El despliegue de la tecnología de fabricación de aditivos da como resultado nuevos diseños innovadores, reducción de las emisiones y un drástico ahorro de costes.
La verdadera innovación a menudo puede venir de los lugares que menos esperas. Durante más de 90 años, John Zink Hamworthy Combustión (John Zink) ha operado en las afueras de Tulsa, Oklahoma, construyendo sistemas de control de emisiones y de combustión de aire limpio, de los que dependen las instalaciones de producción de todo el mundo para cumplir o superar las normas de emisiones. La empresa diseña quemadores, sistemas de recuperación de gas y control de vapor para una amplia variedad de clientes del sector energético, petroquímico y manufacturero. John Zink es un líder reconocido mundialmente en este espacio, pero los problemas de emisiones del siglo XXI requieren soluciones del siglo XXI.
Para ayudar a sus clientes a cumplir con los rigurosos estándares medioambientales y de eficiencia, John Zink, que forma parte de Koch Industries, ha invertido recientemente en la tecnología de impresión 3D en metal de Desktop Metal para crear piezas que se diseñan bajo pedido y se optimizan para la aplicación específica de cada cliente.
Después de varios meses de trabajar con el sistema Desktop Metal Studio, el primer sistema de impresión en metal 3D para oficina del mundo para la creación rápida de prototipos y la producción de bajo volumen, las empresas comparten hoy los primeros resultados de la nueva tecnología de fabricación con aditivos, que incluyen:
Piezas de repuesto de rápida rotación en el mercado secundario;
La capacidad de probar diferentes iteraciones de diseños de prototipos más rápido;
La eliminación de la necesidad de herramientas de fundición, ahorrando tanto tiempo como dinero porque las piezas ahora pueden ser impresas en casa; y
Libertad para crear diseños de piezas que no pueden ser fabricadas por métodos tradicionales y sólo pueden ser impresas en 3D.
"Nuestro principal objetivo en John Zink es diseñar nuevos sistemas a medida que eliminen los residuos para que nuestros clientes puedan operar de forma segura y eficiente", dijo Jason Harjo, Director de Diseño de John Zink. "La fabricación aditiva reescribe el libro sobre lo que es posible desde el punto de vista del diseño, y trabajar con el metal de escritorio nos permite un punto de entrada de muy bajo costo a la tecnología. La versatilidad del sistema de estudio ha permitido a nuestros ingenieros y diseñadores encontrar tanto aplicaciones para la tecnología como beneficios de diseño y rendimiento que ni siquiera habíamos considerado".
Atomizador de combustible - Ahorro de costes 75%; ahorro de tiempo 37%
Como líder en el desarrollo de soluciones innovadoras para reducir las emisiones, John Zink ha comprendido desde hace mucho tiempo que el uso de atomizadores para mejorar la mezcla de combustible y aire en el interior de los quemadores es una forma fácil de ayudar a los clientes a minimizar su huella ambiental. Utilizando el Studio System, los diseñadores e ingenieros de la empresa pudieron crear prototipos y probar una variedad de opciones antes de crear finalmente un nuevo y radical diseño con aletas barredoras similares a las de un aerógrafo. La libertad geométrica de la impresión en 3D les permitió incluso reconsiderar la forma de los agujeros - en lugar de perforar agujeros redondos, la pieza se construye con aberturas planas para mejorar la atomización y aumentar la eficiencia del quemador.
Mientras que el diseño anterior fue capaz de reducir el uso de combustible a 120 kilogramos por hora, el nuevo diseño redujo el uso de combustible a sólo 38 kilogramos por hora. Con tres quemadores por barco, el impacto ambiental en toda una flota puede ser enorme. Los ahorros pueden ser igualmente significativos - por barco, el nuevo atomizador podría ahorrar a las empresas entre 90.000 y 160.000 dólares en costos de combustible anualmente, y puede ser producido en pocos días por menos de la mitad del costo de un atomizador de combustible de fabricación tradicional.
