Prólogo: Las empresas manufactureras optan cada vez más por la impresión 3D debido a su rentabilidad y a sus numerosas ventajas. Esta tecnología se ha ganado una sólida reputación en la industria manufacturera, situándose a la par de las técnicas de fabricación tradicionales.

El potencial de la impresión 3D es inmenso, ya que puede reducir el número de piezas, crear componentes más ligeros y estructuralmente más resistentes y reducir los gastos de montaje. La impresión 3D permite fabricar piezas con características inalcanzables o difíciles de conseguir con métodos convencionales.

¿Por qué es tan popular la impresión 3D? ¿Es la impresión 3D más barata que el moldeo por inyección? Este artículo analiza principalmente la comparación de costes entre la impresión 3D y el moldeo por inyección.

Procesos de impresión 3D y moldeo por inyección

La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, es el proceso de construcción de un modelo 3D a partir de un modelo CAD o 3D digital. El material se deposita capa a capa para crear el objeto deseado.

Por el contrario, procesos de moldeo por inyección implican técnicas establecidas en las que el material se retira o se vierte en un molde mediante rectificado, taladrado o mecanizado.

¿Qué factores influyen en el precio de la impresión 3D?

La impresión en 3D está reconocida comúnmente como el método más rápido y rentable para crear piezas tanto para prototipos como para una creciente gama de aplicaciones de uso final. Hay varios factores que entran en juego a la hora de determinar el coste de la impresión 3D de piezas personalizadas.

Materiales

Cada tecnología de impresión 3D viene con su propio material de polímero específico. Las bobinas utilizadas para FDM (modelado por deposición fundida) suelen ser más baratas, mientras que la resina SLA, SLS y los polvos MJF suelen ser más caros. La cantidad de material necesario para imprimir una pieza influirá significativamente en el precio total, sobre todo si se utiliza la tecnología FDM.

Volumen parcial

Las piezas más grandes requieren más material y espacio en la máquina, lo que se traduce en tiempos de producción más largos. El aumento de los materiales y del tiempo de producción se traduce posteriormente en mayores costes.

Tratamiento posterior

Tras el proceso de impresión, puede ser necesario un trabajo manual adicional para finalizar el ensamblaje. Estos métodos de acabado abarcan la eliminación de soporte o polvo, la limpieza, el lijado y otras técnicas de postprocesado, todo lo cual contribuye al precio final de la pieza.

Costes de equipamiento

Estos gastos incluyen el tiempo de instalación y configuración, los costes operativos, el mantenimiento rutinario de la máquina y las reparaciones esporádicas. Independientemente de la tecnología de fabricación empleada, es probable que se incurra en estos gastos.

Uno de los principales factores que hacen que la impresión 3D sea una opción rentable para numerosas aplicaciones es que los gastos de configuración de la tecnología son mínimos. Este aspecto hace que la impresión 3D sea especialmente ventajosa para piezas de menor volumen. Sin embargo, también puede resultar más competitiva que el mecanizado CNC y el moldeo por inyección para volúmenes de producción más elevados.

¿Qué factores clave hay que tener en cuenta entre la impresión 3D y el moldeo por inyección?

Tiempo de producción

Cuando se compara la impresión 3D con el moldeo por inyección, el tiempo de producción surge como un diferenciador clave. Los métodos de moldeo por inyección, por ejemplo, el moldeo por inyección, necesitan moldes (utillaje) para la creación de piezas. El desarrollo de estos moldes puede durar de 1 a 2 meses o más. En el contexto del panorama competitivo actual, los lapsos de tiempo pueden dictar la delgada línea que separa el éxito del fracaso. Esta fase concreta de la producción conlleva gastos considerables, lo que hace que la producción de lotes pequeños sea económicamente inviable.

Sin embargo, el paradigma cambia con la impresión 3D. Al evitar la fase de moldeo, la producción puede iniciarse rápidamente una vez finalizado el diseño. Esto se traduce en una comercialización más rápida, lo que garantiza una ventaja competitiva.

