Customer
Subaru
Headquarters
Camden, New Jersey
Industry
Automotive
Employees
37,000+
«La velocidad es vida» es un mantra que se aplica en múltiples sectores. Ya sea pilotando un avión, lanzando una empresa emergente o fabricando productos, hay un beneficio tangible en actuar con rapidez y buscar la eficiencia. En la fabricación, la velocidad (cuando se combina con la precisión) es fundamental porque fomenta una ventaja competitiva, permitiendo a una empresa reaccionar con mayor agilidad a las demandas del mercado.
Matt Daroff, director de ingeniería de proyectos de Subaru of America, Inc. (Subaru), era muy consciente de esta realidad. Daroff y sus colegas del equipo de Desarrollo de Productos de Accesorios (APD) de Subaru son los responsables de desarrollar el amplio catálogo de accesorios originales Subaru disponibles para todos los vehículos Subaru vendidos en Estados Unidos. Las herramientas y los accesorios necesarios para instalar estos accesorios con precisión se desarrollaban y fabricaban tradicionalmente mediante métodos convencionales —mecanizando piezas de metal y plástico y atornillándolas entre sí—, un proceso lento y a menudo costoso, especialmente durante la validación y la iteración de prototipos. Subaru vio el potencial de la fabricación aditiva (AM) para agilizar el proceso de fabricación de herramientas y, a partir de esa idea, comenzó la andadura del equipo en la impresión 3D.
Al igual que con cualquier inversión importante en equipamiento, la adquisición de una impresora 3D por parte del fabricante de automóviles tuvo que superar un riguroso análisis de viabilidad. Sin embargo, esto no resultó demasiado difícil de lograr, dado el elevado coste de las herramientas fabricadas de forma tradicional y subcontratadas. Al pasar a la impresión 3D, el equipo de Subaru APD pudo respaldar la compra de una impresora 3D Stratasys F770™ de gran formato, internalizando de forma efectiva la fabricación de herramientas con una inversión de capital mínima, aparte del coste de la impresora. «Desarrollamos herramientas y plantillas especializadas para la instalación precisa de muchos de nuestros productos. El coste de fabricación de solo uno de esos desarrollos era tan increíblemente alto que, cuando lo pusimos sobre el papel, fue fácil justificar el caso de negocio para la compra de una F770. Se calculó que el uso de la F770 para la creación de prototipos y la producción de herramientas solo para ese programa reduciría los costes en aproximadamente un 70 % y generaría un retorno de la inversión en unos dos años», afirma Daroff, quien también señala que, desde entonces, la F770 se ha utilizado para la creación de prototipos y herramientas para múltiples líneas de productos, incluida una variedad de vehículos en desarrollo.
Más significativo fue el impacto que tuvo la fabricación aditiva en el proceso de desarrollo de herramientas. Según Subaru, el cambio a la fabricación aditiva transformó por completo el flujo de trabajo del equipo, con beneficios particulares en la creación de prototipos y el desarrollo del diseño de herramientas. «La cadencia de iteración en los prototipos de herramientas era del orden de semanas entre cada nuevo prototipo con la fabricación convencional. La fabricación aditiva redujo esta cadencia a días. Esto nos permitió reducir nuestro tiempo de desarrollo de herramientas para esta línea de productos en más de un 50 %», afirma Daroff. También permitió pasar de la producción externalizada de herramientas por lotes a la fabricación interna de piezas únicas «justo a tiempo», una estrategia que ofrece las ventajas asociadas a una fabricación ágil, flexible y con capacidad de respuesta.
Aunque las mejoras en el flujo de trabajo fueron significativas, seguían estando limitadas por las restricciones que imponía la impresión de piezas de gran tamaño con las capacidades de fabricación aditiva existentes. La impresora F770 utiliza la tecnología de filamento FDM® y cuenta con una cámara de impresión de generosas dimensiones, capaz de albergar los grandes soportes necesarios para instalar los accesorios del vehículo. Si algunos accesorios superan los 100 cm (39,4 pulgadas) de longitud de la plataforma de impresión de la impresora, los diseñadores de herramientas de Subaru dividen la herramienta, la imprimen en varias piezas y las unen. Pero cuando se combinan piezas grandes con las velocidades típicas de las impresoras basadas en extrusión, los tiempos de impresión pueden ser largos.
Según el equipo de APD de Subaru, eso no era algo inesperado. Pero, aun así, los plazos de producción tuvieron que adaptarse al ritmo al que se podían imprimir las herramientas. Y aunque la fabricación aditiva (AM) logró una reducción de costes en comparación con la fabricación convencional, la siguiente pregunta era cómo alcanzar el siguiente nivel de beneficios que la AM podría ofrecer: ahorrar tiempo mediante operaciones de impresión aceleradas.
La respuesta llegó en forma de una prueba beta de un nuevo cabezal de impresión diseñado para aumentar la velocidad de la impresora F770 al menos 1,5 veces. El nuevo cabezal de impresión T25 permite una mayor velocidad de extrusión del material y cuenta con un orificio de salida más grande, lo que acelera el tiempo de impresión. El cabezal T25 también imprime con la misma altura de capa de 33 mm / 0,013 pulgadas que el cabezal de impresión estándar T14, produciendo un acabado superficial similar para la mayoría de las geometrías.
