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¿Por qué es mejor el proceso WAAM que la fundición y la forja?
La fabricación aditiva por arco con hilo (WAAM) es una tecnología utilizada para la impresión de metal con el fin de obtener piezas más resistentes, rápidas y sostenibles que satisfagan las necesidades de empresas e industrias de todo el mundo que requieren una solución de impresión fiable, eficiente y escalable, disponible las 24 horas del día, los 7 días de la semana, así como un flujo de trabajo y un proceso de impresión totalmente controlados y supervisados. La rapidez es un aspecto fundamental en el que la WAAM supera a los métodos de fundición y forja, que son técnicas más tradicionales dentro de la fabricación aditiva. Dado que la WAAM elimina casi por completo la necesidad de utillaje específico y los largos plazos de entrega, puede suministrar piezas metálicas funcionales en días en lugar de semanas, lo que acelera drásticamente la creación de prototipos, el tiempo de comercialización y las reparaciones in situ.
Además, la tecnología WAAM ofrece ventajas significativas en situaciones en las que los métodos de fabricación tradicionales se enfrentan a dificultades en cuanto a costes, plazos de entrega o flexibilidad. Por ejemplo, hemos impreso un impulsor de bronce de forma mucho más rápida y precisa de lo que se habría logrado con métodos de fundición o forja. En cuanto a los plazos de entrega, los resultados finales del proyecto del impulsor de bronce, gracias a que se ha impreso con tecnología WAAM, permitieron una impresión muy rápida, lo que se tradujo en un plazo de producción mucho más corto y, por consiguiente, en un plazo de entrega reducido. Hablando de cifras, el plazo de impresión WAAM para este proyecto ha sido de un mes, a diferencia de los plazos de entrega habituales con los métodos de fundición y forja, que oscilan entre los 6 y los 8 meses. Las empresas saben lo importantes que son los procedimientos que ahorran tiempo, especialmente en lo que respecta a la entrega de proyectos, la inversión de capital y los pasos posteriores destinados a evitar revisiones innecesarias y la complejidad, todo lo cual puede resolverse utilizando la tecnología WAAM y el software específico software MetalXL .
¿Cuándo recurrir a la fabricación aditiva y cómo elegir la mejor tecnología?
La fabricación aditiva por arco con hilo puede entregar una primera pieza en un plazo de 2 a 4 semanas, mientras que la fundición en arena suele requerir entre 16 y 24 semanas para el utillaje, la fundición, la limpieza y el mecanizado (dependiendo de la pieza). Cuando el coste del tiempo de inactividad supera el coste de fabricación, la WAAM se convierte en la opción más económica. Este razonamiento de ahorro de costes se aplica especialmente a las empresas que necesitan una impresión continua y constante, ya que este método de impresión garantiza un ahorro de tiempo y dinero decididamente significativo, y resulta ser la mejor solución para la mayoría de los proyectos de impresión.
Aunque sabemos que los métodos tradicionales pueden utilizarse para proyectos o solicitudes específicos, la tecnología WAAM sigue siendo una solución decididamente más eficiente, flexible y eficaz. Esta flexibilidad y adaptabilidad de la tecnología son factores clave a la hora de optar por este método de impresión para proyectos y geometrías complejas. WAAM permite a las empresas satisfacer con éxito sus necesidades de impresión en determinadas situaciones, obteniendo la impresión de piezas complejas con una precisión claramente superior y un menor desperdicio de material, características que se mantienen en el flujo de trabajo y que otros métodos no pueden garantizar, gracias también a la posibilidad de imprimir en múltiples ejes y, sobre todo, de poder imprimir las 24 horas del día, controlándolo todo a través de nuestro avanzado software dedicado MetaXL WAAM.
El software garantiza un control total de todos los parámetros y del flujo de trabajo, al tiempo que permite personalizar y adaptar todos los ajustes del proceso y los pasos de impresión necesarios para garantizar una impresión nítida, precisa y eficiente desde el momento en que se inicia el proceso de impresión a través del software. Mejora el rendimiento y la productividad gracias a sensores dinámicos que permiten un control y una supervisión continuos.
WAAM, fundición y forja: comparación detallada
Las siguientes tablas resumen las diferencias más importantes entre WAAM y los procesos de fabricación tradicionales. Estos valores reflejan el rendimiento típico de MX3D, así como las normas del sector y los estándares de calidad y producción.
