Instituciones que colaboran para mejorar la fabricación

Wade Anderson:

Hola, mundo de la fabricación. Bienvenidos a otro episodio de Shop Matters, patrocinado por Okuma America. Soy Wade Anderson, su presentador. Me acompañan hoy en el estudio varios invitados: Brad de hyperMILL, Tom del Laboratorio Nacional de Oak Ridge y otro Tom del Instituto Tecnológico de Georgia. ¡Bienvenidos!

Tom Kurfess:

Gracias.

Tom Feldhausen:

Gracias por recibirnos, Wade.

Brad Rooks:

Gracias.

Wade Anderson:

¿Por qué no hacemos una breve presentación por turnos?

Brad Rooks:

Hola, soy Brad Rooks, ingeniero de aplicaciones de OPEN MIND Technologies. Nuestra sede está en Múnich, Alemania, pero aquí en Estados Unidos contamos con oficinas y personal de campo cerca de los principales centros de fabricación del país. Así que, estés donde estés, estamos cerca de ti, con registro ITAR completo. Nuestro producto CAM es hyperMILL. Nuestro producto CAD es hyperCAD-S, que, creo que estarás de acuerdo, está un poco infravalorado.

Brad Rooks:

Es gracioso cuando trabajo en un entorno CAD y puedo trabajar tan rápido y dinámicamente, y la gente que no está acostumbrada a trabajar así en un entorno CAD se queda boquiabierta. Y yo les digo: "Sí, es bastante bueno". Creo que está infrautilizado, pero en general, podemos proporcionarte cualquier estrategia de trayectoria de herramienta que se te ocurra. Desde 2D hasta 5 ejes simultáneos, y ese es realmente nuestro punto fuerte: todo lo que involucre cinemática rotacional, lo manejamos muy bien.

Wade Anderson:

Bien. De acuerdo. Tom, cuéntanos un poco sobre ti.

Tom Feldhausen:

Sí. Soy Tom Feldhausen. Trabajo en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, en el este de Tennessee, cerca de Knoxville. Soy investigador en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, en la Instalación de Demostración de Manufactura. El Laboratorio Nacional de Oak Ridge es un laboratorio científico del Departamento de Energía (DOE). Como su nombre indica, en la Instalación de Demostración de Manufactura demostramos tecnologías nuevas y prometedoras. Al estar ubicados fuera del perímetro del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, tenemos una presencia muy abierta y estamos muy orientados al público. Colaboramos con empresas como Okuma y OPEN MIND, así como con Georgia Tech, para ayudarlas a desarrollar nuevas tecnologías y ponerlas al alcance de los usuarios, con la misión de contribuir a la mejora de la base manufacturera de Estados Unidos.

Wade Anderson:

Muy bien. Y Tom número dos, cuéntame sobre ti.

Tom Kurfess:

Claro. Bueno, soy Tom Kurfess. Soy del Instituto Tecnológico de Georgia (Georgia Tech), ubicado en Midtown Atlanta. Acabo de regresar de una estancia de tres años en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, donde trabajé con Tom en muchos procesos de fabricación avanzada, etc., y creamos una división completamente nueva sobre ciencia de la fabricación. En Georgia Tech, colaboramos con empresas como OPEN MIND, también conocida como hyperMILL. Sé que ese es el producto que conocemos. También trabajamos con Okuma; tenemos varias máquinas Okuma en nuestros talleres, en nuestros talleres educativos y en nuestros centros de investigación. Colaboramos con Oak Ridge. De hecho, somos un canal para enviar a nuestros ingenieros más capacitados a lugares como el Laboratorio Nacional de Oak Ridge. Además, nuestro vínculo con nuestros socios industriales consiste en enviar ingenieros capacitados a todas las industrias de Georgia, el sureste y de todo el país.

Wade Anderson:

De acuerdo. Bueno, tengo una agenda en mente con algunos temas que quiero tratar. Pero antes de eso, Brad, cuéntanos un poco sobre hyperMILL. En realidad, ¿cuál es el punto fuerte de tu producto, de tu software, en la industria?

Brad Rooks:

Nos gusta considerarnos una solución de alto valor para todas las necesidades de fabricación en lo que respecta a la programación de máquinas CNC. Somos reconocidos por nuestras avanzadas estrategias CAM de 5 ejes y nos esforzamos constantemente por la innovación. Para nosotros, la innovación no es solo una palabra. Por ejemplo, el corte de barriles se ha vuelto bastante común. Esa es una innovación de mente abierta. Surgió de arriba hacia abajo y el concepto era que necesitábamos resolver un problema. Necesitábamos terminar más rápido. Así que tomamos un pequeño segmento de un radio muy grande, lo colocamos en una herramienta y lo aplicamos tangencialmente a las superficies, sin importar cuán complejas sean. Innovación.

Brad Rooks:

Estrategias de 5 ejes, innovación, ahí es donde realmente damos en el clavo.

Wade Anderson:

De acuerdo. Cuéntenos un poco más sobre Oak Ridge y otras empresas manufactureras en Estados Unidos. ¿Cómo podemos aprender o aprovechar el trabajo que ustedes realizan?

Tom Feldhausen:

Esa es una muy buena pregunta. Permítanme darles un ejemplo de un área en la que trabajo. Trabajo en la fabricación híbrida, que consiste en la combinación de la fabricación aditiva y sustractiva. Lo que hacemos es colaborar a lo largo de toda la cadena de suministro. Trabajamos con los desarrolladores de materiales, con las empresas de software, con los proveedores de maquinaria e incluso con los usuarios finales. En resumen, nuestro objetivo es reunir a todos, que hablen el mismo idioma y trabajen juntos, y esa es la mejor manera de resolver problemas.

Tom Feldhausen:

Así que, un día, Okuma podría venir y decir: "Oigan, tenemos esta nueva idea, este nuevo concepto, pero queremos que ustedes lo prueben. Ayúdennos a desarrollarlo". Lo mismo ocurre con el software: a veces, otras empresas vienen y nos dicen: "Tenemos este nuevo diseño para esta pieza, pero no sabemos cómo fabricarla". Y ahí es donde podemos recurrir a nuestras herramientas y aprovechar la experiencia de muchas de nuestras colaboraciones para ayudarles a encontrar la solución adecuada para su negocio.

Wade Anderson:

De acuerdo. Y Tom, ¿qué te parece Georgia Tech?

Tom Kurfess:

Colaboraremos con socios como OPEN MIND, Oak Ridge y Okuma para integrar todo esto. Mientras que Tom y su equipo en Oak Ridge se encargarán del trabajo más aplicado, nosotros nos centraremos más en el trabajo fundamental. De hecho, siempre hablamos de combinar lo fundamental con lo divertido, y eso es lo que hacemos en Georgia Tech, pero es un trabajo muy aplicado. Así que queremos decir: "Sí, probemos estas cosas, etc.". Y lo que escucharán de Brad es: "De acuerdo. Tenemos algunas novedades que nos gustaría que probaran".

Tom Kurfess:

Bueno, se lo paso a 20 o 30 estudiantes. Les aseguro que si alguien puede romper un software, son nuestros estudiantes. ¿Verdad? Así que, en realidad, tenemos la oportunidad de ponerlo a prueba, y para nosotros es genial... Ya sea software o hardware, etc., "Oye, esto funcionó. Esto no funcionó, etc.". Pero a los estudiantes les encanta porque, repito, no están en un entorno de producción donde dicen: "Oh, esto no funcionó", y tenemos una entrega pendiente. Pero realmente cambian de opinión y dicen: "Oye, sí, así es como podemos trabajar, o esto no funcionó tan bien. Tal vez sea porque no funcionó bien, o tal vez porque no lo entendimos". Pero nosotros nos centramos en: "Sí. ¿Cómo nos aseguramos de que todo funcione correctamente, de que entendamos cómo usarlo y luego cómo podemos enseñar a la fuerza laboral la mejor manera de aprovechar estas capacidades?".