Las pruebas internas de Stratasys con diversas piezas demostraron un aumento del tiempo de impresión de entre 1,86 y 2,27 veces la velocidad del cabezal de impresión estándar F770 T14. Los resultados de una herramienta de 36 pulgadas de largo impresa por el equipo de Subaru dieron lugar a un aumento de velocidad de 1,96 veces, lo que supone un tiempo de impresión de aproximadamente la mitad del que se tardaría con el cabezal T14. Antes de incorporar el nuevo cabezal de impresión T25, el equipo de APD dependía de dos impresoras, la F770 y otra impresora de extrusión de gran formato, para satisfacer las demandas de producción. Con la introducción del cabezal de impresión T25, más rápido, Subaru pudo aumentar el rendimiento y satisfacer la demanda con solo la impresora F770, dejando el otro sistema disponible para otros trabajos urgentes.
Daroff comenta: «Cuando se nos presentó la oportunidad de explorar la posibilidad de aumentar la velocidad de impresión de nuestra F770, todos nos mostramos a favor. Hasta ahora, utilizábamos otra máquina para cubrir el déficit. Ahora podemos conseguir todo ese rendimiento con una sola máquina [F770]. Esto supuso inmediatamente un funcionamiento más robusto y flexible, liberando un recurso completo para otros trabajos».
Aunque el cabezal de impresión T25 ha aumentado la eficiencia de las operaciones de desarrollo de accesorios de Subaru en términos de tiempo y costes, hay que tener en cuenta una perspectiva más amplia de cómo ha ayudado esta solución. En resumen, ha aliviado algunos de los puntos débiles a los que se enfrentaba el equipo en el curso normal de la actividad, permitiéndoles reaccionar más rápido de lo que habían podido históricamente. Esta reacción más rápida significa que la operación ya no sufre las consecuencias y los costes asociados a los retrasos, reduciendo así las pérdidas y el desperdicio.
Subaru señala las solicitudes urgentes de herramientas como un ejemplo paradigmático, situaciones en las que una respuesta más rápida puede evitar retrasos para el equipo de instalación, reducir el desperdicio y proteger oportunidades de negocio que, de otro modo, se perderían. «Gran parte de nuestro desperdicio es una cuestión de tiempo», afirma Daroff. «Los costes del tiempo perdido son costes de oportunidad. Si nuestro equipo no dispone de las herramientas necesarias para instalar nuestros productos con confianza y precisión, no los instalaremos en absoluto. Por lo tanto, cuanto antes podamos proporcionar a nuestro equipo lo que necesita para realizar ese trabajo, antes podremos crear valor para nuestros clientes. Por el contrario, si no podemos responder rápidamente para reemplazar herramientas dañadas o perdidas sobre el terreno, o atender nuevas solicitudes de herramientas, esto supone oportunidades perdidas para entregar nuestros productos», añade.
Aparte del ahorro de costes, esto también respalda los compromisos medioambientales del fabricante de automóviles para reducir los residuos, conservar los recursos y preservar los espacios naturales, lo que se vincula directamente con el hecho de que todos los productos Subaru se fabrican en plantas de producción con cero residuos destinados al vertedero.
Cuando Subaru se planteó incorporar la fabricación aditiva a sus instalaciones, se centró en la posibilidad de incluir una variedad de fabricantes de AM. Tras consultar con los clientes internos, el equipo de desarrollo redujo las opciones a tecnologías de impresión de gran formato basadas en la extrusión. «Creo que seleccionamos unas siete u ocho máquinas diferentes de fabricantes de todo el mundo para evaluarlas», afirma Daroff. «En aquel momento, ninguna de ellas era de Stratasys. Teniendo en cuenta el presupuesto disponible del que disponíamos, consideré que Stratasys estaba fuera de nuestro alcance realista. Buscábamos el equilibrio entre coste, calidad y eficiencia».
Subaru solicitó piezas de muestra para su evaluación a los distintos fabricantes que se estaban barajando. Sin embargo, basándose en experiencias positivas anteriores con la tecnología de Stratasys, solicitaron una muestra a Stratasys para utilizarla como punto de referencia. Tras comparar las propuestas, el equipo de Subaru observó una clara diferencia en cuanto al resultado de las impresoras industriales de Stratasys. «En esa evaluación, una vez que vimos la diferencia, la brecha de calidad y el rendimiento de las máquinas [de Stratasys], tuvimos un argumento lo suficientemente sólido como para mostrar a nuestra dirección y decir: “Entendemos que puede ser una inversión más significativa, pero merece la pena”», afirma Daroff.
No todos los días un fabricante de automóviles consigue mejorar la eficiencia de sus procesos en casi un 100 % con una simple actualización de la maquinaria. Pero eso es precisamente lo que Subaru ha logrado con el cabezal de impresión T25 de su impresora F770. Como resultado, se han abierto las puertas a considerables beneficios en las fases posteriores del proceso, reduciendo aún más el tiempo de desarrollo de las herramientas de varios días a un día o, en algunos casos, incluso a unas horas. La combinación de esta eficiencia y el cambio a un flujo de trabajo «justo a tiempo» permite al equipo de APD atender y colaborar con sus clientes mucho antes.
Daroff lo explica así: «Entregar las piezas a nuestros clientes antes les da la oportunidad de probar aspectos que quizá no hayamos detectado en el desarrollo o, simplemente, de identificar oportunidades razonables de mejora en un diseño que ya es bueno. Esto nos da la oportunidad de realizar correcciones y mejoras antes, minimizando el tiempo y el desperdicio de material en productos defectuosos antes de su producción, y maximizando las oportunidades de mejora continua».
Para Subaru, la velocidad no se limita a imprimir más rápido, sino que consiste en detectar los problemas con mayor rapidez, reducir el desperdicio y lanzar los accesorios al mercado con mayor confianza. La F770 con el cabezal de impresión T25 ha contribuido a que esto sea posible.