Tabla 1
| Factor | WAAM (fabricación aditiva por arco con alambre) | Fundición en arena | Fundición por colada | Forja |
|---|---|---|---|---|
| Plazo de entrega (primer artículo) | de 2 a 4 semanas | De 10 a 16 semanas | De 12 a 20 semanas | De 14 a 24 semanas |
| Herramientas necesarias | Ninguno | Patrones y moldes | Modelos de cera y moldes de cerámica | Esto |
| Coste de los moldes | €0 | Entre 8 000 y 60 000 euros | Entre 15 000 y 120 000 euros | Entre 60 000 y 500 000 euros |
| Cantidad mínima de pedido | 1 | de 5 a 10 | De 10 a 50 | de 50 a 100 |
| Rango de tamaños de piezas | Hasta 6,5 metros | Hasta 5 metros | Hasta 1 metro | Hasta 3 metros |
| Velocidad de deposición | De 3 a 12 kg por hora (acero) | No procede | No procede | No procede |
| Aprovechamiento de los materiales | entre el 85 % y el 92 % | entre el 60 % y el 70 % | entre el 85 % y el 95 % | entre el 50 % y el 60 % |
Tabla 2
| Factor | WAAM (fabricación aditiva por arco con alambre) | Fundición en arena | Fundición por colada | Forja |
|---|---|---|---|---|
| Acabado superficial (tal y como se fabrica) | De 30 a 45 micrómetros | De 12 a 25 micrómetros | De 3 a 6 micrómetros | De 6 a 12 micrómetros |
| Propiedades mecánicas | Variable | Excelente gracias al flujo del grano | ||
| Coste del cambio de diseño | Solo actualización de software | Nuevos patrones y moldes | Nuevas herramientas de cera y cerámica | Nuevos troqueles |
| Posprocesamiento | Mecanizado CNC y tratamiento térmico | Limpieza y mecanizado | Máximo mecanizado | Mecanizado |
| Ideal para | Pequeños volúmenes, piezas de gran tamaño, entrega rápida | Volúmenes medios a altos, formas complejas | Piezas pequeñas y medianas de alta precisión | Piezas estructurales de alta resistencia |
Estos valores representan un rendimiento típico. Los resultados reales varían en función de la geometría, el tipo de material y los requisitos de certificación.
Cuándo optar por el proceso WAAM en lugar de la fundición o la forja (Guía para elegir entre el proceso WAAM y la fundición o la forja)
Materiales WAAM: gran disponibilidad y adaptabilidad
En lo que respecta a los materiales que podemos utilizar para imprimir con esta tecnología , otro aspecto muy positivo de la WAAM es que esta técnica de impresión permite utilizar prácticamente cualquier tipo de alambre de soldadura, como las aleaciones. Los materiales se evalúan y seleccionan para ofrecer altos niveles de calidad siguiendo normas de certificación, lo que garantiza la eficiencia y la solidez, asegurando la calidad general y la durabilidad de la pieza impresa en los distintos materiales disponibles. La amplia disponibilidad de alambres de soldadura y el proceso de impresión continuo, sin fusión de piezas separadas, capa tras capa, garantizan que la pieza impresa final sea totalmente operativa y esté lista para ser utilizada para los fines previstos.
Producción de bajo volumen o de una sola pieza
Otro aspecto importante por el que la tecnología WAAM es superior a otros métodos y ofrece plazos de entrega más cortos es el hecho de que no requiere troqueles ni moldes, por lo que resulta más sencilla en cuanto a los pasos necesarios para iniciar la impresión y supervisarla. Un ejemplo de la aplicación de esta tecnología y sus ventajas es nuestro proyecto de impulsor de bronce, del que se hablará con más detalle a lo largo del texto. El hecho de que este método no requiera moldes permite reducir el desperdicio de material y, por lo tanto, los costes totales del proyecto, lo que conduce a un uso más racional de los materiales y recursos para cada pieza impresa.
