Siemens: El Sistema SCRAM de Electroimpact esculpe nuevas posibilidades

Esta impresora 3D industrial y reforzada con fibra continua de 6 ejes permite la fabricación rápida sin herramientas de estructuras compuestas integradas de grado aeroespacial.

Empujando los límites en manufactura aditiva
Los ingenieros de diseño aeroespacial y de defensa y los componentes complejos que desarrollan requieren una verdadera agilidad de fabricación. Guiar ideas de aparentes imposibilidades a chispas de inspiración a productos innovadores que permiten la innovación puede ser estimulante y enloquecedor. Para iterar rápidamente y permitir una verdadera colaboración, los equipos de ingeniería más rápidos emplean el sistema SCRAM de Electroimpact impulsado por Siemens SINUMERIK ONE CNC.

Ayudando a hacer posible lo imposible, Electroimpact ha integrado un proceso de Automated Fiber Placement (AFP), termoplástico fuera del autoclave in situ, un proceso avanzado de impresión 3D de Fused Filament Fabrication (FFF), un proceso de impresión 3D de fabricación de Fused Granulate Fabrication (FGF) y mecanizado sustractivo en un sistema unificado de Scalable Composite Robotic Additive Manufacturing (SCRAM). SCRAM es una verdadera impresora 3D industrial de 6 ejes continuados reforzada con fibra que permite la fabricación rápida sin herramientas de estructuras compuestas integradas de grado aeroespacial.

Los termoplásticos de alto rendimiento combinados con un alto porcentaje de refuerzo continuo de fibra se utilizan para producir piezas con propiedades de material excepcionales nunca antes vistas en el mundo de la fabricación aditiva. El rendimiento mejorado del sistema de 6 ejes ofrece una destreza y flexibilidad inigualables, lo que permite formas, precisiones y complejidades que de otro modo no serían posibles.

Esta tecnología no tiene igual en la industria y es una oferta única disponible sólo en Electroimpact. Las capacidades y la velocidad de procesamiento del control SINUMERIK ONE permiten a los ingenieros de Electroimpact lograr estos avances en la fabricación aditiva.



SCRAM es capaz de realizar varias tecnologías de fabricación diferentes, todas en la misma celda, todas en un solo lugar y todas controladas por SINUMERIK ONE de Siemens.

Impresión 3D real
La mayoría de los procesos de impresión 3D se describen con mayor precisión como impresión 2.5D. El material se deposita sucesivamente en rodajas planas, que cuando se apilan juntas forman un objeto 3D. Por el contrario, el proceso SCRAM representa una verdadera impresión 3D.

Las capas de termoplástico reforzado con fibra continua toman la forma de contornos complejos, incluidas superficies aerodinámicas y conductos para el flujo de fluidos. Como un proceso de 6 ejes, la orientación de la fibra dentro de cada capa se puede adaptar a la aplicación específica, proporcionando una resistencia óptima y una distribución de rigidez adecuada en toda la pieza, al igual que un sistema AFP convencional.

Además del proceso continuo de impresión termoplástica reforzada con fibra y el proceso de impresión de herramientas de soporte FGF, las celdas SCRAM también están equipadas con dos boquillas FFF optimizadas para la deposición de material termoplástico reforzado con fibra corta o "picada".

Se incorpora un sistema de calentamiento láser patentado, que produce enlaces excepcionalmente fuertes entre las capas. Este proceso es ideal para situaciones en las que la estratificación de fibra continua es geométricamente imposible o no tiene sentido. "Nos permite depositar el material exactamente donde debe estar y sólo donde debe estar, logrando la mayor resistencia posible y el menor peso", dice Ryan Bischoff, ingeniero senior de compuestos de Electroimpact.