Coste de producción

La impresión 3D no incurre en costes adicionales con cada nuevo producto fabricado. Esto significa que puede producir una pieza y cientos de piezas casi al mismo coste. Esto no es posible con el moldeo por inyección, que a menudo requiere costosas etapas de utillaje que sólo se justifican cuando el producto se fabrica en serie. Por lo tanto, para la producción de bajo volumen, la impresión 3D puede ahorrar costes de producción.

En segundo lugar, las fases tradicionales de producción y ensamblaje requieren grandes costes de configuración de maquinaria y mano de obra. La impresión 3D puede reducir en gran medida o incluso eliminar esta situación porque requiere una intervención manual mínima, elimina los cambios de herramientas y reduce el tiempo de montaje.

Eficacia

Dado el coste constante por unidad de la impresión 3D, se pueden conseguir ajustes ilimitados del producto sin gastos significativos. Esta característica favorece la integración de los principios del pensamiento de diseño, ya que los diseñadores e ingenieros pueden perfeccionar y modificar continuamente el producto con costes mínimos. Al centrarse en el desarrollo de productos que se ajusten a las preferencias de los clientes, las empresas pueden aumentar sus ventas.

La reducción de los gastos asociados a cada iteración del diseño también minimiza los riesgos vinculados al desarrollo del producto. En consecuencia, la impresión 3D introduce mayores riesgos, que en última instancia contribuyen a la creación de productos superiores.

Además, el coste fijo por producto facilita la personalización. Adaptar los productos a las necesidades de cada cliente mejora la experiencia global de la marca.

Sostenibilidad

La impresión 3D y la sostenibilidad están estrechamente relacionadas. Los métodos convencionales de fabricación sustractiva generan un exceso de materiales de desecho que a menudo son inutilizables.

En cambio, la impresión 3D sigue los principios de la fabricación aditiva para construir productos desde cero, minimizando así los residuos. La incorporación del diseño para la fabricación aditiva (DfAM), la optimización de la topología y el diseño generativo permiten reducir el uso de materiales y el peso de los productos. Los productos más ligeros tienen el potencial de reducir el consumo de energía en transporte y logística entre 40% y 60%.

La complejidad representa un reto importante en el moldeo por inyección, que afecta a los costes del producto. La complejidad de las piezas es un factor clave que eleva los gastos. Los diseños complejos exigen mayor precisión y experiencia, lo que se traduce en un aumento de los costes de fabricación. Cuanto más complejo es el diseño, mayores son los costes asociados.

La impresión 3D ofrece numerosas ventajas únicas a la industria manufacturera. Elimina las limitaciones de diseño asociadas a la fabricación de diseños complejos. El aumento de la complejidad no repercute significativamente en los costes de fabricación, ya que el precio por pieza se mantiene relativamente estable.

Además, la consolidación de piezas puede llevarse a cabo combinando varias piezas en una sola sin coste adicional, eliminando o reduciendo así los requisitos de montaje y acortando el tiempo de fabricación.anufacturing Speed.

La impresión 3D acelera el desarrollo de productos desde la fase de ideación hasta los prototipos reales y los productos acabados a una velocidad sin precedentes, superando notablemente los procesos de moldeo por inyección.

Como se ha señalado anteriormente, tiene la capacidad de amalgamar múltiples piezas, eliminando la necesidad de una etapa de ensamblaje y reduciendo así el tiempo total de fabricación de un determinado producto.

El almacenamiento es un aspecto crucial en el que el moldeo por inyección se queda corto. Se basa principalmente en la producción en masa y necesita piezas de repuesto para la mayoría de los productos. En consecuencia, el moldeo por inyección conlleva grandes necesidades de almacenamiento, incluidos los costes relacionados con el alquiler del terreno, la infraestructura del almacén, la mano de obra y otros. Cuanto más tiempo se almacena el inventario, menor es el margen de beneficios.

La impresión 3D tiene el potencial de revolucionar las operaciones de almacén al facilitar la fabricación bajo demanda y la producción de lotes pequeños, lo que se traduce en un importante ahorro de costes. Este enfoque puede minimizar eficazmente los requisitos de almacenamiento y racionalizar los gastos de su empresa.