Wade Anderson:

Bueno.

Tom Kurfess:

Sí.

Wade Anderson:

Muy bien. Mencionaste la palabra híbrido, lo que me lleva al tema principal que quiero desarrollar hoy. Sé que tenemos una de nuestras máquinas LASER EX en sus instalaciones. En el mundo de la fabricación aditiva, este término ha estado muy de moda durante bastante tiempo, ya van varios años, y existen diferentes variantes de fabricación aditiva. Nosotros nos movemos en el ámbito híbrido. ¿Qué es la fabricación híbrida?

Tom Feldhausen:

La fabricación híbrida, como saben, combina procesos aditivos y sustractivos. El proceso aditivo consiste en la deposición de energía dirigida. Existen siete tipos de fabricación aditiva. Nosotros nos centramos en la deposición de energía dirigida. Básicamente, utilizamos una fuente de calor, generalmente un láser, para centrar un material de aporte, ya sea polvo o alambre metálico, y construimos una geometría capa por capa para fabricar las piezas.

Tom Feldhausen:

Ahora bien, con la fabricación aditiva, no se obtiene una pieza final directamente. No hay muchas aplicaciones en las que simplemente se pulsa el botón de imprimir y se obtiene la pieza al instante. Siempre se requiere algún tipo de posprocesamiento. Con la fabricación híbrida, se puede realizar todo en un único volumen de construcción. Así, se obtiene la velocidad, la rapidez y gran parte del rendimiento que ofrece la fabricación aditiva, pero con la posibilidad de terminar la pieza. Se mecaniza. Se logra la precisión geométrica. Se obtiene la suavidad y la precisión que ofrece el mecanizado. En definitiva, se obtiene lo mejor de ambos mundos.

Wade Anderson:

Bueno.

Tom Kurfess:

Sí. De hecho, ¿puedo añadir algo más? Porque hay un par de cosas más realmente geniales. Y mira, si estoy construyendo, digamos que tengo mi taza de café aquí, estoy construyendo una taza de café muy grande. Necesito una barra aburrida muy grande para limpiarla. Pero si lo piensas, puedo simplemente... Y por cierto, decimos aditivo, pero todo el mundo también... quiero decir, para aquellos de ustedes por ahí, impresión 3D. ¿Verdad? Entonces, estoy imprimiendo. Entonces, puedo simplemente imprimir un par de pulgadas, luego mecanizarlo, imprimir un par de pulgadas más y mecanizarlo. No es tan simple. Lo estoy simplificando. Y Tom se está riendo, y Brad también se está riendo de eso.

Tom Kurfess:

Pero la idea es que no se trata solo de imprimir todo y luego mecanizarlo. Podría combinar ambos procesos. Además, en mi opinión, lo mejor es que muchas pequeñas y medianas empresas quieren incursionar en la impresión 3D, especialmente en la impresión 3D de metal. Pero, ¿voy a invertir todo este dinero en una impresora? Bueno, puedo invertir en una máquina híbrida. Soy un taller de mecanizado. Puedo usarla como una máquina de 3 o 5 ejes, que conozco, y puedo fabricar piezas. Y luego, a medida que consiga trabajos en el área híbrida, puedo avanzar en esa dirección. Así que, en realidad, es un excelente punto de partida para la fabricación aditiva para muchas de estas empresas.

Wade Anderson:

¿Dónde ve usted el mercado principal para este tipo de trabajo? ¿Cuáles son las oportunidades más accesibles, por así decirlo? ¿Dónde pueden las personas aprovechar esta tecnología ahora y dónde cree que crecerá en los próximos 10 o 20 años?

Tom Feldhausen:

Sí. Así que, definitivamente nunca usarás la fabricación híbrida para producir piezas en grandes cantidades. Nunca producirás miles de piezas con tu máquina. Pero hay tres áreas que destacaría donde realmente va a despegar. La primera es la reparación. Ya sea en la industria aeroespacial o en la fabricación de herramientas, la reparación existe desde hace décadas. ¿Verdad? En cada taller de herramientas y matrices, hay un soldador que suelda una matriz en la zona de mayor desgaste, la reconstruye y luego la rectifica o mecaniza. Esa es una operación híbrida. ¿Por qué no hacerlo en una sola máquina?

Tom Feldhausen:

La segunda es el acabado. Se trata de tomar una pieza, obtener una forma casi final mediante mecanizado, y si tiene una característica, se le añade algo en un lateral, tal vez del mismo material o de uno diferente, y así se puede terminar la pieza. En lugar de tener una geometría de material base más grande, se puede reducir su tamaño. Se utiliza un material más económico y ligero. El mecanizado es más rápido y se aplica el material exactamente donde se necesita.

Tom Feldhausen:

Y el último paso es el ensamblaje de las piezas completas. Como mencionó Tom, se trata de piezas con relaciones de aspecto muy altas. Con el proceso híbrido, no se trata solo de ensamblar una pieza y luego terminar de mecanizarla, sino de la alternancia entre ambos procesos. Se mecaniza una pieza mientras se tiene acceso a las herramientas, y luego se combinan ambos procesos.

Wade Anderson:

De acuerdo. Desde el punto de vista de la programación, Brad, cuando se analiza un proceso híbrido o incluso aditivo, ¿qué diferencia hay entre eso y lo que haría alguien con un método sustractivo en una máquina típica de 5 ejes?

Brad Rooks:

Su programación sigue prácticamente el mismo flujo de trabajo que el resto de nuestras metodologías sustractivas. En realidad, no hay diferencia. Simplemente hay que invertir el proceso. No se trata de eliminar, sino de añadir. El software incluye diversos mecanismos para controlar las existencias y saber en qué punto se encuentra en cada momento. En definitiva, se ha vuelto muy sencillo.

Brad Rooks:

Tom tuvo el placer de usar el software incluso antes de que tuviéramos una interfaz de usuario para la fabricación aditiva. Así que, parte de aprovechar las relaciones es saber qué funciona y qué no. Por lo tanto, gran parte de lo que ahora está integrado en el software es lo que está probado y funciona en el mundo real. Porque en un sentido sustractivo, puedes hacer algo tan bonito como quieras, pero si no es geométricamente correcto, no puedes venderlo. De la misma manera, en el espacio híbrido, puedes fabricarlo, pero si la estructura del grano es incorrecta y la resistencia a la tracción es incorrecta, no funciona. Así que esa es una de las áreas que más valoramos de la colaboración con el laboratorio: el uso de sus instalaciones, porque tienen un magnífico laboratorio ZEISS y podemos someter estos materiales a tomografías computarizadas y otras metodologías de prueba para asegurarnos de que las propiedades del material sean las adecuadas. Y eso es sumamente importante porque tiene que funcionar.

Tom Feldhausen:

Brad, has planteado un punto muy interesante. Cuando hablamos de fabricación aditiva, lo que realmente estamos construyendo y extrayendo de muchas de las metodologías del mecanizado tradicional es que, en la fabricación aditiva, se hace lo contrario del mecanizado, y es precisamente eso. Si piensas en una impresora FDM doméstica estándar, estás rasterizando de un lado a otro. Es lo mismo que el fresado frontal. Así que, muchas veces, en hyperMILL, desarrollamos estas trayectorias de herramienta. Lo que hacemos es, por ejemplo, tomar esta taza de café, y mecanizarla de forma inversa a como quiero imprimirla. Así que podría empezar... mecanizando la parte superior, luego las asas, y luego básicamente invirtiendo todo ese movimiento, y tienes una trayectoria de herramienta aditiva.

