las Fuerzas Aéreas y todas las ramas del Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Estos elementos se utilizan en numerosos entornos de entrenamiento incluidos sistemas de aviación, armas y combustible, disposición médica, aire acondicionado y telecomunicaciones.

Los aparatos y las ayudas de entrenamiento pueden ser productos originales o réplicas de los existentes, dependiendo de la formación requerida. Algunos dispositivos no es necesario que sean unidades en funcionamiento, así que no suele ser rentable adquirir el elemento real. Para la mayoría de aplicaciones de entrenamiento, resulta más económico utilizar réplicas en la formación de alumnos, en lugar de usar equipos que suelen resultar muy caros.

TDF utiliza la fabricación digital directa para fabricar buena parte de sus productos de entrenamiento. Para ello, emplea cuatro máquinas de fabricación aditiva FDM en una ubicación centralizada con proceso AFSO 21 (Lean) incorporados al proceso global.

El desafío real

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Antes de añadir la fabricación digital directa a sus procesos, TDF utilizaba métodos de fabricación convencionales para hacer sus productos. La fabricación convencional suele requerir plazos más largos porque suele haber varios pasos como el mecanizado, torneado, soldado, doblado de láminas de metal y cortado. Al fabricar herramientas para moldear una pieza nos encontramos con dificultades similares.

“Dado que la mayor parte de nuestros proyectos son únicos o tienen un volumen muy bajo los métodos convencionales resultan muy caros”, explica Mitchell Weatherly, Jefe de TDF. “Solo el 10% de nuestro trabajo es de prototipado y el 90% de producción.”

Solución real

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Antes de adoptar la tecnología FDM, TDF consideró “una multitud” de procesos aditivos diferentes, explica Weatherly. “Con FDM, la inversión se realiza al principio, no es continua” señala. “Las piezas son duraderas y tienen el gran nivel de detalle que necesitamos. Además, el proceso es respetuoso con el medioambiente, 100% ecológico y sin desechos.”

TDF es responsable del diseño y fabricación de una réplica exacta de un vehículo aéreo no tripulado (UAV) o “drone” para formación de técnicos de reparación. Dispone de una serie de componentes internos y externos realizados con sus máquinas de FDM. Entre los componentes se incluye la mayor parte de elementos del cuerpo además de diversos cubiertas, propulsores y antenas. También han adquirido una serie de componentes de UAV reales del OEM.

Ventajas reales

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Solo para fabricar la gran antena del UAV el uso de las máquinas de FDM permitió hacer el trabajo en una décima parte del tiempo que se habría tardado normalmente con los métodos convencionales y ofreció un retorno de la inversión de más de 12.000 USD. Así que el ahorro no se limita al tiempo. Para la antena, un taller subcontratado habría tardado 20 días en fabricar la pieza, mientras que solo se tardo dos días mediante FDM, pero solo fueron necesarios de 15 a 20 minutos de mano de obra. Para todo el proyecto del UAV el tiempo total ahorrado fue superior a tres años en algunas áreas. Este proyecto, junto con otros ahorros de sistemas de entrenamiento ha resultado impresionante con un ahorro de 800.000 USD en los últimos cuatro años.

“Entre las ventajas principales del sistema FDM se encuentra su velocidad respecto a otros procesos o métodos de fabricación alternativos, la versatilidad de la tecnología FDM frente al moldeado por inyección y la capacidad de realizar simultáneamente diversas piezas en el sistema”, señala Weatherly. Otras ventajas son la facilidad de mantenimiento así como la disponibilidad de diversos materiales para distintos fines. “Entre las capacidades adicionales se incluye la posibilidad de realizar diseños en función de las necesidades en lugar de según las limitaciones de fabricación y la posibilidad de implementar los cambios de diseño de inmediato y a un coste mínimo. La versatilidad para fabricar cualquier elemento sin desechos peligrosos es una de las mayores ventajas para la Fuerza Aérea”, explica Weatherly. ”Las máquinas basadas en FDM se han estado utilizando en una serie de proyectos de sistemas de entrenamiento por presupuestos ajustados. También hemos utilizado el proceso FDM para investigación y desarrollo para que nuestros pilotos y soldados puedan entrenar métodos de combate.

“La primera que adquirimos una máquina FDM habíamos proyectado un plazo de amortización de cuatro años, pero solo se tardaron 18 meses”, señala Weatherly. “En la compra de nuestra segunda máquina FDM la amortización se realizó en solo nueve meses. Nunca podremos prescindir de los métodos convencionales y de los técnicos capacitados, pero puedes darles las herramientas adecuadas y nuevas tecnologías que permitan hacer su trabajo más sencillo y competitivo. Creo que FDM es uno de los mejores métodos de fabricación disponibles avanzados tecnológicamente. Desde 2004 en que adquirimos nuestra cuatro primeras máquinas, el proceso FDM ha ahorrado al gobierno más de 3,8 millones de USD con un ahorro estimado de más de 15 millones de USD en un plazo de 10 a 15 años. “

[Nota de los editores: TDF (Trainer Development Flight) ha obtenido el galardón 2008 Air Force Chief of Staff Team Excellence Award por su uso de la tecnología FDM y otros métodos avanzados de fabricación. Ha sido reconocido como el principal centro de excelencia para fabricación de sistemas y productos de entrenamiento para la Fuerza Aérea y otras agencias del Departamento de Defensa].

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