Otra ventaja es que el proceso WAAM prescinde de herramientas, mientras que la fundición requiere modelos y moldes, y la forja, matrices; además, estas herramientas deben diseñarse, fabricarse y validarse antes de poder producir la primera pieza. La menor necesidad de piezas iniciales o de pruebas y equipos adicionales también se traduce en un desperdicio de material mucho menor y en una menor necesidad de fresado CNC. Para cantidades de entre una y diez piezas, el WAAM suele ofrecer el coste total más bajo, ya que no hay que amortizar herramientas, y representa la opción por la que deben optar las empresas.
Además, la curva de costes de la WAAM es relativamente variable, ya que las horas de trabajo, el tiempo de mecanizado y el tiempo de impresión dependen de la elección del material, la geometría y la complejidad de la pieza impresa. El coste por pieza se mantiene constante, ya que el proceso viene determinado por el tiempo de deposición, el tiempo de mecanizado y el consumo de material. La fundición tiene un coste inicial elevado debido a los utillajes, pero el coste por pieza disminuye rápidamente a medida que aumenta el volumen. En cuanto a los componentes típicos de MX3D, el umbral de rentabilidad entre el WAAM y la fundición se sitúa entre 15 y 40 piezas, dependiendo de la geometría y la complejidad.
Piezas obsoletas para las que no hay herramientas disponibles: WAAM es la solución a este problema
Muchos sistemas antiguos dependen de componentes cuyos moldes o matrices originales ya no existen. Volver a fabricar las herramientas para una sola pieza de recambio rara vez resulta rentable. La tecnología WAAM permite la producción directamente a partir de planos en 2D o escaneos en 3D, lo que la hace ideal para equipos de defensa, turbinas de generación de energía, sistemas de propulsión marítima y maquinaria industrial con una larga vida útil. La ingeniería inversa, combinada con la tecnología WAAM, ofrece una vía práctica para restaurar componentes obsoletos sin necesidad de volver a fabricar costosas herramientas.
Iteración del diseño y creación de prototipos
WAAM permite a los ingenieros modificar los diseños sin incurrir en nuevos costes de utillaje. La ventaja económica radica en que un cambio de diseño solo requiere una actualización de software, lo que hace que WAAM resulte especialmente eficaz para la creación de prototipos de componentes metálicos de gran tamaño, la prueba de múltiples variaciones de diseño y de complejidad, la iteración sobre estructuras con topología optimizada y la validación de la fabricabilidad antes de proceder a la fundición o la forja.
Esta tecnología transforma los plazos de producción y la estructura de costes de los componentes metálicos de gran tamaño al eliminar muchas de las limitaciones propias de los métodos convencionales. En lugar de depender de moldes, matrices o utillajes con largos plazos de entrega, la WAAM fabrica piezas directamente a partir de modelos digitales, lo que acorta los ciclos de desarrollo y abre nuevas posibilidades de diseño.
Repetibilidad, generación de planos, velocidad de impresión y libertad geométrica con WAAM
Las piezas repetitivas pueden optimizarse con WAAM creando un único plano y reutilizándolo a lo largo de todo el proceso, lo que elimina la necesidad de repetir pruebas y otros pasos redundantes. Este enfoque resulta aún más valioso cuando se trabaja con diseños con gran cantidad de geometría, ya que permite producir componentes más complejos en una sola impresión. En lugar de fabricar múltiples piezas fundidas o forjadas y soldarlas entre sí, toda la estructura puede producirse como una sola pieza integrada, lo que mejora la eficiencia, la precisión y la integridad estructural general.
Además, con los sistemas WAAM, como por ejemplo los sistemas MX3D Metal AM M1 y MX , pueden imprimir múltiples capas de forma continua sin necesidad de soldar ni separar piezas. Este aspecto fundamental de la tecnología hace que el flujo de trabajo de los proyectos sea más controlable y rápido, y que la geometría de las piezas sea mucho más sólida, resistente y detallada, eliminando además efectos indeseables e imperfecciones, como la presencia de burbujas que podrían producirse con otros métodos tradicionales, como la fundición y la forja, debido a la unión de diferentes piezas que se fusionan al estar en contacto con el aire.
Gracias a la experiencia y a los casos casos vinculados a una amplia labor de investigación y desarrollo, la tecnología MX3D WAAM abre nuevas posibilidades para diferentes empresas y sectores que buscan un proveedor fiable de productos impresos finales con plazos de entrega rápidos, menos desperdicio de material, mayor control sobre todo el proceso y más detalles.