Tom Kurfess:

Sí. Y lo interesante de eso, si lo piensas, es que hay muchas similitudes y también varias diferencias. Si lo piensas, tienes mecanizado basto y mecanizado de acabado. Bueno, resulta que las tasas de remoción de material más altas dan menos precisión y un acabado más tosco, y así sucesivamente. Es lo mismo cuando lo inviertes, las tasas de deposición de material más altas en realidad dan... Es como el desbaste. ¿Verdad? Depositas más material y no va a ser tan preciso, y así sucesivamente. Podemos obtener una deposición atómicamente fina en ciertos sistemas, pero se necesitan muchos átomos para construirla, así que nunca irías en esa dirección.

Tom Kurfess:

Por otro lado, es realmente de lo que hablaba Tom. Se trata de la intercalación de estas cosas. Y respecto a la declaración de Brad sobre las características del material y el diseño y la construcción de estas cosas, son completamente diferentes, y creo que estamos entrando en tu pregunta sobre "¿Qué sigue?" Tenemos que pensar en esto de una manera completamente diferente. ¿Con qué frecuencia intercalas? ¿Qué tipo de características del material quieres? Sabemos que la gente dice: "¿Puedes imprimir esta pieza? ¿Puedes imprimir este material?" Y mi respuesta es esa, y es lo mismo. Esto lo obtuve de nuestros colegas en Oak Ridge. "Mira, no me pidas que imprima el material. ¿Qué características quieres? Y diseñaremos un material y un proceso para darte esas características". Así que es muy diferente de... Hay muchas similitudes, pero también hay muchas diferencias, que simplemente abren grandes oportunidades.

Wade Anderson:

Sí. ¿Esto está cambiando algunos de los cursos y la forma en que enseñas en el ámbito universitario?

Tom Kurfess:

Oh, sí. Quiero decir, ha cambiado la forma en que pensamos sobre las piezas o cómo las diseñamos. Incluso como decía Tom, de nuevo, tienes lo viejo y lo nuevo, digamos, en la reconstrucción de un troquel. Entonces, las esquinas siempre se desgastan y demás. Es decir, piénsalo. Puedo cargar este troquel en una máquina herramienta. Puedo sondearlo y ver dónde está desgastado. Luego lo mecanizo y luego aplico el material encima, lo sondeo de nuevo y luego lo integro con la máquina. Todo está ahí. Toda la tecnología está ahí. Pero ahora piensa en esto, en lugar de aplicar el mismo material, tal vez aplique algo que sea un poco más duro. Entonces, mi troquel reconstruido es en realidad mejor y va a durar más que el original. Así que es una forma completamente diferente de pensarlo. Y luego, simplemente tienes que... Tenemos que inculcar eso a nuestros estudiantes o incluso a los ingenieros que ya están trabajando.

Tom Feldhausen:

Llevas eso un paso más allá. No se trata solo de repararlo para que funcione mejor, sino de hacerlo desde el principio. ¿Verdad? Si vas a imprimir todo el molde, ¿por qué no comprar un material, usar algo más barato y blando en el centro, y luego aplicar un revestimiento duro a toda la superficie exterior del molde? Puedes reducir muchos costos y obtener el mismo rendimiento.

Wade Anderson:

Sí. Excelente. Muy bien. Estoy tratando de pensar. ¿Cuáles son algunos buenos ejemplos de piezas en las que has trabajado hasta ahora en la planta?

Tom Kurfess:

Oh, yo diría que las palas de una turbina.

Tom Feldhausen:

Álabes de turbina.

Wade Anderson:

Sí.

Tom Feldhausen:

Sí. Eso es lo que pensé.

Wade Anderson:

¿Se trata de una reparación o de la fabricación de nuevas palas para la turbina?

Tom Kurfess:

Ambos. Pero adelante.

Wade Anderson:

Bueno.

Tom Feldhausen:

Estoy muy emocionada por eso. Sí.

Tom Kurfess:

Adelante.

Tom Feldhausen:

De acuerdo. Me encargo de la reparación. Hicimos un proyecto hace un tiempo. Hablamos mucho sobre colaboración. Es un proyecto con una máquina herramienta, Okuma e hyperMILL, y Delta Air Lines. Delta Air Lines repara sus propias palas de turbina. Incluso reparan miles de palas de turbina, probablemente cientos de miles. Y todo se hace manualmente. ¿Verdad? Entran y sueldan estas palas de turbina y luego las rectifican. Es un proceso muy manual. Así que están trabajando en automatizarlo. Y nos asociamos con ellos para la reparación de estas palas de turbina de alta presión. Una cosa es averiguar cómo colocar la pala de turbina en la máquina y sondearla porque cada una es ligeramente diferente.

Wade Anderson:

Bien.

Tom Feldhausen:

Exacto. Todo está retorcido.

Wade Anderson:

Sí.

Tom Feldhausen:

Bueno, entonces, encuentras la pala de la turbina en tu máquina, determinas su forma y tamaño, y luego la sueldas. ¿Verdad? Y todo ingeniero sabe que si se aplica calor a algo, se va a mover. Así que, una vez más, tienes que encontrar esa pala de turbina, y se vuelve aún más difícil porque una vez que agregas material, no puedes simplemente volver a mecanizar esa superficie. Por eso, usamos muchas técnicas sofisticadas de medición dimensional sin contacto. Y luego procedemos a realizar el acabado final de esas palas de turbina.

Wade Anderson:

De acuerdo. Entonces, ¿se trata de una especie de sistema de circuito cerrado entre el software CAM y lo que estás haciendo en la parte aditiva?

Brad Rooks:

No estoy al tanto de esto. Al principio, con Tom, había mucha comunicación constante, y ahora trabaja solo, así que no conozco bien la metodología.

Wade Anderson:

Bueno.

Tom Feldhausen:

Sí. Ese es sin duda un objetivo utópico.

Wade Anderson:

Entendido.

Tom Feldhausen:

Quiero decir, definitivamente ese es el camino que queremos seguir. Esta mañana hablamos de que cada pieza es diferente, con la fabricación aditiva, incluso el día de la semana en que se imprime, la posición en la impresora, todo va a ser diferente. La fabricación híbrida no es diferente. Así que estamos llegando a ese punto en el que buscamos el control de circuito cerrado y buscamos potenciar a los operarios, facilitarles el trabajo y mejorar su capacidad de toma de decisiones.

Tom Kurfess:

Sí. Quiero decir, es como cuando hablábamos de intercalar. Creo que cuando empezamos a pensar en un híbrido, fue: "Vale. Imprimir y luego mecanizar. Ah, nos gustaría intercalar". Y aquí es lo mismo. Estamos aprendiendo. "Vale, podemos hacer cosas nuevas e interesantes". Por cierto, en cuanto a las pruebas, cuando realizamos las pruebas en la máquina de cada álabe de turbina individual, ahora estamos creando un conjunto completo de modelos estadísticos sobre cómo se comportan estos álabes. Así que ahora tenemos información sobre lo que hace este álabe. Lo que hacen todos estos álabes diferentes durante tres, cuatro o cinco años, o no sé cuántos cientos o miles de horas de funcionamiento. Así que hay mucho más en juego. Ahora, estábamos hablando de: "¿Cuáles podrían ser los próximos pasos?"

Tom Kurfess:

Bueno, en primer lugar, tal vez cuando estoy colocando ese material en la punta de la pala. ¿Verdad? ¿Por qué colocamos el material en la punta de la pala? Bueno, porque se desgasta. ¿Qué pasaría si colocáramos un material más duro allí o, de hecho, como estábamos hablando antes, antes de comenzar la transmisión, qué pasaría si simplemente cambiáramos la microestructura, de modo que sea el mismo material pero con una microestructura ligeramente diferente para que sea más duro en la punta de la pala y así no se desgaste tanto ahora? Y luego preguntaste sobre la impresión de palas. Bueno, no en máquinas híbridas en este momento, pero hemos impreso palas y de hecho las hemos colocado en turbinas de gas en la trayectoria de fuego caliente y las hemos hecho girar a alta velocidad, las hemos puesto a temperatura, etc. Pero ahí, realmente sabemos lo que está pasando dentro de la pala.