Este es un verdadero proceso de impresión 3D donde las capas no son simplemente una pila de planos. Las geometrías complejas, como el núcleo de densidad variable y otras estructuras internas, se pueden imprimir directamente en capas continuas reforzadas con fibra con una curvatura muy variable. Si se desea, se pueden depositar capas adicionales continuas reforzadas con fibra en la parte superior de la estructura central reforzada con fibra picada, formando una piel superior.
El sistema es una integración de varios procesos aditivos y sustractivos, combinados con el robot preciso patentado de Electroimpact, una plataforma de construcción giratoria y una cámara de construcción climatizada.

Electroimpact luego sobrealimenta todo con el control SINUMERIK ONE de Siemens. "SINUMERIK ONE nos permite ejecutar código más complicado mucho más rápido", dice Kylie Martineau, ingeniera de controles de Electroimpact.

“Electroimpact pasó de realizar principalmente taladrado y fijaciones a la fabricación aditiva hace unos 15 años,” dice Bischoff. “Ese movimiento y los avances a lo largo de los años condujeron al desarrollo de un sistema que llamamos una “fábrica en una celda.” En lugar de necesitar una línea de ensamblaje completa, con cada máquina dedicada que solo realiza una función, es un sistema, que puede ser conductos de impresión para motores a reacción un día y un componente de ala al siguiente. Se puede cambiar y adaptar rápidamente de acuerdo conEn lugar de necesitar una línea de ensamblaje completa, con cada máquina dedicada que solo realiza una función, es un sistema, que puede ser conductos de impresión para motores a reacción un día y un componente de ala al siguiente. Se puede cambiar y adaptar rápidamente según las necesidades.”

La SCRAM permite la fabricación rápida sin herramientas de estructuras compuestas integradas de grado aeroespacial. Esta fábrica en una celda ofrece a los constructores la opción de producir piezas de baja serie que marcan la diferencia en sus diseños.

Esto podría ser un elemento de fibra de carbono para las carreras de Fórmula Uno o una pieza hecha de una aleación revolucionaria que está destinada al espacio. Para series cortas o pequeñas, nada puede competir con esta tecnología. "Aquí es donde la fábrica en una célula ayuda a los equipos a desarrollar piezas mucho más rápidamente que una instalación tradicional. Usted completa todo el proceso dentro del sistema SCRAM. Tiene sentido porque este no es el tipo de piezas que se producen por miles,” dice Bischoff.



Ryan Bischoff, ingeniero de Electroimpact, analiza las capacidades innovadoras del sistema SCRAM para la creación de prototipos y la producción de bajo volumen de componentes complejos de fibra de carbono. Impulsado por Siemens SINUMERIK ONE, el sistema es una integración de procesos aditivos y sustractivos, combinados con el robot preciso patentado de Electroimpact, una plataforma de construcción giratoria y una cámara de construcción climatizada.

"Nuestros clientes están haciendo un trabajo extraordinario, y estamos allí junto a ellos,” añade. "Su ingeniero de Electroimpact está con Ud. durante toda la vida útil del sistema para todas las preguntas y solicitudes. Estamos aquí para ayudar a los constructores a superar los límites. Damos servicio a nuestro equipo hasta el día en que muere. El apoyo es una de las cosas que Electroimpact hace mejor que nadie en la industria.”

Con el sistema SCRAM, la impresión 3D reemplaza la necesidad del desarrollo tradicional de herramientas complejas que normalmente se utilizan para la colocación automatizada de fibra de carbono. Esto elimina las inversiones infladas de costos y tiempo necesarias en las herramientas y el desarrollo tradicionales; por lo tanto, el sistema SCRAM permite correcciones y modificaciones más rápidas.



Ryan Bischoff de Electroimpact analiza el proceso de fabricación híbrida del sistema SCRAM y su capacidad para generar eficientemente tanto las herramientas como la pieza terminada, todo dentro de una celda.

Una vez que se imprime la herramienta compleja, el control SINUMERIK ONE facilita cambios rápidos a lo largo del proceso. Primero, el sistema SCRAM cambia a un cabezal de fresado multieje que termina la forma según las especificaciones exactas. Luego, el sistema SCRAM cambia una vez más al cabezal de colocación de fibra de carbono de 6 ejes y aplica el intrincado patrón de cinta de fibra de carbono al material de soporte.