Punta del quemador YE-6 - Ahorro de costos 72%
Las puntas de los quemadores, un componente clave para el funcionamiento eficiente de los quemadores industriales, se utilizan para controlar la inyección de combustible en la cámara de combustión, o como atomizadores, mezclando el combustible con un medio atomizador como el vapor para aumentar la eficiencia del quemador. La boquilla del quemador - originalmente fundida y posprocesada mediante mecanizado CNC - se fabricó por primera vez hace 30 años, y el utillaje utilizado para producirla ya no está disponible. Debido a que la pieza es demasiado compleja para mecanizarla como un solo componente, la fabricación de piezas de recambio mediante técnicas tradicionales requeriría grandes inversiones tanto de tiempo como de dinero. En su lugar, los ingenieros de John Zink recurrieron a la impresión en 3D para producir una punta de quemador de reemplazo rentable. Utilizando los dibujos de ingeniería originales, modelaron la punta del quemador e imprimieron la pieza en el sistema de estudio.
La pieza terminada se produjo en sólo semanas - en lugar de meses - y costó significativamente menos que una pieza de fundición - sólo unos pocos cientos de dólares frente a unos pocos miles de dólares.
Boquilla de gas láser: geometría imposible para la fabricación tradicional
Una herramienta de desafío que se encuentra en muchos talleres mecánicos, las cortadoras láser pueden realizar cortes precisos en una variedad de materiales. El desafío para los ingenieros de John Zink fue que la boquilla de la cortadora podría obstruirse o la escoria podría acumularse en los bordes de las piezas cortadas, requiriendo una mano de obra intensiva Postprocesamiento.
La solución que encontraron fue utilizar Studio System para diseñar e imprimir una boquilla completamente nueva, una que incorpora una serie de canales internos para dirigir gas nitrógeno a alta presión a través de los cortes y expulsar la escoria, evitando obstrucciones y asegurando cortes más limpios. La compleja geometría de la nueva boquilla solo se podía hacer con tecnología aditiva y se imprimió en metal después de una versión anterior, impresa con plástico PLA, fundido a temperaturas más altas.
Mangos de máquina herramienta: cuando el plástico simplemente no funciona
La tecnología aditiva ha ayudado a los ingenieros de John Zink a recrear piezas heredadas y rediseñar piezas existentes, así como a encontrar soluciones creativas que mejoran la forma en que fabrican esas piezas.Diseñado por un maquinista con tres décadas de experiencia en John Zink, estos mangos fueron creados para hacer era más fácil levantar y colocar herramientas pesadas en un torno, y se imprimieron con el sistema Studio después de que las piezas iniciales impresas en plástico se rompieran.
Los mangos se imprimieron en lugar de mecanizar para minimizar el desperdicio (cada mango tendría que estar hecho de una pieza de metal relativamente grande) y dejar libre la capacidad del taller para los trabajos de los clientes.
Yugo y manijas de cierre de seguridad: menos tiempo de inactividad con grandes ahorros
Una pieza clave de equipo de seguridad, yugo de cierre y manijas están instaladas en el USS Blue Ridge (LCC-19), que proporciona comando, control, comunicaciones, computadoras y apoyo de inteligencia al comandante y al personal de la Séptima Flota de los Estados Unidos. no existen herramientas para esta pieza, crearlas a través de la impresión 3D fue la opción de fabricación más rentable y en tiempo. Para los clientes, la recompensa ha sido menos tiempo de inactividad: las piezas impresas pueden estar en sus manos e instalarse en días en lugar de semanas o meses, y ahorros significativos, tanto en costos parciales como en combustible, gracias a nuevos diseños innovadores que solo se pueden fabricar mediante impresión 3D.
"Al eliminar la necesidad de herramientas duras con Studio System, los ingenieros de John Zink han podido producir piezas nuevas e innovadoras, reproducir piezas para las que ya no existen herramientas y encontrar soluciones creativas para mejorar su flujo de trabajo", dijo Jonah Myerberg, director de tecnología de Desktop Metal. “Como resultado, su equipo ha podido acelerar significativamente el diseño, la fabricación y la implementación de piezas, al tiempo que ahorra dinero y entrega las piezas más rápido a los clientes”.
“Studio System ha demostrado ser una herramienta útil para nuestros diseñadores e ingenieros, permitiendo nuevos diseños innovadores para piezas existentes, la recreación de componentes heredados y la producción de ayudas de fabricación que mejoran la eficiencia”, dijo Harjo. “Como nuestros diseñadores e ingenieros continúan explorando las posibilidades de la impresión 3D en metal, esperan continuar encontrando nuevas aplicaciones para el sistema, ya sea para crear prototipos de piezas nuevas o desarrollar nuevas ayudas de fabricación ".
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