La personalización es cada vez más crucial, ya que 71% de los consumidores esperan interacciones a medida que les hagan sentirse especiales. Sin embargo, moldeo por inyección a menudo tienen dificultades para personalizar sus productos debido a las limitaciones de los métodos de producción convencionales.

Estas técnicas no están preparadas para la rápida fabricación de nuevas piezas, lo que requiere importantes inversiones en nueva maquinaria, diseños y moldes para introducir nuevos productos en el mercado. Estas inversiones pueden no ser prácticas para nichos de mercado.

En cambio, las impresoras 3D ofrecen una flexibilidad extraordinaria. Eliminan la necesidad de nuevas y costosas herramientas y pueden adaptarse fácilmente a las modificaciones del producto. Sin gastos añadidos por unidad producida, la impresión 3D se perfila como una solución rentable para la fabricación a gran escala de componentes personalizados. Por consiguiente, si una nueva tendencia altera un producto existente, basta con ajustar el diseño y reanudar la impresión.

Comprar

Para las empresas que desean integrar la impresión 3D en sus flujos de trabajo de fabricación, la adquisición o inversión inicial de capital sigue siendo un obstáculo menor. En lugar de invertir $1.000 en una impresora 3D, podría plantearse subcontratar su trabajo de impresión 3D. Aunque pueda parecer una opción superior, no es una estrategia sostenible a largo plazo.

Posibilidades futuras

La impresión 3D evoluciona continuamente y ofrece claras ventajas para el futuro. Numerosas industrias están adoptando cada vez más esta tecnología. Esto implica que la tecnología avanzará de forma más rentable, superando sus limitaciones y presentando materiales superiores y novedosos, tecnologías y métodos de fabricación más respetuosos con el medio ambiente.

Por lo tanto, es preferible aprovechar las ventajas de la tecnología de impresión 3D cuanto antes. El moldeo por inyección requiere una producción a gran escala para repartir los costes iniciales y continuos de producción, utillaje y mano de obra de montaje.

El coste de fabricación de la impresión 3D es independiente de la cantidad, lo que la hace más rentable para volúmenes más pequeños. Además, la impresión 3D ofrece una mayor flexibilidad de diseño y la posibilidad de fabricar productos con una sola máquina, una capacidad que no siempre está presente en los métodos tradicionales.

En el ámbito de la producción de objetos pequeños y medianos, la impresión 3D supera en velocidad a muchos métodos de fabricación tradicionales. Esta mayor velocidad se atribuye al tiempo que se ahorra en la creación de herramientas para las piezas fundidas y los moldes empleados en los procesos de moldeo por inyección.

La impresión 3D presenta numerosas ventajas para la fabricación, como la flexibilidad de diseño, la capacidad de producir diseños intrincados, la producción en masa personalizada y las técnicas económicas de fabricación de bajo volumen.

¿Cuáles son las ventajas de la impresión 3D frente al moldeo por inyección?

La impresión 3D crea objetos capa a capa, a diferencia de los procesos de moldeo por inyección que implican cortar productos a partir de bloques de material más grandes. Esta diferencia permite que la impresión 3D genere menos residuos de material.

Existe una amplia gama de tecnologías de impresión 3D, como la deposición directa de energía, las impresoras basadas en resina (o polimerización VAT), el chorro de aglutinante, la extrusión de material, el chorro de material, la fusión de lecho de polvo y la laminación de láminas.

Todos los tipos de impresión 3D pueden clasificarse en estos grupos. Además, la tecnología de impresión 3D proporciona diversos materiales para la impresión de objetos. Entre los sectores que utilizan actualmente la impresión 3D se encuentran la robótica, la industria aeroespacial, la automoción, la medicina, la odontología, el deporte y otros bienes de consumo.