Tom Kurfess:

Recuerdo que esto ocurrió en Delta TechOps en Atlanta. La gente decía: "No me siento muy cómodo imprimiendo en 3D una pala de turbina". Sin embargo, al imprimirla, puedo observar con precisión el proceso. Sé exactamente qué hay dentro de la pala, a diferencia de otras opciones como: "Esta es una pieza fundida y ahora tenemos que someterla a una tomografía para asegurarnos de que no tenga poros, huecos ni ningún tipo de material extraño". En definitiva, la conclusión es: "No quiero la pala fundida. Quiero la impresa en 3D porque sé con exactitud su composición y su rendimiento".

Tom Feldhausen:

Imagínese que hay un fallo por su parte: vuelve atrás y dice: «Bueno, se agrietó, falló justo aquí». Entonces, vuelve a los datos de la máquina y pregunta: «¿Dónde ocurrió? ¿Espacialmente? ¿Temporalmente?». Puede ver absolutamente todo al respecto. Está viendo los datos de MTConnect, los datos del baño de soldadura, todo sobre esa operación en ese día y hora. Puede ver todo sobre esa ubicación específica. Y ese es precisamente el objetivo que buscamos en muchas de estas nuevas técnicas de fabricación avanzada.

Tom Kurfess:

Bien. Y bueno, voy a ponerme mi sombrero académico. Ha habido, no sé, 40 o 50 años más que eso que se dedica a publicar en revistas de investigación, lo cual siempre es muy divertido. ¿Verdad? Pero me refiero a todo tipo de trabajo de soldadura que se está realizando. Así que, quiero decir, esto no es como si estuviéramos reinventando. Quiero decir, en cualquier soldadura donde gran parte de ese trabajo ya se ha hecho, así que tenemos una buena comprensión en algunos de estos casos de qué hacer y hacia dónde ir. Así que, en realidad, estamos aprovechando muchas otras áreas de investigación diferentes, realmente uniéndolas para obtener algunos resultados que son bastante interesantes, francamente.

Wade Anderson:

Sí. La máquina que tienen actualmente en exhibición de Okuma es una MU-8000V LASER EX que utiliza un sistema láser TRUMPF. Es un láser de fibra de disco, y también les llegará pronto una MULTUS. ¿Verdad?

Tom Feldhausen:

Sí, señor.

Wade Anderson:

Muy bien. Ahora, ¿funcionará con el mismo láser o tienen otro láser disponible? ¿Van a usar ambos por separado o cómo funcionará?

Tom Feldhausen:

Vamos a utilizarlas por separado. Si bien podemos conectarlas a la misma unidad láser, no se pueden usar simultáneamente. Se utiliza una máquina u otra. En un entorno de fabricación ideal, esto probablemente sea suficiente, ya que se puede programar el mecanizado para imprimir y viceversa. Sin embargo, en el ámbito de la investigación, queremos aprovechar al máximo ambas máquinas, por lo que utilizaremos unidades láser independientes para cada una.

Wade Anderson:

Vale. Muy bien.

Tom Kurfess:

Y, de hecho, antes de eso, Tom, ya que eres el que lo dirige todo, mencionaste la fibra óptica. Me parece lo más genial. Puedes ver a través de la fibra óptica directamente el baño de soldadura. ¿Podrías hablarnos de eso durante 30 segundos? Porque es impresionante.

Tom Feldhausen:

Sí. Una de las grandes ventajas de este sistema es que podemos observar directamente la línea de fibra óptica. Contamos con una cámara que monitoriza el baño de soldadura. De entrada, lo que hacemos es detectar errores. Si hay una mancha en el cristal, si un trozo de material rebota y se adhiere, y se produce un daño en la óptica, podemos verlo en tiempo real. Yendo un paso más allá, tenemos a nuestro amigo Cyber Kyle, quien se encarga de monitorizar esos baños de soldadura.

Wade Anderson:

Me gusta el nombre.

Tom Kurfess:

Oh, él también.

Tom Feldhausen:

Sí. Y observando la forma y el tamaño. Entonces, ¿estás hablando de inversiones de máquinas? ¿Verdad?

Wade Anderson:

Sí.

Tom Feldhausen:

En el fresado, no importa si la máquina herramienta acelera o desacelera. Siempre que interactúe con la pieza correctamente, se obtiene la misma pieza. Pero en la fabricación aditiva, se expulsa metal caliente. Por lo tanto, si la máquina acelera y no desacelera, y se producen soldaduras más grandes y más delgadas, se empiezan a generar defectos. Así que Kyle está trabajando mucho en el control de bucle cerrado. A medida que la máquina desacelera, el baño de fusión se agranda y vemos cómo reducimos la potencia del láser y cambiamos la velocidad de avance de la máquina para compensar muchos de esos errores.

Wade Anderson:

Bueno.

Tom Kurfess:

Y solo para destacar esto, porque esto es algo que estamos... De nuevo, gente, esta es una gran diferencia. Entonces, si estoy colocando una cantidad constante de material, pero si voy más rápido, bueno, hay una especie de cordón más delgado que baja. Si voy más rápido, es un cordón más grueso. Pero de nuevo, piensen en esto en un taller de máquinas, ¿verdad? Quiero decir, ¿cuántas personas están diciendo: "Bien, voy a ejecutar... Es la primera vez que lo ejecuto. Déjenme bajar mi anulación de velocidad de avance al 50% o al 20%"? No pueden hacer esto en la fabricación aditiva, ¿verdad?, en la impresión 3D. Porque si hacen eso, van a arruinarlo todo. Así que de nuevo, es una de esas cosas donde, sí, hay similitudes, pero también hay ciertas cosas que necesitan aprender un poco también.

Tom Kurfess:

Y así, de hecho, una de las cosas que hacemos con MTConnect, y de nuevo, este es Kyle. El Dr. Kyle Saleeby, pero también es conocido como Cyber Kyle. Él realmente monitorea, con MTConnect, todos los diferentes ajustes y demás para asegurarse de que todos los controles estén configurados correctamente. Porque, de nuevo, si estás sentado en el medio, digamos que es el medio de una pala de turbina y oh, algo sale un poco mal, o alguien gira el dial equivocado. Bueno, puede que no te des cuenta porque está ahí dentro. Entonces, de esta manera estamos monitoreando todo para asegurarnos de que, sí, todo se hizo correctamente. Entonces, cuando esa pala aparece, ya sea que esté configurada, digamos, en la planta de ensamblaje del F-35 de Lockheed Martin o en Delta TechOps, saben que esto esto se hizo cien por ciento correcto. Tenemos esto y demás datos para ello, y demás. De hecho, lo llamamos el pasaporte digital. Se hizo bien. Está listo para usar. Es genuino.

Wade Anderson:

Eso es genial.

Tom Feldhausen:

Ya que estamos hablando de movimientos de máquina suaves, Brad, tenemos que hablar del torneado aditivo.

Tom Kurfess:

Oh, eso es genial. Sí. Por favor, cuéntanos sobre ello.

Brad Rooks:

Esto fue idea de David Bourdages. Debemos reconocer el trabajo de David. Es nuestro gerente de producto para aditivos.

Tom Kurfess:

Tenemos que ponerle un nombre como Cyber Kyle. Tendremos que trabajar en eso.