Geometría de impresión: los proyectos de MX3D presentan diferentes retos y grados de complejidad, pero todos utilizan la misma tecnología WAAM
Por un lado, un ejemplo de impresión geométrica rápida y duradera realizada por MX3D es el proyecto del impulsor de bronce . La impresión del impulsor es una de las demostraciones más claras de cómo la tecnología WAAM amplía los límites de lo posible en la fabricación industrial y representa una solución llave en mano.
Fabricamos un impulsor de bronce de níquel-aluminio de 350 kilogramos para la central eléctrica Amercoeur de ENGIE, una pieza que, tradicionalmente, habría requerido un plazo de fabricación de entre 6 y 8 meses mediante fundición. Gracias a la tecnología WAAM robotizada, el componente completo se imprimió en 9 días, alcanzando una tasa de deposición media de 3,2 kilogramos por hora y utilizando múltiples conjuntos de parámetros homologados. El programa comenzó con una exhaustiva validación de materiales y parámetros en placas de prueba para garantizar el rendimiento mecánico y la repetibilidad, algo esencial para un componente giratorio crítico para la seguridad. Una vez validado, el proceso WAAM proporcionó una geometría de forma casi definitiva con un desperdicio de material drásticamente reducido y un registro digital de fabricación totalmente trazable. Este caso es significativo no solo por la escala y la complejidad de la pieza, sino porque representa una de las primeras instalaciones operativas de un componente grande y crítico fabricado mediante WAAM en el sector energético. Demuestra cómo el WAAM puede acortar los plazos de entrega, reducir la dependencia de las herramientas de fundición y permitir la producción rápida de componentes críticos para la misión que, de otro modo, se verían obstaculizados por las cadenas de suministro tradicionales.
Por otro lado, un ejemplo de geometría compleja que ha sido posible gracias a la tecnología WAAM es el proyecto de BMW Automotive, en el que MX3D colaboró en la impresión de un sistema de soporte de amortiguadores en una sola pasada. El resultado habla por sí solo: plazos de entrega más rápidos, geometría más resistente y una cadena de suministro más ágil. Aunque estas piezas presentaban una gran complejidad y requerían una impresión multieje, se gestionaron sin ningún tipo de problema gracias a los sistemas MX3D Metal AM M y al software MetalXL WAAM, así como a la experiencia y al uso rentable de los materiales aplicados.
El Grupo BMW demostró que la tecnología WAAM puede alcanzar la calidad de la producción en serie del sector automovilístico mediante el uso de un sistema M1 y el flujo de trabajo MetalXL de MX3D para fabricar componentes estructurales que cumplen con los requisitos de resistencia a cargas cíclicas sin necesidad de un posprocesamiento completo de la superficie. El cuidadoso desarrollo de los parámetros de soldadura, la planificación de la trayectoria del robot y la supervisión del proceso dieron como resultado piezas más ligeras y rígidas que los componentes de fundición a presión comparables, al tiempo que se reducía el desperdicio de material y el consumo de energía. El programa combinó la validación metalúrgica específica, la trazabilidad durante el proceso y el acabado selectivo para ofrecer un rendimiento mecánico repetible a gran escala, demostrando que la WAAM puede pasar de la fase de prototipado a la producción para aplicaciones automovilísticas exigentes.
Comparación entre WAAM, fundición y forja: dónde destaca la tecnología WAAM
- La tecnología WAAM (fabricación aditiva por arco eléctrico) suele entregar las piezas en cuestión de semanas. La fundición o la forja tradicionales suelen requerir varios meses debido al diseño de las herramientas, la fabricación de los moldes y los ajustes iterativos que hay que realizar antes incluso de que pueda comenzar la producción.
- WAAM elimina la necesidad de utilizar herramientas específicas. Los procesos convencionales dependen de moldes y matrices costosos cuya fabricación requiere mucho tiempo y dinero, especialmente en el caso de geometrías grandes o complejas.
- La tecnología WAAM deposita el material solo donde es necesario, lo que permite obtener piezas con una forma casi definitiva y una tasa de aprovechamiento del material de alrededor del 90 %. La fundición y la forja suelen requerir un mecanizado posterior exhaustivo, lo que genera una cantidad considerable de residuos y aumenta tanto los costes como el impacto medioambiental.