La impresión 3D ofrece varias ventajas sobre el moldeo por inyección, entre las que se incluyen:

Sin gastos de instalación

Los métodos de moldeo por inyección destacan en la producción en masa, pero se quedan cortos cuando se trata de producir prototipos individuales, piezas piloto, piezas de repuesto, series de producción de bajo volumen, utillaje o accesorios debido a sus elevados costes de preparación.

Al adoptar la tecnología de impresión 3D, las empresas pueden beneficiarse de menores costes de preparación y de la fabricación directa de piezas a partir de modelos digitales. A diferencia de los métodos tradicionales, la impresión 3D elimina la necesidad de moldes, ofreciendo una alternativa rentable para la producción.

Invertir en una impresora 3D versátil permite crear piezas utilizando una amplia gama de termoplásticos, desde polímeros de ingeniería hasta polímeros de alto rendimiento y compuestos poliméricos. Esta tecnología ofrece flexibilidad y asequibilidad, lo que la convierte en una solución de fabricación ideal para una gran variedad de necesidades.

Corto plazo de entrega (obtenga las piezas rápidamente)

Inicio de la producción a través de moldeo por inyección implica la fabricación de moldes, la puesta en marcha de la fábrica y el aprovisionamiento de bloques de material. El proceso requiere mucho tiempo, entre 15 y 60 días de media para obtener el lote inicial de piezas. En cambio, la impresión 3D elimina estos costes y permite producir las primeras piezas en un día.

La combinación de plazos de entrega cortos y una fabricación rentable facilita la rápida entrada de los productos en el mercado. Además, permite respuestas rápidas y ajustes en tiempo real de las piezas durante la producción. Al establecer una impresora 3D para uso personal, usted tiene autonomía para fabricar directamente y sin demora los componentes necesarios según sus especificaciones.

Comparación de costes unitarios

Una ventaja de la impresión 3D es que la complejidad de las piezas fabricadas no aumenta los costes de fabricación. El coste unitario de una pieza producida con impresión 3D se mantiene constante independientemente de la cantidad de producción, ya sea 1 unidad o 1.000 unidades. Esta característica se atribuye a la geometría de la pieza, lo que convierte a la impresión 3D en una solución de fabricación ideal para producir series dentro de un rango de tamaño específico.

Sin restricciones de forma

Cuando hablamos de métodos de fabricación sustractiva, el material se retira gradualmente del bloque hasta que la pieza está completamente formada. Este tipo de proceso de producción plantea dos problemas principales. En primer lugar, se produce una pérdida significativa de material, que a menudo asciende a 70-80% del bloque original. En segundo lugar, hay limitaciones en la disponibilidad de bloques de material, sobre todo en lo que se refiere a polímeros de alto rendimiento y compuestos de polímeros.

En cambio, la impresión en 3D no tiene estas limitaciones. Las piezas se fabrican con un desperdicio mínimo de material, lo que permite geometrías complejas y una amplia gama de características integradas. Por ejemplo, conseguir un bloque de 33x18x18 cm fabricado con materiales PEEK o ULTEM puede resultar difícil, si no imposible. Incluso si se pudiera conseguir, el coste sería de miles de euros en lugar de cientos.

Una cantidad considerable de materia prima que se convierte en fragmentos de plástico en la fábrica, lo que supone un desperdicio de 70%, pone de manifiesto la existencia de un importante desperdicio de material.

La impresión 3D puede producir piezas del mismo tamaño a un coste muy inferior al de las piezas mecanizadas. Esta tecnología ofrece una flexibilidad de diseño sin precedentes, lo que permite a los diseñadores liberarse de las restricciones tradicionales en las que las formas de las materias primas dictan el punto de partida del proceso de diseño.

Gestión eficaz del inventario

A diferencia de moldeo por inyección la impresión 3D permite producir piezas bajo demanda directamente donde se necesitan. Esto se traduce en una reducción de las necesidades de inventario, lo que hace más eficiente su gestión.

En el caso de las piezas que suelen fabricarse a granel con métodos convencionales, la impresión 3D permite producir piezas individuales según las necesidades. En este escenario, un almacén solo necesita guardar una pieza de repuesto por artículo.

