Impresión de una pequeña pieza de recambio en el taller

Con la colaboración de Cesvimap, damos paso a una información técnica incluida en la Cesviteca, su portal de información técnica, que puede servir de ayuda a los profesionales del taller.

En los últimos años se ha puesto muy de moda la fabricación aditiva, y más concretamente la impresión 3D. Esta técnica fue desarrollada para prototipado rápido, aunque, dependiendo de la finalidad de la pieza construida, puede utilizarse como producto final. Sus ventajas son varias, la más importante y, además, la causa de que sea actualmente una de las más utilizadas, es su bajo coste. Actualmente, cualquier persona puede adquirir una impresora, ya que los precios de estas máquinas han bajado hasta, incluso, menos de 200 euros. Otra ventaja es la versatilidad de esta técnica.

En impresión 3D pueden realizarse piezas con orificios curvos que, mediante otras técnicas, sería imposible construir. Se pueden construir, por ejemplo, mecanismos ya ensamblados. Además, hay infinidad de materiales para utilizar.

En automoción podría aportar muchas ventajas, como, por ejemplo, la reducción de costes de almacenamiento y la reducción de costes en la reparación. Pero, ¿cómo se podría conseguir esto? Pues fabricando las piezas en la propia tienda de recambio. De esta forma, ciertos recambios serían mucho más baratos y se podrían conseguir mucho más rápidamente.

¿Podría hacerse con todas las piezas de recambio?Tiene más sentido hacerlo sobre todo con piezas pequeñas, que tienen muy poca rotación, como pueden ser patillas de faros o, en el caso que nos ocupa, una pequeña grapa de plástico que sirve para fijar una tubería de aire acondicionado en su entrada al condensador. Esta piececita se rompe al desmontar el condensador y, para reponerla, hay que comprar toda la tubería. Lo que se ha hecho es diseñar una pieza que cumpla la misma función que la pieza original. La pieza original no se puede replicar, porque es demasiado fina para imprimir. Es necesario que la pieza tenga un poco más de grosor.

El proceso a seguir es: primero se toman medidas del racor, tanto del tubo como del condensador. Con estas medidas, se hace un modelo 3D con un software CAD, como, por ejemplo, Solid edge.

Una vez que tenemos el archivo.stl, hay que utilizar un software para transformar ese modelo en órdenes que la impresora pueda ejecutar. Este software se denomina laminador y, en este caso, se ha utilizado Simplify3D. En este software se fijan todos los parámetros necesarios para que la pieza se fabrique correctamente. Pero, antes de nada, hay que decidir qué material se va a utilizar, ya que de este dependerán muchos de los parámetros de la impresión. En este caso, se ha elegido ABS, por su elevada temperatura de fusión. El material más utilizado en impresión 3D es el PLA, pero ahora no sirve porque se puede fundir bien a la temperatura a la que entra el gas o a la temperatura que alcanzaría durante un día de verano.

Tras pasar el modelo por este software, obtenemos un archivo.gcode, que se pasa a la impresora a través de una tarjeta SD. Este archivo contiene todos los movimientos que debe realizar la impresora, así como temperaturas de la boquilla y de la base, cantidad de material a aportar, etc. Todas estas órdenes darán forma a nuestra pieza.

Pero que hayamos realizado correctamente todos los pasos anteriores no garantiza que la pieza salga correctamente. Debemos asegurarnos de que la adherencia con la base de nuestra impresora sea perfecta (base perfectamente limpia y con una capa de adherente, en este caso, laca), de que la impresión se haga en una habitación a una temperatura adecuada y sin corrientes de aire. Si no se tiene en cuenta esto, se pueden producir deformaciones en la pieza o, incluso, puede que no llegue a terminarse correctamente.

Comienzo de la impresión

Introducimos la tarjeta SD en la impresora, selecciónalos el archivo que queremos imprimir y la máquina comienza el trabajo.

Calienta la base a la temperatura requerida, luego la boquilla y comienza a moverse.

Cuando termina, esperamos hasta que la base baje de temperatura y ya tenemos nuestra pieza terminada.

Pero el trabajo aún no ha terminado. Hay que probar que el diseño funcione y, esta vez, la primera pieza era demasiado grande y no cabía en el racor. Hubo que modificar el diseño hasta que se consiguió una pieza que encajase.

El proceso. Tiempo y coste

Una vez que la pieza está en su sitio se carga, el aire acondicionado y el coche está listo para salir a la calle. Pero ¿cuánto tiempo ha durado todo el proceso? ¿Cuál es el coste de la reparación? ¿Y el coste de la pieza original?

El proceso de diseño ha durado unas 2 horas entre tomar medidas, dibujar la pieza y rediseñarla. El laminado de la pieza y su impresión (contando todas las veces que se fabricó hasta conseguir la pieza final) fue de, como máximo, otra hora. Por tanto, a 100 €/h de mano de obra, las 2 horas de diseño serían 200 €. El proceso de impresión al técnico le lleva un 30% del tiempo. Por tanto, 30 €. El coste de la electricidad que se ha gastado con la impresora (suponiendo que trabaja a máxima potencia siempre) sería de 0.3kWh a 0.1527€/kWh serían 0,045 €. En esta reparación se han gastado unos 1,76 g de material, que, a 18,95 €/kg, suman un total de 0,033 €. El coste de funcionamiento de la impresora se fija en 0,45€/h, luego 0,45 € más. En total, 230,53 €.

Según Audatex, la pieza nueva vale 250,30 € y el coste de mano de obra de sustituir el tubo son 20 €, en total 270 €.

En esta primera pieza impresa, se ha estimado un precio de 230,53 €, unos 20 € más barata que el recambio y, además, la mano de obra sería también menor, no habría que desmontar la tubería.

Es habitual que esta pieza se rompa en la reparación de este vehículo. Por tanto, no será la última vez que se fabrique. En las siguientes reparaciones el tiempo que lleva fabricar esta pieza se reduce a 15 minutos de trabajo de la máquina y a otros 10 minutos de preparación de la máquina por un operario, que, junto con unos 0.5 g de material, electricidad, etc., suman unos… ¡30 céntimos y media hora de espera!

Como se ha demostrado, en casos similares a este, la técnica de impresión 3D tiene muchas ventajas, tanto económicas como logísticas. Y no solo eso, le hemos ahorrado al medio ambiente la fabricación innecesaria de un tubo que se compone de aluminio y partes de plástico, con su consiguiente coste energético y su huella de carbono. También se ha evitado el transporte desde la fábrica hasta el almacén de recambios. En definitiva, múltiples ventajas que beneficiarían a toda la sociedad, si fuese posible utilizar esta técnica más habitualmente.