- WAAM permite crear geometrías y niveles de complejidad que resultan difíciles o imposibles de lograr con moldes, como secciones huecas, elementos internos o estructuras con topología optimizada. Los métodos tradicionales se ven limitados por las líneas de separación del molde, los ángulos de desmoldeo y otras restricciones geométricas.
Aunque la fundición y la forja pueden constituir una opción ideal frente a la WAAM en varios aspectos técnicos y económicos concretos, la WAAM puede ser la mejor opción de impresión en lo que respecta a determinadas aplicaciones y características. En concreto, la comparación entre la WAAM y la forja se decanta a favor de la WAAM siempre que los plazos de fabricación de las herramientas y los costes iniciales de los moldes superen el ahorro en el precio unitario.
WAAM frente a fundición/forja: un ejemplo de comparación rápida
| Reto | Por qué triunfa la fundición y la forja | Cuando WAAM todavía funciona |
| Piezas idénticas de gran volumen | Bajo coste por pieza tras la amortización de los utillajes | Plazos de entrega más cortos para los primeros lotes; ideal para diseños en fase de desarrollo o tiradas piloto |
| Acabado superficial excepcional | El moldeo por inversión permite obtener una rugosidad superficial (Ra) de 3 a 6 μm en la pieza fundida | El acabado CNC selectivo con WAAM reduce el mecanizado total de superficies grandes y no críticas |
| Paredes finas / detalles delicados | La fundición y la fusión en lecho de polvo permiten reproducir detalles de menos de un milímetro | WAAM es ideal para piezas medianas y grandes; se puede combinar con mecanizado o insertos de fundición para detalles finos |
Producción a gran escala (más de 100 piezas idénticas)
En series de producción largas y estables, en las que los costes de utillaje se reparten entre muchas unidades, la fundición y la forja suelen ofrecer el menor coste unitario y unos tiempos de ciclo predecibles. El WAAM puede seguir siendo una opción práctica en las primeras fases del programa, ya que elimina los plazos de entrega del utillaje y los costes irrecuperables, lo que permite la creación rápida de prototipos, la producción de lotes piloto y la validación del diseño antes de comprometerse con matrices o moldes. En situaciones en las que la demanda es incierta o los diseños van a evolucionar, el uso de WAAM para las primeras varias docenas o unos pocos cientos de piezas puede reducir el riesgo y el desembolso de efectivo mientras se confirma la viabilidad comercial del utillaje tradicional. Incluso cuando los volúmenes acaban favoreciendo la fundición o la forja, una vía híbrida —WAAM para las primeras series y luego pasar a la fundición o la forja— a menudo acorta el tiempo de comercialización y reduce el riesgo general del programa.
Piezas que requieren un acabado superficial excepcional
La fundición a la cera perdida y la forja producen superficies finas tal y como salen del molde que minimizan el mecanizado posterior en muchas caras funcionales. Las piezas fabricadas mediante WAAM suelen requerir un mayor acabado superficial para alcanzar valores Ra comparables a los de la fundición a la cera perdida, pero eso no impide su uso: al combinar un acabado CNC específico en las superficies críticas con las áreas no críticas tal y como salen de la impresión, la WAAM puede cumplir los requisitos funcionales al tiempo que ahorra tiempo de mecanizado en el conjunto de la pieza. El posprocesamiento adicional, como el fresado localizado, el granallado o los recubrimientos superficiales, puede ajustar las características clave dentro de las tolerancias sin necesidad de reelaborar todo el componente. Para aplicaciones en las que solo unas pocas caras exigen un acabado preciso, el WAAM junto con el acabado selectivo puede ser una solución eficiente.
Elementos de paredes delgadas o ultrafinos
La geometría de las nervaduras y las limitaciones del proceso WAAM hacen que resulte complicado imprimir directamente paredes de menos de un milímetro y canales internos complejos, por lo que la fundición a la cera perdida y la fusión en lecho de polvo siguen siendo más adecuadas para esos detalles finos. El WAAM sigue siendo viable si se cambia el enfoque de diseño: imprimir el gran volumen estructural con WAAM e incorporar insertos de paredes delgadas, subcomponentes fundidos o módulos producidos mediante PBF para las características delicadas. Como alternativa, mecanizar secciones delgadas a partir del material impreso o añadir manguitos soldados o atornillados donde sea necesario, conservando las ventajas del WAAM en cuanto a tamaño y resistencia, mientras se delega la geometría ultrafina a procesos optimizados para ello.