Cuando una pieza se pone en servicio, se genera una pieza de repuesto que aparece en la estantería al día siguiente. Al aprovechar las posibilidades de la impresión 3D, los almacenes se convierten en virtuales, lo que reduce considerablemente el espacio de almacenamiento necesario y los gastos asociados.

Altamente personalizable

Las piezas individuales, los prototipos y los medios auxiliares de producción pueden fabricarse a un coste significativamente inferior mediante impresión 3D en comparación con los métodos de moldeo por inyección. Esto permite experimentar con diseños atrevidos y fomenta el pensamiento creativo, lo que a menudo conduce a una innovación significativa.

Además, la capacidad de realizar cambios ilimitados en los productos existentes en función de los comentarios de los clientes es crucial para garantizar la mejor experiencia del cliente. Al aprovechar el poder de la impresión 3D, las empresas pueden reducir el coste y la velocidad del desarrollo iterativo de productos hasta 90% en comparación con los métodos de moldeo por inyección.

Además, con la tecnología de impresión 3D se pueden crear prototipos utilizando materiales reales procedentes de diversas industrias, lo que garantiza que las piezas sean auténticos prototipos funcionales y no meras réplicas visuales. Además, esta tecnología también permite fabricar piezas piloto o incluso series completas de producción en el futuro.Ajustes y herramientas.

Los costes de configuración y utillaje son otro aspecto en el que la impresión 3D destaca claramente, ya que no requiere inversión en ninguno de los dos. En cambio, el moldeo por inyección conlleva costes de utillaje y, a menudo, de preparación cada vez que se moldea una pieza. Como se ha comentado anteriormente, el análisis DFM puede ayudar a reducir los costes de utillaje, pero sigue existiendo la posibilidad de que el utillaje implique importantes costes iniciales.

Además, la impresión 3D presenta oportunidades increíbles para reducir el número de piezas, crear componentes más ligeros y estructuralmente más resistentes y reducir los gastos de montaje. Al fabricar piezas con tecnología de impresión 3D, es posible lograr características que son inalcanzables o más difíciles de producir con los métodos tradicionales.

Es fundamental tener en cuenta que la impresión 3D no requiere dispositivos, moldes ni diversos tipos de herramientas. Esto ayuda a compensar los costes adicionales observados hasta ahora. La consideración clave es el valor global derivado de la impresión 3D, que está demostrando ser notable para una gama cada vez mayor de aplicaciones e industrias. Con el tiempo, algunos costes adicionales vinculados a la impresión 3D podrían reducir los gastos de fabricación y dar lugar a una mayor flexibilidad de diseño y a piezas de mayor calidad.

Conclusión

En resumen, mientras que el moldeo por inyección se centra principalmente en la producción, la impresión 3D añade valor a toda la cadena de suministro. La impresión 3D permite mejorar la flexibilidad de diseño y fabricación, ahorrar material, reducir los gastos de almacenamiento y envío, acortar el plazo de comercialización, mejorar la calidad del producto y reducir costes.

En comparación con el moldeo por inyección, la impresión 3D ofrece una iteración más rápida del producto y un ahorro de costes. En caso de que se descubra un fallo de diseño tras imprimir una pieza en 3D, el archivo CAD puede ajustarse fácilmente e imprimirse para otra iteración en pocos días.

Por otra parte, cada modificación del diseño en el moldeo por inyección genera gastos considerables debido a la reelaboración del molde. Además, el moldeo por inyección suele requerir un trabajo de diseño previo más complejo, ya que la creación del molde implica un proceso complejo con múltiples factores a tener en cuenta.

La rentabilidad de la impresión 3D comparada con moldeo por inyección varía en función de factores como los materiales, la complejidad del diseño, el rendimiento y los requisitos de calidad. Para la producción de bajo volumen, la creación de prototipos o los diseños complejos, la impresión 3D puede ser más rentable. Sin embargo, para la producción a gran escala, los métodos de moldeo por inyección, como el moldeo por inyección o el mecanizado CNC, pueden ofrecer costes unitarios más bajos.