Un tapón roscado moldeado por inyección hecho a partir de un inserto de molde de metal impreso en 3D, a la derecha, creado en un … (+)
En este momento, probablemente haya entre cinco y diez productos de plástico, o piezas de productos, fabricados mediante moldeo por inyección. Es uno de los métodos de producción más comunes en el mundo y la mayor parte se realiza en Asia, principalmente por motivos económicos. Una empresa espera cambiar eso ofreciendo a los fabricantes estadounidenses una alternativa a la parte más cara del proceso de moldeo por inyección, el propio molde de metal.
Mantle, una startup de impresión 3D, acaba de recibir otros 20 millones de dólares en financiación Serie C para ampliar su solución de hardware, software y material que utiliza la impresión 3D de metal para fabricar moldes de inyección de acero ultraprecisos en menos tiempo y a menores costos que los procesos tradicionales. La financiación está liderada por Schooner Capital, una firma de inversión privada con sede en Boston, a la que se unen Fine Structure Ventures, Foundation Capital, Corazon Capital, 11.2 Capital y Build Collective.
Cada año, los fabricantes estadounidenses gastan 8 mil millones de dólares en la fabricación de herramientas para moldes; a nivel mundial, la cifra es de 45 mil millones de dólares. El mercado de Mantle es cualquier empresa que fabrique moldes, cualquier proveedor de moldeo por inyección o cualquier OEM que fabrique sus productos mediante moldeo por inyección. En otras palabras, es enorme.
Inserto de molde impreso en 3D Heyco con manto para productos de gestión de cables mediante moldeo por inyección.
Mantle Technology ya ha producido moldes de inyección que se utilizan para producir millones de componentes finales, desde dispositivos médicos hasta envases de desodorantes y componentes industriales.
Al centrarse en la impresión 3D de las herramientas que permiten la producción en masa, en lugar de imprimir en 3D las piezas mismas, Mantle queda fuera de la industria convencional de las impresoras 3D. Se ha centrado únicamente en proporcionar una solución para resolver uno de los desafíos más difíciles de la industria manufacturera global: reducir los altos costos y los largos tiempos de producción asociados con la creación de herramientas para la producción en masa.
«Básicamente, las empresas no compran tecnología, compran soluciones a los problemas que tienen», dice Ted Sorom, director ejecutivo y cofundador de Mantle, «así que desde el principio nos centramos en descubrir qué problema y en qué industria íbamos a resolver». Y luego, para ser honesto, elegimos una opción difícil y nos llevó más de ocho años y decenas de millones de dólares desarrollar la solución».
Otras tecnologías de impresión 3D también se enfrentan a un mercado de herramientas de moldeo listo para la disrupción. Impresión 3D de metal con tecnología de fusión láser de lecho de polvo, como la de EOS
EOS
La impresión 3D de plástico se ha utilizado con éxito para fabricar prototipos de moldes y modelos que pueden reutilizarse entre 10 y cientos antes de degradarse.
Lo que Mantle es único es su enfoque en reemplazar el mecanizado por los mismos moldes de acero sólido que los fabricantes utilizan hoy en día. «En nuestro caso, realmente vendemos velocidad y reducción de costos en cualquier herramienta que fabrique», dice Sorom. «Además, aún tiene todas las capacidades para utilizar esas geometrías únicas que permiten canales de enfriamiento compatibles, al igual que otras soluciones de impresión 3D».
Los fabricantes estadounidenses gastan 8 mil millones de dólares al año en herramientas de estampado. Este inserto de molde fue impreso en 3D en un … (+)
¿Para qué se utilizan exactamente las máquinas de capa?
La máquina de Mantle llamada P-200, de la que hay decenas instaladas en Estados Unidos, es un sistema híbrido de impresión 3D y mecanizado CNC. Integra la impresión de metal 3D con el mecanizado de precisión durante todo el proceso para producir piezas con la misma precisión (+/- 0,001 por pulgada) y acabado superficial que las herramientas tradicionales, afirma la compañía, pero más rápido y más automatizado.
Primero, el diseño del molde digital se carga en la impresora. Luego se extruye una pasta metálica para formar el molde. Un cabezal de herramienta de mecanizado CNC ingresa al proceso siempre que sea necesario para terminar la pieza. Los dos procesos continúan hasta que se forma el molde final. Luego se sinteriza en un horno hasta que esté completamente sólido.
