Una versión de este artículo se publicó originalmente en Forbes.
La tecnología FDM ya ha demostrado que es capaz de fabricar la pieza. La cuestión más complicada en las plantas de producción actuales es si se puede demostrar que todas las piezas que salen de la impresora cumplirán los requisitos, superarán la certificación y seguirán siendo rentables. Responder a esa pregunta de forma digital es la función del software de simulación FDM, y solo funciona si la simulación comprende cómo se imprime realmente la pieza.
Este artículo analiza por qué la homologación de las piezas impresas resulta tan costosa, por qué la simulación de uso general pasa por alto lo que realmente importa en la tecnología FDM y qué pueden hacer ahora los responsables de fabricación para que las piezas pasen del laboratorio de prototipos a una producción fiable.
Según Wohlers Associates, los ingresos globales de la fabricación aditiva alcanzaron los 24 200 millones de dólares en 2025, con una tasa de crecimiento del 10,9 %. Se trata de un ligero repunte con respecto a 2024, pero sigue estando muy por debajo de las tasas superiores al 20 % que registraba el sector antes de la pandemia. La señal más reveladora es el origen de ese crecimiento: los servicios de impresión, es decir, las empresas que realmente fabrican piezas, representan ahora el 48 % de los ingresos del sector y crecieron un 15,5 %, mientras que las ventas de sistemas crecieron un 3,6 %.
El valor se está desplazando hacia la producción. El próximo capítulo del sector depende menos de la venta de más impresoras y más de si se puede confiar en las piezas que fabrican dichas impresoras.
En el caso de las aplicaciones críticas para la seguridad, la confianza tiene un alto coste por su propia naturaleza. El NIST señala que la homologación completa de un material mediante exhaustivas pruebas empíricas suele requerir muchos miles de ensayos individuales, millones de dólares y entre 5 y 15 años. Ante esa carga, muchos fabricantes limitan la fabricación aditiva al laboratorio de prototipos, donde los errores salen baratos y nadie plantea preguntas difíciles sobre el historial de una pieza.
Las impresoras rara vez son el cuello de botella. Los sistemas FDM modernos son más capaces que los flujos de trabajo que los rodean. Una producción fiable requiere que cada etapa sirva de base para la siguiente: diseño, definición del proceso, fabricación, inspección, rendimiento y coste. En la mayoría de las organizaciones, esas etapas se gestionan con herramientas independientes, y cada traspaso entre ellas es un punto en el que se pierde confianza.
La simulación es un claro ejemplo. Si se simula una pieza FDM sin conocer su trayectoria real de fresado, se está prediciendo el comportamiento de una pieza que quizá nunca llegue a fabricarse. Cuando no se puede confiar en los modelos digitales, la única alternativa es recurrir a pruebas físicas lentas y destructivas, o sobredimensionar la pieza para compensar lo que la simulación no puede detectar.
En el mecanizado convencional, una pieza parte de un lingote certificado, y las propiedades del material se gestionan por separado de su geometría. La fabricación aditiva funciona de manera diferente. El material se crea al mismo tiempo que la geometría, y la trayectoria de la herramienta es la que da forma a ambos.
El programa de ensayos físicos de Novineer, que ha completado más de 700 ensayos de cara a una validación de 1.500 ensayos, demuestra lo importante que es esto. Dos piezas con geometría y materia prima idénticas, impresas en la misma máquina y cargadas de la misma manera, pueden presentar una diferencia en la deflexión de hasta seis veces, basándose únicamente en la trayectoria de la herramienta utilizada para rellenarlas. Cualquier simulación que separe el proceso del material será estructuralmente errónea.
Una forma de imaginárselo: una pieza impresa tiene una anatomía (su geometría) y una fisiología (su material). También tiene un sistema nervioso, la trayectoria de la herramienta, que define cómo se forma la pieza capa a capa y, junto con su historial térmico, cómo se comporta bajo carga. Por eso la simulación de la trayectoria de la herramienta es mucho más importante para el FDM que el análisis basado únicamente en la geometría.
