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Casos de estudio de defensa

La impresión 3D te cubre la espalda cuando más lo necesitas

Cuando la presión para maximizar los recursos se combina con una misión para brindar seguridad en condiciones extremas, la innovación es más que una ventaja competitiva, es algo que salva vidas.

Los fabricantes militares confían en la impresión 3D para producir equipos de defensa altamente personalizados con plazos de entrega cortos.

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Ubicado en la Base de la Fuerza Aérea de Sheppard, Wichita Falls, Texas, el Vuelo de desarrollo para capacitación (TDF) es una instalación que diseña, desarrolla y fabrica accesorios para entrenadores y entrenamiento para la Fuerza Aérea y todas las ramas del Departamento de Defensa según sea necesario. Estos elementos se usan en diversos entornos de entrenamiento, que incluyen aviónica, sistemas de armas y combustible, preparación médica, HVAC y sistemas de telecomunicaciones.

Los accesorios para entrenador y entrenamiento pueden ser productos originales o réplicas de productos existentes, según la necesidad de entrenamiento. Algunos dispositivos no necesitan ser unidades funcionales, así es que en general no es rentable comprar el elemento real. Para la mayoría de las aplicaciones de entrenamiento, es más económico formar a los estudiantes con réplicas en vez del equipo que generalmente es muy caro.

TDF usa la fabricación digital directa para fabricar la gran mayoría de sus productos de entrenamiento. Para hacerlo, emplea cuatro máquinas de fabricación aditiva FDM en una ubicación centralizada con procesos AFSO 21 (transparentes) incorporados al proceso general.

El desafío real

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Antes de agregar la fabricación digital directa a sus procesos, TDF usó métodos de fabricación convencional para hacer sus productos. La fabricación convencional en general requiere plazos de entrega más largos porque a menudo hay varios pasos, como la fabricación, el trabajo de torno, la soldadura, la flexión de placas de metal y el corte. Una dificultad similar ocurre cuando se producen herramientas para modelar una pieza.

“Debido a que la mayoría de nuestros proyectos son únicos en su tipo o de volumen muy bajo, los métodos convencionales se vuelven muy caros”, dice Mitchell Weatherly, Jefe de TDF. “Solo cerca del 10 por ciento de nuestro trabajo es para prototipado y el 90 por ciento es producción.”

La solución real

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Antes de decidirse por FDM, TDF consideró “una gran variedad” de los otros procesos aditivos, dice Weatherly. “Con FDM, la inversión es directa, no continua”, dice. “Las piezas son duradera y tienen el alto nivel de detalle que necesitamos. Además, el proceso es seguro para el entorno y 100% ‘ecológico’ con cero desperdicio.”

TDF es responsable del diseño y la fabricación de réplicas exactas de un vehículo aéreo no tripulado (VANT) o “robot” para entrenar a los técnicos en reparaciones. Ha construido varios componentes internos y externos con el uso de sus máquinas FDM. Los componentes incluyen la mayoría de los componentes de cuerpo, así como varios recubrimientos, propulsores y antenas. También compraron una serie de componentes de VANT reales a OEM.

Beneficios reales

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Solo al producir la gran antena del VANT, las máquinas FDM hicieron el trabajo en cerca de una décima parte del tiempo que hubiera tomado normalmente con los métodos tradicionales, y produjo un retorno de la inversión de USD $12.000. Aunque el ahorro va más allá del tiempo. En el caso de la antena, un taller subcontratado se habría tardado hasta 20 días en producir la pieza, lo que nos tomó solo dos días con el uso de FDM, pero solo 15 a 20 minutos de mano de obra. Para el proyecto VANT completo se ahorró una cantidad de tiempo total de más de tres años en algunas áreas. Este proyecto, junto con otros ahorros de accesorios de entrenamiento ha sido muy impresionante con un ahorro de USD $800.000 en los últimos cuatro años.

“Las ventajas principales del sistema FDM incluyen su velocidad sobre los otros procesos o métodos de construcción alternativos, la versatilidad de FDM en comparación con el modelado por inyección y la capacidad de ejecutar variar partes de manera simultánea a través del sistema”, dice Weatherly. Los beneficios incluyen un mantenimiento sencillo, así como la capacidad de usar varios materiales para diversos propósitos. “Las capacidades adicionales incluyen la capacidad de diseñar según las necesidades funcionales en vez de las limitaciones de fabricación y la capacidad de implementar cambios en el diseño de inmediato y a un costo mínimo. La versatilidad para fabricar cualquier elemento junto con la inexistencia de desechos tóxicos es una de las mayores ventajas para la Fuerza Aérea”, dice Weatherly. ”Las máquinas basadas en FDM se han usado para varios proyectos de entrenamiento que tienen presupuestos limitados. También hemos usado el proceso FDM para investigación y desarrollo para que nuestros aviadores y soldados puedan entrenarse como luchamos.

“Para la primera compra de una máquina FDM, proyectamos un retorno de la inversión en cuatro años, pero solo se tardó dieciocho meses”, dice Weatherly. “Para la compra de nuestra segunda máquina FDM, vimos un retorno de la inversión en nueve meses. Jamás te librarás de los métodos tradicionales y los técnicos altamente especializados, pero puedes darles las herramientas correctas y nueva tecnología para hacerles el trabajo más rápido y competitivo. Creo que FDM es uno de los métodos de fabricación de excelencia más avanzados tecnológicamente disponibles. Desde 2004, cuando compramos la primera de cuatro máquinas, el proceso FDM le ha ahorrado al gobierno más de USD $3,8 millones a la fecha con un ahorro esperado de 10 a 15 años de más de $15 millones. “

[Nota de los editores: TDF (Trainer Development Flight) ganó el premio Air Force Chief of Staff Team Excellence 2008 por su uso de la tecnología FDM y otros métodos de producción avanzada. Es reconocido como el primer centro de excelencia para fabricación de productos accesorios de entrenadores y entrenamiento para la Fuerza Aérea y otras agencias del Departamento de Defensa que lo requieran.]

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