El P-200 puede fabricar moldes del tamaño de una caja de pan, que parece pequeña pero cubre alrededor del 70% de todas las piezas de plástico fabricadas mediante moldeo por inyección, dejando sólo el 30% del mercado que Mantle no puede cubrir.
Si bien existen otras impresoras 3D disponibles en el mercado para la extrusión de pasta metálica, Sorom afirma que Mantle es una solución más integrada y enfocada.
«Hemos construido un foso bastante sólido alrededor de nuestra tecnología que dificulta que cualquiera pueda replicar lo que hacemos», afirma. «Habría que tener una tecnología de hardware de impresora, que tardó años en desarrollarse; una tecnología de materiales pendiente de patente, que desarrollamos; y también tenemos patentes en el lado del software».
Recurrir a la automatización para cubrir la brecha de mano de obra calificada
Después de las interrupciones en la cadena de suministro debido a la pandemia, muchos fabricantes han tratado de devolver la producción de piezas críticas a Estados Unidos, o en la medida de lo posible. Para las empresas que moldean por inyección millones de piezas al año, llevar la producción a casa es un desafío considerable, pero incluso para las empresas que producen mucho menos y podrían traer líneas de producción a las fábricas de EE. UU., existe otro desafío: encontrar fabricantes de herramientas calificados capaces de mecanizar, acabado y montaje de un molde metálico.
El fabricante Heyco dice que con la nueva automatización de Mantle ayuda a llenar el vacío por la escasez de productos de alta producción … (+)
«Ha habido una reducción de alrededor del 60% en el número de fabricantes de herramientas altamente calificados en los EE. UU., mientras que hay una demanda realmente fuerte para hacer más moldeo por inyección en los EE. UU.», dice Sorom. «Los clientes dijeron que necesitaban algo que automatizara este proceso, para poder utilizar la pequeña cantidad de fabricantes de herramientas calificados que quedan y continuar haciendo crecer su negocio».
La automatización en forma de la impresora 3D Mantle es parte de la solución que Heyco Products, un fabricante estadounidense de componentes eléctricos, ha descubierto para impulsar sus capacidades internas de moldeo y fabricación de herramientas en 2023.
«Compramos un sistema Mantle por dos razones: reducir el tiempo de comercialización de nuestros productos y hacer que nuestra sala de herramientas sea más eficiente, al tiempo que atraemos talento de próxima generación a Heyco», dice Danny Anthony, vicepresidente de operaciones de la empresa. «Al utilizar Mantle para imprimir herramientas de moldeo, ya hemos lanzado un nuevo producto al mercado dos meses antes de lo que lo habríamos hecho de otra manera».
Para producir los insertos de molde metálico de la derecha se utilizó la impresora 3D Mantle instalada en Heyco.
La innovación y la consiguiente velocidad de comercialización son esenciales en cualquier tipo de fabricación actual, y ésta es otra área en la que Mantle ve la solución ideal para una amplia gama de mercados.
Un cliente de Mantle, una empresa de dispositivos médicos, utilizó la tecnología para fabricar moldes para entre 25 y 50 piezas iniciales necesarias para las aprobaciones de la FDA. La FDA exige que el molde sea del mismo material que el utilizado para la producción final de gran volumen, por lo que los prototipos de moldes de polímero estaban fuera de discusión.
¿Potencial para Manto?
En un momento en el que las ventas de sistemas industriales de impresión 3D están disminuyendo, las ventas de Mantle en el primer trimestre de 2024 fueron un 40% más altas que todos los ingresos de la compañía el año pasado, dice Sorom.
«Producir en Asia ya no siempre es más barato», afirma. «Si puedes llegar al molde mucho más rápido y a un costo menor, y puedes probarlo y comenzar la producción más rápido, eso tiene un gran valor».
La adopción de tecnologías automatizadas para la fabricación de herramientas es sólo cuestión de tiempo, dice Sorom, porque «no hay más mano de obra disponible y las empresas necesitan un nuevo nivel de velocidad que antes no existía. Ésta es exactamente la oportunidad que tenemos».