Cuando los modelos de simulación validados mediante ensayos físicos se vinculan a la trayectoria real de la herramienta y al registro de fabricación, la evidencia se traslada de una pieza a la siguiente. La cualificación se convierte en un activo que se acumula, en lugar de un coste que se repite cada vez que cambia un parámetro.
NoviPath fue desarrollado por Novineer para cubrir esta carencia de los usuarios de Stratasys. En lugar de simular un sólido idealizado, simula la pieza tal y como se imprimirá realmente, utilizando la trayectoria de la herramienta real, la orientación de las capas, el material y los datos de la impresora transmitidos directamente desde GrabCAD Print Pro, sin necesidad de exportarlos.
El flujo de trabajo consta de cuatro pasos: abrir el trabajo desde GrabCAD Print Pro, que proporciona a NoviPath la geometría, la trayectoria de la herramienta, el material y los datos de la impresora; aplicar cargas puntuales, cargas de superficie y restricciones de sujeción; resolver, con NoviPath mapeando en cuestión de minutos la orientación del filamento, que varía localmente, sobre la pieza; y, a continuación, revisar los puntos críticos de tensión, el desplazamiento y el punto de fallo previsto en un informe automatizado.
Resultados validados mediante ensayos destructivos en banco de pruebas:
NoviPath es compatible con las impresoras Stratasys F900, Fortus 450mc y F3300, con parámetros prevalidados para ULTEM 9085, Antero 800NA y FDM Nylon 12CF. Ya está disponible como actualización para los clientes de GrabCAD Print Pro, y no se necesita tarjeta de crédito para iniciar una prueba.
Para obtener una explicación más detallada del método, lee nuestra entrada anterior sobre la simulación de la fabricación aditiva para FDM.
Para los responsables de fabricación que están evaluando la impresión 3D para la producción, destacan tres prioridades:
La producción no perdonará las piezas sin memoria. Tarde o temprano, un cliente pedirá el historial de una pieza. La cuestión es si tendrás uno a mano para entregárselo.
El software de simulación FDM predice cómo se comportará bajo carga una pieza fabricada mediante modelado por deposición fundida antes de su impresión. Las herramientas más precisas utilizan la trayectoria real de la herramienta y los datos del material, ya que las piezas FDM se comportan de forma diferente en función de cómo se deposita el material.
Las herramientas generales de análisis por elementos finitos (FEA), como ANSYS y Abaqus, simulan la pieza como un sólido homogéneo, por lo que la trayectoria de la herramienta nunca se incluye en el modelo. NoviPath implementa la trayectoria real de la herramienta procedente de GrabCAD Print Pro y asigna la orientación del filamento, que varía localmente, a la pieza, de modo que la rigidez y la resistencia de cada zona se ajustan a la forma en que se depositó el material. Los datos se transfieren directamente desde GrabCAD Print Pro.
En FDM, la trayectoria de la herramienta determina cómo se deposita el material, lo que afecta directamente a la resistencia y la rigidez. Las piezas con una geometría idéntica pueden comportarse de forma muy diferente en función de su trayectoria de la herramienta, por lo que la simulación basada en la trayectoria real ofrece predicciones mucho más fiables que el análisis basado únicamente en la geometría.
La simulación validada mediante ensayos físicos permite a los ingenieros comprobar primero los requisitos estructurales de forma digital, lo que reduce los ciclos de ensayo físico y reserva los ensayos destructivos para la certificación final. También reduce el sobredimensionamiento, ya que los equipos ya no necesitan aumentar el espesor de las paredes ni el relleno para cubrir la incertidumbre.
Necesitas una suscripción activa a GrabCAD Print Pro y una impresora FDM de Stratasys compatible (F900, Fortus 450mc o F3300) para generar exportaciones de trayectorias de herramienta compatibles. Puedes iniciar una prueba sin necesidad de tarjeta de crédito.
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