Brad Rooks:

Él verá esto y ya veremos cómo llamarlo. Pero en este punto solo soy un canal porque le he dado todo el conocimiento de hyperMILL que puedo. Así que, ustedes en su posición, realmente necesitan una línea directa con David. Y luego, por naturaleza, José y Pedro y todos los demás en la cadena de mando. Entonces, David tiene esta idea de, "Si tienes una pieza que es axisimétrica y tiene espesor de pared variable, ¿cómo lo haces con un láser encendido y otro apagado?" Entonces, tuvo esta idea de tomar una sección 2D y construir tu trayectoria de herramienta y luego usar líneas para corregir la posición del cabezal y luego pasarlo por el postprocesador.

Brad Rooks:

En la parte final, se logra un movimiento suave de 5 ejes alrededor del círculo, lo que permite construir de lado a lado, pivotar el cabezal y realizar cualquier movimiento deseado. Gracias a la tecnología de postprocesamiento, también podemos pivotar a través del eje del movimiento de la máquina. De esta manera, en lugar de que la pieza llegue al eje y se produzca un giro brusco del eje C, lo cual degradaría considerablemente la construcción, simplemente pivota a través del eje y se mueve hacia el lado opuesto del giro rotatorio. Se trata, por lo tanto, de una forma patentada y única de realizar torneado axisimétrico mediante fabricación aditiva.

Tom Kurfess:

Y creo que esto es genial. Y de verdad, quiero decir, animo a la gente a que salga, busque esto y vea algunos videos al respecto. Entonces, si lo piensas, cuando haces impresión 3D la gente piensa, "Está bien, puedo hacer un círculo". Digamos que quiero hacer un cilindro. ¿Verdad? Bueno, entonces tienes la costura de inicio y fin. Pero si puedes imaginar, ahora tengo una plataforma giratoria y estoy simplemente en espiral hacia arriba. Ahora, la parte realmente difícil es, "Está bien, ahora, ¿y si quiero hacer una pared más gruesa? Entonces, ¿cómo pivoto?" Así que de nuevo, es completamente diferente en términos de cómo lo piensas. Tienes que pensar en 5 ejes. Esto no es, "tengo un cilindro girando y estamos simplemente construyendo de esta manera". Y sé que tienes esto... Hiciste un buen trabajo describiéndolo, pero hombre, tienes que ver esto. Es genial.

Tom Feldhausen:

Sí, puede que tengamos que hacerlo.

Brad Rooks:

Esto es complicado porque es muy difícil de describir. Realmente hay que verlo, y tal vez podamos incluir algunos videos, ya que hay material promocional. Pero es un proceso único para resolver un problema.

Tom Kurfess:

Sí, y es el-

Wade Anderson:

Tengo que avisar a los chicos de Crafted de que deberíamos insertar el videoclip.

Tom Feldhausen:

Mostrar un enlace aquí.

Wade Anderson:

Sí. YouTube.

Brad Rooks:

Sí. Porque muchos de los comienzos y las paradas son discontinuidades en el proceso.

Wade Anderson:

Bien.

Tom Feldhausen:

Una de las cosas que más me gustan de mi trabajo es... Brad y David me presentaron esta nueva estrategia de trayectoria de herramienta. Creo que fui probablemente el primero en EE. UU., y probablemente el primero en el mundo, en implementarla y usarla. Hicimos la investigación básica. Nos preguntamos: "Tenemos esta nueva idea. ¿Es realmente mejor que las estrategias de corte tradicionales?". Con el torneado aditivo, imprimes una pieza sin parar. Enciendes el láser e imprimes sin parar. Esto significa que produces piezas más rápido y usas menos material. Al encender y apagar el láser, sigues expulsando polvo metálico. Cuanto más tiempo esté apagado el láser, más material desperdicias. Así que, con el torneado aditivo, gestionamos mejor nuestro material. Además, alcanzamos una temperatura estable más rápidamente. Mantenemos una temperatura estable durante más tiempo a lo largo del proceso de fabricación, lo que nos permite obtener mejores piezas al final.

Wade Anderson:

Creo que no hemos hablado de eso. Ya mencioné la máquina y el láser TRUMPF, pero ¿cómo funciona la alimentación de polvo? ¿Cómo llega el polvo a la pieza? ¿Podrías explicarle al público cómo funciona?

Tom Feldhausen:

Sí, claro. Tenemos un alimentador de polvo, desarrollado por TRUMPF. Consiste en un gran recipiente lleno de polvo metálico que cae en un disco giratorio. De esta forma, se dosifica con gran precisión. Luego, un gas portador, generalmente helio o argón, lo transporta y sale por una boquilla a través de tres orificios, donde converge directamente en el punto de enfoque del láser.

Tom Kurfess:

Ah, y dijiste el recipiente, pero ¿cuántos hay?

Tom Feldhausen:

Hay cuatro recipientes. Así que podemos ir añadiendo material a medida que avanzamos.

Wade Anderson:

Sí. Entonces, ¿puedes mezclarlos?

Tom Feldhausen:

Sí. De acuerdo. Entonces, ahí es donde empezamos a hablar de que ya no se trata solo de imprimir una pieza con un solo material. Digamos que pasas de Inconel a cobre. Puedes empezar a combinar esos materiales. Tomas dos metales, como aluminio y acero, cosas que normalmente no se sueldan, y puedes empezar a mezclarlos y alearlos.

Wade Anderson:

Guau. Eso es increíble.

Tom Kurfess:

Y lo bueno de eso es que, mira, claro, ambos se calientan y luego se enfrían, pero tienen diferentes coeficientes de expansión térmica. Así que, al enfriarse, se contraen a ritmos diferentes. Y por eso, pueden tender a agrietarse y romperse. Pero si los gradúas funcionalmente, es decir, los mezclas poco a poco desde, digamos, cien por ciento acero hasta cien por ciento aluminio, o si estamos pensando en tu matriz, entonces tenemos un material más duro, ¿cómo se llamaba? Estelita. ¿Verdad?

Tom Feldhausen:

Sí, Stellite.

Tom Kurfess:

Entonces, pasamos del acero al Stellite. Ahora no hay esa ruptura en el material. Tiene una gradación funcional. Por lo tanto, cuando se enfría, las tensiones no son tan altas y tiende a no agrietarse. Así que se pueden hacer todo tipo de cosas interesantes. Pero, de nuevo, todo se reduce a los paquetes CAD y CAM que pueden representarlo, y en última instancia, a cómo enseñamos a los estudiantes e ingenieros cómo usar estas cosas y cómo pensar sobre ellas. Entonces, es...

Wade Anderson:

¿Cómo lo analizas? Sí.

Tom Kurfess:

Muy diferente, sí. Pero es muy emocionante.

Tom Feldhausen:

Y también necesitas una máquina herramienta que pueda manejarlo. Y una de mis cosas favoritas de Okuma es el hecho de que podemos cambiar el tamaño del punto láser. Así que, en realidad, estamos cambiando dinámicamente el diámetro de una soldadura que estamos realizando.

Wade Anderson:

¿Se puede hacer eso a través del programa de piezas?

Tom Feldhausen:

Sí, señor.

Wade Anderson:

¿En tiempo real, mientras operas?

Tom Feldhausen:

Sí, señor. Es análogo. ¿Compraría usted alguna vez un molino en el que solo se puede usar un tamaño de fresa?

Wade Anderson:

Claro. Sí.

Tom Feldhausen:

¿Verdad? Jamás harías eso. No tiene sentido. Existen opciones de equipos de fabricación aditiva con puntos de soldadura de un milímetro o tres milímetros, que se pueden ajustar con precisión. Pero con la Okuma, el ajuste es variable, desde 0,6 milímetros hasta seis milímetros. Esto permite realizar trabajos de gran precisión. Además, con nuestra soldadura de seis milímetros, fabricamos moldes y matrices completos por encargo para una máquina que utiliza alambre metálico.