Ventajas generales que inclinan la balanza a favor de WAAM en muchos proyectos reales
Las ventajas de la tecnología WAAM —su rápida iteración, el bajo coste inicial de las herramientas, la capacidad de producir piezas de gran tamaño y su excelente idoneidad para la reparación y el reacondicionamiento— la convierten en la opción más adecuada en muchos casos prácticos, incluso cuando los métodos tradicionales la superan en determinados parámetros. Para componentes estructurales de gran tamaño que superan los límites de tamaño de la fundición o la PBF, para reparaciones in situ que evitan la retirada de piezas y largas cadenas logísticas, o para programas que priorizan la velocidad y la flexibilidad frente al coste unitario absoluto a gran escala, la WAAM suele aportar un valor decisivo. La combinación de la WAAM con el mecanizado selectivo, los insertos o los ensamblajes híbridos permite a los equipos aprovechar lo mejor de ambos mundos: las ventajas geométricas y económicas de la fabricación aditiva junto con la calidad de superficie y el detalle fino de los procesos tradicionales.
WAAM frente a fundición/forja: datos de un proyecto real (proyecto del impulsor MX3D)
La siguiente comparación destaca y demuestra las ventajas típicas de la WAAM para componentes de bajo volumen y alto valor, en los que el coste de las herramientas y los plazos de entrega son factores determinantes a la hora de tomar una decisión. Ya se trate de comparar la WAAM con la forja o con la fundición, los datos que se muestran a continuación ponen de manifiesto las ventajas, la reducción del tiempo necesario y el ahorro de costes que se pueden obtener al utilizar la WAAM en lugar de los métodos de fabricación tradicionales.
| Factor | WAAM (Proyecto de impulsor impreso) | Fundición y forja tradicionales | Mejora |
|---|---|---|---|
| Plazo de entrega | 1 mes | 6-8 meses | aproximadamente un 83-87 % más rápido |
| Utillaje / Moldes | No es necesario | Moldes de alto coste + fase de fabricación de herramientas prolongada | Eliminación total de las herramientas |
| Residuos de materiales | Forma casi definitiva (aprox. 10-20 % de desperdicio) | Mecanizado pesado + canalización (50-90 % de desperdicio) | ≈entre un 60 % y un 80 % menos de residuos |
| Coste | Sin moldes, menor mecanizado; ahorro típico con WAAM del 30-50 % | Alto coste de los utillajes + mecanizado prolongado | Reducción de costes de entre el 30 % y el 50 % |
| Flexibilidad de diseño | Es posible crear geometrías complejas, huecas y optimizadas | Limitado por la geometría del molde | Un aumento considerable de la libertad de diseño |
Cuando la fabricación tradicional sigue siendo mejor
La fundición y la forja siguen siendo métodos de fabricación esenciales. En algunos casos, constituyen una opción más adecuada que la WAAM.
Producción a gran escala de 100 o más piezas idénticas
Una vez que el coste de los moldes se amortiza entre cientos de piezas, la fundición resulta considerablemente más rentable que la fabricación aditiva por deposición de material (WAAM). En la producción en serie, la combinación de fundición y mecanizado CNC suele ofrecer el menor coste por pieza. La forja también resulta muy competitiva para componentes de alta resistencia fabricados en grandes cantidades.
Piezas que requieren un acabado superficial excepcional
La fundición a la cera perdida alcanza valores de rugosidad superficial de entre 3 y 6 micrómetros de Ra tal y como sale del molde. La tecnología WAAM produce valores de entre 30 y 45 micrómetros de Ra y requiere un mecanizado CNC para cualquier superficie funcional. Si un componente exige tolerancias estrictas en todas sus superficies, el esfuerzo de mecanizado que requiere la tecnología WAAM puede superar las ventajas de la producción con forma casi definitiva. En estos casos, la fundición a la cera perdida o la forja resultan más eficientes.
