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Noviembre de 2018

Vía rápida a la producción en serie: en Procter & Gamble la Freeformer acelera la creación de prototipos

Freeformer permite implementar mejoras constructivas en el prototipo, optimizaciones en el diseño y nuevas ideas, sin la necesidad de fabricar un nuevo modelo.

El German Innovation Center (GIC) es la fragua de ideas alemana de Procter & Gamble (P&G). En la localidad de Kronberg (Alemania) se desarrollan y llevan a la producción en serie productos para el consumidor final, por ejemplo, productos para depilación e higiene dental. Desde el 2014, P&G es uno de los primeros clientes que colabora con Arburg como socio de desarrollo en el área de la fabricación aditiva con el Freeformer. Uno de los objetivos consiste en reducir considerablemente el número de moldes prototipo.

Desde hace ya más de 20 años, P&G trabaja en el tema de la fabricación aditiva (Additive Manufacturing – AM) y, desde el 2006, también en el área de la transformación del plástico. Utilizando procesos AM convencionales se han creado hasta ahora principalmente muestras de diseño y garras de robot para tareas de montaje y manipulación en la propia producción de la empresa.

“En nuestro centro utilizamos también dos Freeformer para fabricar prototipos funcionales con materiales originales”, explica Franziska Kaut, que concluirá probablemente en el 2018 su tesis doctoral con el Freeformer sobre el tema Superficies limítrofes y propiedades mecánicas de fractura de componentes fabricados aditivamente. “Para nuestras afeitadoras y cepillos dentales eléctricos utilizamos, por ejemplo, plásticos especiales autorizados por la FDA resistentes químicamente. El Freeformer produce con ellos componentes funcionales que re-optimizamos y cuyas propiedades mecánicas analizamos seguidamente”. La ingeniera de desarrollo ilustra con un vídeo de alta velocidad cómo la temperatura de la masa influye en la descarga de las gotas y en la formación de las estructuras.

“Para nuestras afeitadoras y cepillos dentales eléctricos utilizamos, por ejemplo, plásticos especiales autorizados por la FDA resistentes químicamente. El Freeformer produce con ellos componentes funcionales que re-optimizamos y cuyas propiedades mecánicas analizamos seguidamente”,

explica Franziska Kaut.

Componentes funcionales optimizados eficientemente

Para determinar el grado de llenado y la resistencia a la tracción de los cuerpos de ensayo ha realizado numerosos escáneres CT y pruebas de tracción. Mediante optimizaciones del proceso pudo mejorar notablemente la calidad de los componentes de PP original (Moplen). El resultado es una densidad del 99,8 por ciento y una resistencia mecánica mejorada en un 30 por ciento en la dirección de construcción (dirección Y). Con ello, los valores de los componentes fabricados aditivamente con estructura en dirección Y coinciden prácticamente con los de piezas moldeadas por inyección.

Hasta ahora, el GIC necesitaba para el desarrollo de nuevos productos alrededor de 100 moldes prototipo al año, cuya fabricación no solamente resulta cara, sino que conlleva también una gran inversión de tiempo. El Arburg Plastic Freeforming (APF) con el Freeformer puede contribuir considerablemente a acelerar el camino desde el prototipo hasta el producto en serie, ya que permite implementar inmediatamente mejoras constructivas, optimizaciones en el diseño y nuevas ideas. Así, en lugar de construir un molde o sustituir insertos resulta mucho más fácil generar un nuevo archivo STL y cargarlo en el software de Slicing.

Prototipos de PP original

Un ejemplo actual son los componentes para los cabezales de los cepillos dentales eléctricos. El Freeformer se utiliza aquí para fabricar los primeros prototipos para las pruebas de desarrollo en la creación de nuevos productos. Estos prototipos deben soportar los mismos esfuerzos mecánicos que el componente “real”. “Un ejemplo de proyecto exitoso es un componente prototipo utilizado en la estación de limpieza para afeitadoras eléctricas”, añade Franziska Kaut. “Con el Freeformer hemos acelerado el tiempo de desarrollo y producido componentes funcionales con la resistencia mecánica, química y térmica necesaria a partir de PP original y un material de soporte especial”.

Dado que una afeitadora consta de hasta 70 piezas de plástico y las piezas de repuesto deben estar disponibles durante diez años, la fabricación aditiva será también en el futuro un tema con un gran potencial para la fabricación aditiva industrial. “Al principio nos ocupamos intensamente con los fundamentos del proceso APF y desarrollamos un amplio Know-How para comprender con exactitud cómo funciona el sistema. Actualmente somos capaces de producir rápidamente con el Freeformer componentes de buena calidad y propiedades definidas utilizando nuestros propios materiales originales”, explica Franziska Kaut. Por lo tanto, los primeros objetivos ya se han logrado y su próximo desafío será la cualificación del material POM.

Su consejo a empresas que se introducen en este campo es acumular primeramente experiencias sobre el proceso utilizando plásticos sencillos de la base de datos de materiales que ofrece Arburg. También en el futuro se llevarán a cabo proyectos de desarrollo entre P&G y Arburg para explorar nuevos campos de aplicaciones para el Freeformer.


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