Wade Anderson:

Vale, muy bien.

Tom Kurfess:

Por cierto, ¿lo sabes? No lo sé. ¿Sabes cuántas libras por hora, si quieres usar kilogramos métricos por hora?

Tom Feldhausen:

Si no me falla la memoria, soplamos 36 gramos por minuto de polvo metálico con una eficiencia de entre el 80 y el 85%.

Tom Kurfess:

Bueno.

Tom Feldhausen:

Dejaré que los usuarios domésticos hagan los cálculos por mí.

Wade Anderson:

Sí.

Tom Kurfess:

Sí. Ahí lo tienes.

Brad Rooks:

Simplemente coloca una pantalla gráfica.

Tom Kurfess:

Sí.

Wade Anderson:

Correcto. No, eso es increíble.

Tom Kurfess:

Sí. Está bien.

Wade Anderson:

¿Y qué hay del filtrado? En cuanto al polvo, ¿cómo afecta a la máquina, al refrigerante, etc.? Los clientes me preguntan mucho eso cuando los llevamos al laboratorio láser y ven una de esas máquinas. Una de las primeras preguntas que suelen hacer es: ¿qué le pasa al polvo cuando entra en la máquina?

Tom Feldhausen:

Sí. Creo que lo primero que debemos mencionar es el tamaño del polvo. En las impresoras aditivas tradicionales, las de lecho de polvo utilizan partículas de tamaño mucho menor. La tecnología DED utiliza polvos con tamaños que suelen oscilar entre 45 y 105 micras. Es decir, mucho más grandes. Los lechos de polvo suelen tener partículas de menos de 50 micras. Por lo tanto, es un tamaño de polvo mucho más seguro. No es tan explosivo. Y en cuanto a qué sucede después, la mayor parte termina en la pieza y lo que queda se elimina con el refrigerante, se filtra, se pasiva con el refrigerante y termina en el contenedor de virutas. No hay ningún problema con ello.

Wade Anderson:

Vale. Es bueno saberlo.

Tom Kurfess:

Permítanme plantear la otra gran pregunta que siempre surge. ¿Podrían explicar brevemente qué sucede cuando, por ejemplo, "Estoy aplicando polvo, luego voy a mecanizar con refrigerante, etc., y ahora quiero aplicar más polvo o más metal"? ¿Cómo se hace eso?

Wade Anderson:

Ah, eso es bueno.

Tom Feldhausen:

Oh, esa es una buena pregunta. De hecho, es una buena forma de promocionar nuestro nuevo artículo de investigación que acaba de publicarse.

Tom Kurfess:

Ahí lo tienes.

Tom Feldhausen:

Realizamos un estudio en el que imprimimos en un entorno de alta humedad. Para ello, activamos el sistema de refrigeración por inundación durante unos 20 minutos y aumentamos la humedad dentro de la cámara de impresión hasta aproximadamente el 95 %.

Wade Anderson:

Guau.

Tom Feldhausen:

Y luego imprimimos en un charco de agua. No lo limpiamos. No limpiamos la plataforma de impresión porque queríamos ver el peor escenario posible. ¿Cómo va a cambiar nuestra pieza? Y no vimos ningún efecto en absoluto. Fue lo más...

Wade Anderson:

En serio.

Tom Feldhausen:

Fue el estudio de investigación más aburrido que he hecho en mi vida.

Tom Kurfess:

Y con aburrido, no te refieres a taladrar y aburrir.

Tom Feldhausen:

No, no, no, no. Empezamos con acero inoxidable 316. Es muy común en la fabricación aditiva. No esperábamos mucha diferencia en la dureza, y vimos poca o ninguna variación. Así que dimos un paso más y dijimos: "Bien, pasemos a un acero martensítico, acero de grado 91". Es más propenso a la baja dureza y a los ambientes de alta humedad. Y, una vez más, vimos muy poco o ningún cambio. Dicho esto, debo decir, y lo garantizo, que existen aleaciones donde eso importa. Pero, por lo que vimos, el efecto fue mínimo o nulo.

Wade Anderson:

¿A qué atribuyes eso?

Tom Feldhausen:

Yo diría que es... Voy a tener problemas aquí. Mi ciencia de los materiales. Probablemente los niveles de hidrógeno. Tiene que ser.

Brad Rooks:

¿Aumentaste la intensidad del gas de protección?

Tom Feldhausen:

No. Quiero decir, lo bombardeamos con cuatro kilovatios de potencia láser, simplemente lo pulverizamos.

Wade Anderson:

Eso es lo que yo-

Tom Kurfess:

Sí. Creo que si pones en marcha ese gran láser, como dijiste, de cuatro kilovatios, no creo que nada se interponga en su camino.

Tom Feldhausen:

Y el charco de agua fue como la separación de los mares. Encendiste el gas protector y simplemente se esfumó.

Tom Kurfess:

Bueno, ahí lo tienes. Es muy bíblico. Sí.

Wade Anderson:

Sí. Eso es interesante. ¿Qué tipo de refrigerante usan en el laboratorio, si no le importa que pregunte? ¿Es soluble en agua o...?

Tom Feldhausen:

Es simplemente soluble en agua, nada del otro mundo.

Wade Anderson:

Vale. Sí. Muy bien. Entonces, ¿cómo ves el futuro de esta tecnología dentro de 20 años, o quizás no tan lejos, dentro de 10 años? La razón por la que pregunto esto es que, antes de mi vida en Okuma, trabajaba para una empresa que solo se dedicaba a rectificadoras y láseres independientes. Así que no eran máquinas híbridas propiamente dichas, en el 90, creo que fue en el 94. Tuve la oportunidad de usar una de ellas en IMTS, donde fabriqué tees de golf de titanio. Y los repartimos entre la gente de la feria, como un pequeño obsequio.

Tom Feldhausen:

Dulce. Sí.

Wade Anderson:

Y cuando miro lo que hacemos hoy, y eso fue hace 20 años, quiero decir, lo hemos añadido a la "máquina híbrida", pero el proceso en sí, no he visto cambios tremendos en ese período de tiempo, pero siento que hay mucha más investigación y desarrollo en marcha. Hay muchas más empresas interesadas en ello. Hay mucha más gente observándolo. Y creo que estamos viendo un crecimiento exponencial en la investigación y el desarrollo en este campo. Así que, simplemente tengo curiosidad, ¿cómo ve usted, dentro de cinco o diez años, cómo va a afectar esto a la fabricación en general? Y especialmente para los pequeños talleres, digamos, los que tienen cinco o diez máquinas. ¿Estará esto a su alcance?

Tom Kurfess:

Bueno, ya saben, así que empezaré yo. Siempre es fácil empezar y dejar que ustedes se encarguen de lo más difícil. Yo me encargaré de las partes fáciles. Creo que la realidad es que está llegando. ¿Va a reemplazarlo todo? No, por supuesto que no. Creo que tenemos muchos cursos finamente ajustados que... quiero decir, no... Tenemos muchos procesos finamente ajustados y demás que están ahí fuera que simplemente van a ser difíciles de superar. Porque tenemos cientos de años de conocimiento detrás de esos procesos. Pero dicho esto, creo que va a encontrar su nicho y va a poder avanzar. Cosas como la máquina híbrida van a permitirles hacer tanto aditivo como sustractivo. Así que ahora, en realidad tienen un modelo de negocio bastante decente para avanzar.

