Producción de sistemas de control personalizados para máquinas y vehículos utilizando la impresión 3D SLS

IBL Hydronic es una empresa alemana que suministra soluciones personalizadas de electrónica, hidráulica y software para la construcción, el ámbito municipal, la agricultura y la ingeniería forestal, así como otras máquinas y vehículos especializados. 

Disponen de una impresora 3D SLS Fuse 1 con la que pueden crear prototipos funcionales en un período muy corto de tiempo y producir componentes hidráulicos complejos de uso final in situ.

En nuestra entrevista, Tom Heindl, diseñador de productos técnicos para la impresión 3D de IBL Hydronic, nos cuenta cómo la impresión 3D SLS fomenta la innovación en las soluciones de control y cómo se pueden optimizar y acelerar los procesos de trabajo.

IBL Hydronic desarrolla y fabrica sistemas de control para un amplio abanico de máquinas industriales, como vehículos de construcción, maquinaria agrícola y forestal y vehículos municipales. En este nicho de mercado, empresa ofrece tanto el hardware de los componentes de control como el software personalizado correspondiente. 

"Desarrollamos soluciones hidráulicas y electrónicas innovadoras. Nuestro catálogo abarca desde bloques de control simples a controles de dispositivo listos para conectar que incluyen una interfaz de usuario avanzada", explica Heindl. 

Para poder reaccionar rápidamente a peticiones de clientes específicos, IBL produce principalmente componentes in situ, para lo que la impresión 3D tiene un papel esencial. 

Después que algunos trabajos anteriores demostraran que IBL había alcanzado los límites estructurales y de diseño de los procesos de producción convencionales, empezaron a considerar cada vez más las soluciones de impresión 3D. Al principio, estos trabajos los realizaban proveedores externos de servicios de impresión 3D, pero la demanda era tan alta que en 2019 la empresa invirtió en su primera impresora 3D interna. 

"Con la impresión 3D, siempre ha sido muy importante para nosotros que elementos como las líneas de capa permanezcan invisibles y que podamos maximizar nuestra libertad de diseño. Después de tener problemas de calidad iniciales con otras tecnologías de impresión 3D, nos decidimos por una impresora 3D SLS Fuse 1", dice Heindl. 

Heindl considera que la ausencia de estructuras de soporte es la principal ventaja de la tecnología de impresión 3D SLS y de imprimir con polvo de nylon en la Fuse 1. El proceso abrió más y más puertas para nuevos proyectos de gran valor que no habría sido posible realizar de otra manera. La sencillez del uso de la impresora también es importante para Heindl y su equipo, ya que esto da a tantos compañeros como sea posible la opción de trabajar con la impresora y la capacidad de optimizar los procesos de desarrollo y producción. 

"Disponer de una impresora 3D SLS significa que ya no tenemos que usar métodos de fabricación como el fresado CNC, el torneado o el mecanizado. Por supuesto, esto nos ahorra mucho tiempo, dinero y también espacio", dice Heindl.

Desde 2019, IBL ha estado expandiendo sin pausa sus operaciones de impresión 3D para satisfacer la creciente demanda.

Una ventaja considerable de tener una Fuse 1 in situ es su flexibilidad, que permite a Heindl y su equipo adaptar su trabajo a los clientes hasta niveles completamente nuevos.  

IBL raramente puede aprovechar los componentes disponibles en el mercado cuando desarrolla controles para productores de maquinaria agrícola y fabricantes de vehículos municipales. En vez de eso, se centran en los desafíos y las necesidades de cada cliente y desarrolla soluciones específicas utilizando su impresora 3D SLS in situ.

Este es un atractivo único en su nicho de mercado que los distingue de la oferta de los competidores que utilizan métodos sustractivos o procesos de moldeo por inyección. El moldeo por inyección también conlleva costes elevados y una gran complejidad, lo que no saldría rentable para la empresa debido a las pequeñas cantidades de piezas que hay una serie pequeña.

"Los fabricantes de esta industria suelen hacer sus vehículos y su equipamiento en series bastante pequeñas, lo que significa que hacemos muchas cosas en lotes de 100 a 250 piezas. Para nosotros, invertir en grandes parques de máquinas de producción in situ que solo se utilizarían para trabajos ocasionales y pequeñas cantidades es casi impensable", explica Heindl. 

Gracias a la capacidad de realizar entregas rápidas y utilizar la impresora 3D a plena capacidad, la rentabilidad de la inversión en una impresora SLS Fuse 1 in situ es positiva. Además de eso, la empresa ahora puede adquirir nuevos clientes mediante sus capacidades de fabricación aumentada.

Un proyecto reciente en el que trabajó IBL Hydronic incluía el desarrollo de un panel de control para un fabricante de maquinaria agrícola que se debía adaptar a una máquina específica. El proyecto se finalizó en un tiempo récord. Después de un mes de desarrollo, el módulo de control estaba completo y se podía presentar al cliente. 

Los componentes de los bastidores se imprimieron utilizando la impresión 3D SLS y, a continuación, se ensamblaron y equiparon con una almohadilla de reposabrazos de cuero. Para crear un diseño que no fuera solo funcional, sino también visualmente atractivo, el equipo añadió una textura a la superficie del modelo 3D en el proceso de diseño. Después, los componentes impresos en 3D se alisaron y se colorearon utilizando un baño en tinte. El resultado es un ensamblaje compuesto por componentes de uso final completamente fabricados con la impresión 3D SLS, que presenta una textura de la superficie similar a la del cuero que mejora el aspecto y remata todo el diseño. 

El equipo de IBL utiliza las tecnologías de impresión 3D SLA y SLS para aprovechar al máximo toda la libertad de diseño y libertad funcional que la fabricación aditiva puede ofrecer.

Por ejemplo, las piezas pequeñas como los botones blanco y naranja se produjeron en una impresora 3D SLA, una de las pocas tecnologías de impresión 3D que permite imprimir en 3D los componentes translúcidos y transparentes. En este módulo de control, por ejemplo, las funciones se pueden integrar en el software para que emita destellos de advertencia desde las llaves si se produce un error del sistema. 

La velocidad y la flexibilidad que ofrece la fabricación aditiva son fundamentales para los procesos de desarrollo de productos de IBL para módulos de control. Los largos tiempos de entrega derivados de trabajar con proveedores de servicios de fabricación externos durante las fases de discusión y planificación se pueden reducir considerablemente mediante la impresión 3D in situ y la empresa puede ofrecer resultados a los clientes más rápidamente.

Además, los cambios en el diseño se pueden poner en práctica de forma mucho más fácil y rápida que cuando se utilizan métodos de fabricación convencionales. 

"También se puede trabajar rápidamente en una dirección completamente opuesta con la impresión 3D. La velocidad con la que puedo cambiar el archivo en CAD e imprimirlo sin utillaje o sin realizar ajustes en una máquina es imbatible comparada con otros métodos de fabricación como el mecanizado CNC", dice Heindl.

Heindl y su equipo están planeando partir de la experiencia que han ganado para expandirse hace nuevos materiales, capacidad de fabricación y posibilidades de diseño en el futuro. Los proyectos como este panel de control impreso en 3D han sentado la base para nuevos enfoques y horizontes más amplio para sus futuros proyectos.