Herramientas 3D para optimizar costes

Desde 2014, la fábrica de Volkswagen Autoeuropa en Portugal, que fabrica 100.000 automóviles al año, ha utilizado impresoras 3D para producir herramientas para uso interno en la cadena de montaje. Volkswagen ha anunciado que en 2016 la fábrica realizó un ahorro de 160.000 dólares con impresoras FDM de sobremesa, reduciendo los costes de producción en más del 90% y dedicando un 95% menos de tiempo dedicado al desarrollo de herramientas.

Al pensar en las impresoras 3D que se utilizan para la fabricación de automóviles, solemos pensar en sistemas industriales de fabricación aditiva SLS (láser) y equipos de primera línea muy costosos. Sin embargo, como ha demostrado Volkswagen Autoeuropa, incluso las impresoras 3D de sobremesa tienen su lugar en este sector.

Mediante el uso de herramientas, plantillas y accesorios impresos en 3D, Volkswagen Autoeuropa, que es responsable de la fabricación de modelos emblemáticos de Volkswagen como el Scirocco y Sharan, reduce el tiempo fabricación, la mano de obra y la necesidad de volver a trabajar, a la vez que mejora la ergonomía de la herramienta y reduce a una décima parte el coste habitual.

A pesar de contar con maquinaria de vanguardia y robots de fabricación industrial que pueden costar millones de euros, la mayoría de las plantas de ensamblaje automotriz subcontratan la fabricación de herramientas y prototipos personalizados a un tercero.

La razón es simple: la mayoría de las plantas de ensamblaje no tienen las herramientas necesarias para fabricar sus propias piezas, y el coste de comprar equipos de herramientas tradicionales puede llegar a cientos de miles de euros. Para una planta de ensamblaje que solo planea fabricar unos miles de euros en piezas por año, ese coste inicial es demasiado alto en comparación con la subcontratación.

Volkswagen Autoeuropa era una de esas plantas de ensamblaje automotriz, pero al utilizar la impresión 3D, ha podido mover la fabricación de herramientas y prototipos personalizados internamente para reducir los costes y mejorar la producción.

No hay dos piezas iguales, y a menudo se requieren múltiples diseños. Esto significa que para fabricar una sola pieza, el coste suele ser muy elevado. Además, el tiempo de desarrollo de la herramienta y la duración del proyecto son un gran problema cuando se utiliza a terceros para fabricar piezas personalizadas. Las piezas más simples pueden tardar una semana en producirse, mientras que las piezas complejas pueden tardar de 8 a 12 semanas, lo que dificulta la eficiencia de la fabricación y el proceso de entrega de una planta de ensamblaje.

Volkswagen Autoeuropa decidió prescindir de terceros y apostar por la impresión 3D con el fin de lograr dos objetivos principales: reducir el coste por pieza y reducir el tiempo de desarrollo de la herramienta.

Como hemos indicado al comienzo, se logró una reducción de costes del 91% mediante la impresión 3D de sus propias piezas en comparación con la contratación de un tercero. También ahorraron un 95% de tiempo, lo que permitió al equipo concentrarse en tareas más importantes.

En términos de ahorro de costes, cuando se utilizaba terceros para fabricar un dispositivo de protección de ruedas Poka-Yoke, el coste promedio por pieza era de 800€ y su fabricación tardaba 56 días. Al usar las impresoras 3D, el coste promedio por pieza es de 21€ y la fabricación requiere solo 10 días. Fabricar un dispositivo de insignia de compuerta levadiza, le costaría a Volkswagen Autoeuropa 400€ con un tercero, pero solo cuesta 10€ fabricándolo con la tecnología FDM.

“Además del ahorro de tiempo y costes, las herramientas que generamos son más complejas y ergonómicas, y, en última instancia, mucho más útiles en nuestras operaciones diarias porque se adaptan a nuestras necesidades”, comenta Luis Pascoa de Volkswagen Autoeuropa.

La planta de Volkswagen Autoeuropa emplea a 4.000 personas. El año pasado, la instalación 3D imprimió aproximadamente 1.000 piezas. Calcula que ahorró 160.000 dólares en 2016 gracias a la integración de la impresión 3D (también obtuvo el 100% de retorno de la inversión solo dos meses después de instalar las impresoras), y espera haber aumentado sus ahorros a 200.000 dólares en 2017.

La tecnología no solo ha mejorado la personalización (lo que permite la producción de piezas con geometrías complejas), sino que también ha permitido revisiones de diseño ilimitadas y mayor accesibilidad.

En otras palabras, la tecnología de impresión en 3D se ha integrado sin problemas en las operaciones de la instalación con una pequeña inversión inicial, escalabilidad simple y una curva de aprendizaje nada empinada para los trabajadores.

En resumen: el caso de Volkswagen Autoeuropa ilustra cómo la impresión 3D puede ser de gran valor para la industria. Mientras que, tradicionalmente, la impresión en 3D solía asociarse con la creación de prototipos, tiene un gran potencial para las empresas de fabricación en la creación de herramientas personalizadas, plantillas, accesorios y otras ayudas de fabricación. Con la impresión 3D, es posible crear diseños altamente complejos y realizar revisiones y retoques rápidos, sin penalizaciones de costes o plazos de entrega largos. Las herramientas se pueden adaptar para que coincidan con los requisitos exactos, haciendo que la función y el rendimiento sean los principales impulsores del diseño, no el coste ni el tiempo.

Al producir las herramientas internamente, se puede omitir el departamento de compras y se tiene la capacidad de desarrollar ideas para herramientas nuevas o mejoradas junto con los operadores, cosa impensable anteriormente.

Se puede imprimir una nueva herramienta durante la noche, y a la mañana siguiente los operadores la prueban en la línea de montaje. Sus comentarios se pueden incorporar en iteraciones de diseño consecutivas hasta que se haga la herramienta perfecta y esta herramienta se puede imprimir tantas veces como sea necesario y a un coste muy bajo.

Sorprendentemente, las impresoras 3D que se utilizan no son máquinas industriales con precios de 100,000€ en adelante, sino impresoras 3D de sobremesa Ultimaker, del mismo tipo que la Entresd Up Box+, cuyo PVP es de 1.960€.

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