Tom Kurfess:

Creo que nos permitirá trabajar con materiales interesantes, diferentes tipos de conceptos, incluso en situaciones donde se dice: "No podemos conseguir un lingote grande de este material, pero podemos imprimirlo". Y, de hecho, no hace falta imprimir el lingote; podemos imprimir una pieza con forma casi final y luego mecanizarla. Gran parte de esto vendrá con un software. Así que, con hyperMILL, vemos que cuanto más se popularice, más podrán usarlo los pequeños talleres. Por lo tanto, creo que empezará a encontrar su lugar en la industria, en el sector adecuado. Probablemente donde se dice: "Necesito piezas únicas".

Tom Kurfess:

Estábamos hablando un poco hoy temprano. "¿Vamos a hacer soportes?" Bueno, alguien dijo: "No, porque quieres estampar un soporte. Pero, oye, si solo necesito uno o dos soportes mañana, porque me he quedado sin existencias, no puedo ir y cargar la máquina de estampado y demás y estampar uno o dos. Podría imprimir un par aunque me cueste mucho más. Tal vez, en lugar de 5 centavos, me cueste 5 dólares o algo así, pero podría hacerlo por ese camino". Creo que habrá oportunidades y esas oportunidades crecerán a medida que avancemos. Pero una cosa clave realmente es, sí, ¿cómo es el software? ¿Cómo es la capacidad educativa? ¿Cómo es la inspección? Así que, sabemos que tenemos eso para el futuro. Pero les dejaré a ustedes que lo intenten también.

Tom Feldhausen:

Algo que sin duda destacaría, y que vemos con frecuencia en el Laboratorio Nacional (y ni siquiera diría que esto ocurrirá dentro de 10 o 20 años), es la necesidad de reemplazar las piezas fundidas. En la cultura actual de la cadena de suministro, muchas empresas se encuentran con dificultades para conseguir piezas fundidas. Se trata de componentes que deberían estar disponibles fácilmente y que no son ni demasiado complicados ni difíciles de obtener. Sin embargo, existen materiales como polvo y alambre metálico, que están fácilmente disponibles, y una máquina LASER EX que permite imprimir cualquier forma que quepa en el interior. Esto facilita enormemente la realización de este tipo de proyectos aquí en Estados Unidos.

Wade Anderson:

Bien.

Tom Kurfess:

De hecho, mencionaste las piezas fundidas, así que ¿las vamos a usar para los bloques de motor? Bueno, la respuesta es que los bloques de motor están desapareciendo. ¿Verdad? Justo estábamos hablando de eso durante el almuerzo. ¿No es así?

Wade Anderson:

Bien.

Tom Kurfess:

De acuerdo. Pero la realidad es que piénsalo. Si quiero cambiar ese bloque de motor, tienen que cambiar todo el proceso de fundición. Entonces, a medida que vamos, por ejemplo, a menos bloques de motor, bueno, ahora puedo actualizar. Pero como estamos pasando a los vehículos eléctricos, ahora puedo actualizar muchos de estos diseños. Así que, puede que se abra camino en áreas donde realmente se puede marcar una gran diferencia. Y creo que nuestras tasas de deposición de material van a aumentar cada vez más. Y entonces, en algún momento, será competitivo. No va a reemplazar a todos ellos, pero va a ser muy competitivo, y va a llegar a áreas en las que creo que realmente no estamos pensando ahora mismo. Ya sé, ¿qué piensas, Brad?

Brad Rooks:

Sin duda, veo la posibilidad de crear prototipos.

Tom Kurfess:

Oh sí.

Brad Rooks:

Con solo pensarlo, puedes hacerlo inmediatamente. No hay demoras entre pedir materia prima y esperar. Y a medida que avanzamos, el tiempo de comercialización debe ser cada vez más rápido. Existen talleres de prototipado que pueden pensarlo y hacerlo al instante. Es perfecto. Y gran parte de esto puede implementarse a pequeña escala en pequeños negocios familiares.

Tom Feldhausen:

Sí.

Wade Anderson:

Bien.

Tom Kurfess:

Sabes, otra cosa que... Incluso pasar del prototipado a la producción a gran escala. Digamos, por ejemplo, la fabricación de troqueles. Podríamos... Podríamos prototipar algunos troqueles imprimiéndolos. Y luego podrías decir: "Bueno, vamos a mecanizarlos de forma más tradicional, etc.". Pero en realidad, hemos trabajado con empresas que dicen: "Esto es genial. Prototipamos troqueles. Nos gustan mucho estos troqueles. ¿Podemos usarlos durante los próximos 90 días mientras preparamos nuestros troqueles definitivos?". Así que, en realidad, ayuda a escalar la producción, y tal vez no dure 90 días. Tal vez dure 30 días. Entonces, imprimamos un juego de tres. ¿Verdad? Y entonces, creo que hay una gran oportunidad, no solo para el prototipado, sino también para la transición a operaciones de fabricación a mayor escala.

Tom Feldhausen:

Sí. Sí, incluso reutilizando. Tomando esos mismos troqueles. Y digamos que tienes un nuevo modelo de un dispositivo, un automóvil, lo que sea. Y dices: "Bueno, no quiero... tengo que conseguir un nuevo juego de troqueles o tenemos que diseñarlo de manera que se ajuste a nuestro juego actual". Y con las tecnologías aditivas e híbridas, digamos: "De acuerdo, tomemos lo que ya tenemos y simplemente reutilicémoslo para lo que necesitamos".

Wade Anderson:

Exacto. Hace un par de años vi una máquina en Japón. Fabricamos lo que se llama una LU. Es un torno de doble torreta. Tiene una torreta superior y una inferior. Le quitaron la torreta superior. Le montaron el cabezal de fabricación aditiva. Así que mecanizaban ejes, mecanizaban diámetros de cojinetes, les hacían un acabado superficial a algunos de los muñones de los cojinetes y luego les daban el acabado final. La pieza salía básicamente desbastada, con acabado superficial, con acabado superficial y terminada, todo en una sola operación. Esto forma parte del proceso de producción, no de la fabricación de la pieza completa. Pero es un entorno de producción en serie, que seguramente se estaba utilizando para motores eléctricos o vehículos eléctricos, o lo que sea.

Tom Feldhausen:

Muy bien, Brad. Mencionaste cómo se puede usar el torneado aditivo para piezas axisimétricas. Quiero profundizar un poco más en ese tema. Vivimos en un mundo que no es axisimétrico. Así que hablemos de cómo hemos desarrollado esa tecnología para poder usarla en otras piezas.

Brad Rooks:

Esta es una de mis historias favoritas de colaboración porque nos une a todos. Una de las ventajas del control OSP es que permite cambiar parámetros al instante sin interrumpir la velocidad de desplazamiento. Esto es exclusivo de este control. Con cualquier otro sistema, al cambiar estos parámetros, la velocidad de desplazamiento y el movimiento de la máquina se interrumpen. Desarrollamos una técnica de escritura aérea, en la que se traza la trayectoria de la herramienta y el láser se activa y desactiva al entrar en contacto con las superficies de la geometría CAD. Esto fue algo que Tom solicitó casi de repente.

Tom Feldhausen:

Sí.

Brad Rooks:

Fue simplemente una idea que surgió durante una sesión de lluvia de ideas con David Bourdages. Y así...

Tom Feldhausen:

Es realmente bonito.

Wade Anderson:

Cuéntame más sobre su aplicación. ¿Dónde lo usarías?

Tom Feldhausen:

Piezas que son mayormente axisimétricas. Digamos que tienes, bueno, un ejemplo sencillo, tu taza de café. Digamos que el asa sobresale un poco de la superficie. Es bastante axisimétrica. Querrías usar torneado aditivo porque obtienes la mejor microestructura posible. Pero lo que hace el torneado aditivo, o escritura aérea como lo llamamos, es dimensionalizar y generalizar la trayectoria de la herramienta. Entonces, lo que haces es indicarle al controlador OSP que se concentre en el movimiento, que simplemente gire a una velocidad constante, y luego nosotros nos encargamos de todo el trabajo pesado de encender y apagar el láser. En lugar de tener que acelerar y desacelerar para obtener detalles muy finos en el interior o exterior radial de la pieza, dejas que el láser haga todo el trabajo pesado por ti.