Elementos de pared delgada o ultrafinos
El WAAM tiene un espesor mínimo de pared de aproximadamente 5 milímetros. No es adecuado para detalles de menos de un milímetro ni para canales internos complejos. La fundición a la cera perdida y la fusión en lecho de polvo destacan en estos ámbitos. El WAAM es más adecuado para piezas de tamaño mediano a grande con una complejidad geométrica moderada.
Lo mejor de ambos mundos: la fabricación híbrida
La fabricación híbrida combina la tecnología WAAM con los procesos tradicionales para lograr un rendimiento óptimo y una mayor rentabilidad. La tecnología WAAM se puede utilizar para añadir elementos a piezas base fundidas o forjadas. Esto resulta especialmente útil en el caso de bridas de gran tamaño, cuerpos de válvulas, nudos estructurales y componentes sometidos a presión.
El proceso WAAM también resulta eficaz para reparar o renovar componentes ya existentes, ya sean de fundición o forjados. Se puede añadir material precisamente donde se necesita, lo que prolonga la vida útil de las piezas de gran valor.
Otra estrategia híbrida consiste en utilizar la tecnología WAAM para la creación de prototipos y las primeras fases de producción, y luego pasar a la fundición para la fabricación a gran escala una vez que el diseño esté finalizado. Esto reduce el riesgo y acelera el tiempo de comercialización.
Caso práctico: Comparación entre WAAM y la fundición, y entre WAAM y la forja en la práctica
El siguiente caso práctico ilustra el impacto real de la tecnología WAAM en comparación con la fundición tradicional. Estos valores son representativos de los resultados habituales de los proyectos de MX3D.
| Sistema métrico | Tradicional (fundición) | MX3D WAAM |
|---|---|---|
| Parte | Impulsor de bomba de acero inoxidable | La misma pieza |
| Material | 316L | 316L |
| Plazo de entrega | 18 semanas | 3,5 semanas |
| Herramientas | 32 000 € para patrones | €0 |
| Desperdicio de material | el 62 % | 14 % |
| Sistema métrico | Tradicional (fundición) | MX3D WAAM |
|---|---|---|
| Propiedades mecánicas | Límite elástico: 520 MPa | Resistencia a la tracción de 610 MPa tras el tratamiento térmico |
Esta comparación pone de manifiesto las ventajas típicas del proceso WAAM para componentes de bajo volumen y alto valor, en los que los costes de utillaje y los plazos de entrega son factores determinantes a la hora de tomar una decisión.
Preguntas frecuentes (FAQ)
¿Es el WAAM más resistente que la fundición y la forja?
Las piezas fabricadas mediante WAAM pueden igualar o superar las propiedades mecánicas de los componentes fundidos, y la comparación entre WAAM y la forja resulta igualmente convincente para muchas aleaciones. El MX3D WAAM 316L alcanza normalmente valores de resistencia a la tracción máxima de entre 600 y 650 MPa tras el tratamiento térmico, en comparación con los aproximadamente 520 MPa del 316L fundido. El rendimiento real depende del tipo de material, los parámetros del proceso y el posprocesamiento.
¿Es el proceso WAAM más barato que la fundición y la forja?
Para cantidades de entre una y diez piezas, el WAAM suele ser más económico, ya que no requiere inversión en utillaje. La ventaja del WAAM frente a la forja en términos de costes es especialmente evidente en series de bajo volumen, ya que los troqueles de forja pueden costar entre 60 000 y 500 000 euros. Para cantidades superiores a cincuenta piezas idénticas, la fundición resulta más rentable debido a la amortización del utillaje. El umbral de rentabilidad para los componentes típicos de MX3D se sitúa entre 15 y 40 piezas.
¿Se pueden certificar las piezas de WAAM según las mismas normas que las piezas fundidas?
Sí. Las piezas MX3D WAAM están cumplen con las normas DNV, ASME, PED y API 20S . Se trata de las mismas certificaciones que se exigen para los componentes fundidos y forjados en aplicaciones de los sectores energético, marítimo y de defensa.
¿Qué tipo de acabado superficial produce WAAM?
WAAM produce piezas con una forma casi definitiva y una rugosidad superficial de entre 30 y 45 micrómetros Ra. La mayoría de las aplicaciones requieren un mecanizado CNC para las superficies funcionales. MX3D suele fabricar piezas con un margen de mecanizado de entre 2 y 3 milímetros.