Wade Anderson:

Vaya. Vale. Sí, eso es genial.

Brad Rooks:

Una de las razones por las que me encanta este proyecto es que pudimos aprovecharlo para ayudar a otro de nuestros clientes de fabricación aditiva. Gracias a la misma tecnología desarrollada por OPEN MIND para lograr esa trayectoria de herramienta, pudimos desarrollarla para GKN Aerospace, que fabrica grandes componentes estructurales de titanio para la industria aeroespacial. Su solicitud consistía en modificar los parámetros del proceso en puntos muy específicos durante la fabricación. Si bien una forma sencilla de hacerlo sería dividir la trayectoria por nodos, esto cambia constantemente. Al modificar la desviación de la cuerda y las tolerancias, estos parámetros se modifican. Sin embargo, con la técnica de escritura en el cielo, pudimos adaptarla y proporcionar a GKN una delimitación clara de los puntos donde cambian estos parámetros del proceso. De esta forma, la geometría se mantiene inalterable, independientemente de las modificaciones que se realicen en la trayectoria; se trata de una solución real a problemas reales.

Wade Anderson:

Guau. Eso es genial. Eso lleva todo a otro nivel.

Brad Rooks:

Se trata de la colaboración. Nadie puede trabajar solo. Es el mismo caso que con el programa Partners in THINC de Okuma: somos miembros y lo utilizamos. El giro del eje B nos permite probarlo y asegurarnos de que el código funcione correctamente antes de entregárselo a los clientes. Porque es nuevo. La gente le teme a lo nuevo. Pero cuando se lo presentas y es totalmente fiable y ha sido probado, se disipan las preocupaciones.

Tom Kurfess:

Quiero decir, y lo emocionante es que te da una capacidad. ¿Verdad? Tienes que pensarlo de manera diferente, pero te da una capacidad que simplemente no existe. Entonces, cuando dices que es una nueva capacidad, no es "Oh, podríamos hacerlo de otra manera". Esto te permite hacer cosas increíbles. Una cosa que me gustaría señalar porque mencionaste la microestructura.

Brad Rooks:

Sí.

Tom Kurfess:

Así es. Esto es algo que considero sumamente importante. Sí, la geometría, pero ¿podrías explicar un poco cómo abordas algunos de los aspectos microestructurales de esto?

Tom Feldhausen:

Sí. Una de las cosas realmente interesantes que descubrimos con el torneado aditivo es que obtenemos una microestructura más homogénea y anisotrópica.

Tom Kurfess:

Pero ¿qué significa eso?

Tom Feldhausen:

Básicamente-

Tom Kurfess:

Palabra grande.

Brad Rooks:

Sí. Levantaré la mano.

Tom Feldhausen:

Lo que significa es que vamos y observamos los granos. ¿Verdad? Cuando oímos hablar de granos, pensamos, por ejemplo, en las palas de las turbinas, que son monocristalinas. Se controlan las velocidades de enfriamiento con mucha precisión. Así que se pueden controlar los granos dentro del metal. Y con la fabricación aditiva, todo afecta a la microestructura. Y lo que estamos haciendo fundamentalmente es empezar a aprender qué parámetros dan como resultado qué tipos de microestructura. Así que homogéneo es exactamente lo que parece. Eso significa que está muy bien mezclado. Todos esos granos están dispersos de manera uniforme, tiene muy buen aspecto y va a tener un rendimiento excelente.

Tom Feldhausen:

Así que estamos empezando a aprender. Decimos: "Vale, si programamos esta pieza de una forma muy específica, vamos a obtener mejores propiedades del material". Y luego, algo que comentamos durante el almuerzo, es que incluso cuando se mecaniza algo, se puede mecanizar a una temperatura y velocidad de husillo determinadas, y se va a mejorar aún más la estructura granular. Se van a generar dislocaciones justo en la superficie. Se le aplica un tratamiento térmico. Y luego se va a cambiar mecánicamente la estructura granular de la pieza. Así, se puede ajustar el rendimiento en diferentes puntos de la pieza. Y esto abre la caja de Pandora de lo que es posible con esta nueva tecnología.

Brad Rooks:

Parece que solo es la punta del iceberg.

Tom Feldhausen:

Sí.

Brad Rooks:

Porque ahora se pueden hacer muchísimas cosas. Y especialmente si se puede configurar la máquina herramienta como se desee para crear la estructura granular necesaria para el componente.

Tom Feldhausen:

Sí.

Brad Rooks:

Hay muchas cosas que puedes hacer.

Tom Feldhausen:

Y todo se reduce al poder de la colaboración. Con hyperMILL, trabajamos con... Modificaron su software para que pudiéramos hacerlo. Okuma modificó el controlador OSP, lo que nos permitió lograrlo. Y ahora está disponible comercialmente, cualquiera puede usarlo, ¿y por qué no aprovechar mejor sus máquinas herramienta?

Tom Kurfess:

Exacto. Y, como ya comentamos, se trata de geometría. Todo el mundo piensa que la impresión 3D es geometría. Pero ahora, en realidad, no se trata solo de materiales, sino de sus características. Podemos tener el mismo material con características diferentes. Y, de nuevo, todo se reduce al software, al hardware y a la habilidad o el conocimiento para utilizar la combinación de ambos. Así que, como bien dices, es una frontera completamente nueva: "Apenas estamos viendo la punta del iceberg".

Wade Anderson:

Sí. ¿Cómo usarlo, pero cuándo usarlo? Creo que esa es una parte importante en la que entiendo tu punto de vista. ¿Cómo se les enseña a los ingenieros sobre "Cuándo se deben aplicar este tipo de cosas"?

Tom Kurfess:

Bien. Genial.

Wade Anderson:

¡Eso es fantástico! Bueno, chicos, les agradezco que me acompañen hoy. Es una conversación estupenda. Este es un tema que aún no he tratado en el podcast Shop Matters. Así que les agradezco que hayan querido venir y compartir su información. Y si alguien de nuestra audiencia quisiera saber más al respecto, ¿cuál es la mejor manera de contactarlos?

Tom Kurfess:

Sí. Solo tienes que buscarme en Georgia Tech. Es bastante fácil encontrarme en Ingeniería Mecánica. También puedes buscar en nuestras operaciones de fabricación, etc. Pero sí, esto ha sido genial. Tengo que decirte que cada vez que puedo sentarme a charlar con un grupo de chicos sobre máquinas herramienta, máquinas híbridas y todo eso, me alegra el día. Así que, gracias por la invitación.

Wade Anderson:

Eso está genial. Por supuesto. Tom, ¿qué te parece Oak Ridge?

Tom Feldhausen:

Sí. La mejor manera de contactarnos es a través de nuestra página web. Si buscas en Google "Instalaciones de Demostración de Fabricación", encontrarás toda nuestra información de contacto.

Wade Anderson:

Muy bien. Y Brad, si alguien quiere manejar la fresadora de 5 ejes más potente, ¿cómo puede ponerse en contacto contigo?

Brad Rooks:

Visita openmind-tech.com.

Wade Anderson:

Está bien.

Tom Kurfess:

La forma más sencilla de hacerlo. Los sitios web son la solución.

Wade Anderson:

Muy bien. Excelente. Bueno, gracias a todos. Y gracias por acompañarnos. Si tienen ideas o sugerencias para futuros contenidos o podcasts, no duden en contactarme. No olviden visitar las redes sociales de Okuma para ver más contenido y videos. ¡Hasta la próxima!