"Nuestros clientes están haciendo un trabajo extraordinario, y estamos allí junto a ellos,” añade. "Su ingeniero de Electroimpact está con Ud. durante toda la vida útil del sistema para todas las preguntas y solicitudes. Estamos aquí para ayudar a los constructores a superar los límites. Damos servicio a nuestro equipo hasta el día en que muere. El apoyo es una de las cosas que Electroimpact hace mejor que nadie en la industria.”

Con el sistema SCRAM, la impresión 3D reemplaza la necesidad del desarrollo tradicional de herramientas complejas que normalmente se utilizan para la colocación automatizada de fibra de carbono. Esto elimina las inversiones infladas de costos y tiempo necesarias en las herramientas y el desarrollo tradicionales; por lo tanto, el sistema SCRAM permite correcciones y modificaciones más rápidas.

Una vez que se imprime la herramienta compleja, el control SINUMERIK ONE facilita cambios rápidos a lo largo del proceso. Primero, el sistema SCRAM cambia a un cabezal de fresado multieje que termina la forma según las especificaciones exactas. Luego, el sistema SCRAM cambia una vez más al cabezal de colocación de fibra de carbono de 6 ejes y aplica el intrincado patrón de cinta de fibra de carbono al material de soporte.



El sistema SCRAM proporciona un verdadero proceso de impresión 3D, donde las capas no se apilan simplemente una encima de la otra, sino que las rutas de herramientas de 6 ejes con filamento de fibra continuo y fibra picada. El calentamiento por láser del sustrato y el material entrante proporciona una adhesión interlaminar superior entre las capas.

Bischoff explica que la cinta se deposita rápidamente, estableciendo la forma. A continuación, el aditivo del material de soporte se disuelve por completo, dejando atrás un componente en la forma exacta que el fabricante necesita.

"El conocimiento de que podemos disolver las herramientas sin crear aguas grises nos brinda una gran tranquilidad,” dice Bischoff.

El sistema SCRAM, con la potencia de SINUMERIK ONE, también permite la iteración. "Estamos trabajando para crear un sistema abierto que respalde las elecciones de materiales y haga las piezas que cada cliente necesita. Nos impulsa la demanda de los clientes,” explica Bischoff.

La velocidad de procesamiento de Siemens SINUMERIK ONE CNC
Los ingenieros Electroimpact aprecian las características avanzadas de esta plataforma de control de próxima generación.

"Los tiempos de procesador más rápidos tanto para el control de movimiento como para el PLC, combinados con las nuevas funcionalidades del SINUMERIK ONE, permiten aún más el increíble trabajo que Electroimpact está haciendo con el sistema SCRAM,” dice Steve Czajkowski, gerente de ingeniería de Siemens.

Brian Cubie, gerente de cuentas de Siemens, está de acuerdo. "Nuestro sistema es la base sobre la que están construyendo, y es simplemente increíble experimentarlo,” dice. "He estado en robótica durante muchos años, y ver lo que los ingenieros de Electroimpact están haciendo en términos de digitalización de la fábrica es emocionante. Siempre están a la vanguardia. Electroimpact hace un trabajo fenomenal al tomar nuestro nuevo control SINUMERIK ONE y agregar codificadores para obtener retroalimentación y ejecutarlo a través de su propia cinemática.”

SINUMERIK ONE está diseñado para un procesamiento de alta velocidad que permite la precisión necesaria para piezas especializadas. Es ideal para la innovadora capacidad de la SCRAM para pasar de la impresión 3D al acabado y la colocación continua de fibra de carbono, todo desde un solo control.

SINUMERIK ONE hace que el desarrollo de productos sea más rápido, más flexible y más eficiente.



Kylie Martineau, ingeniera de controles de Electroimpact, aprecia la robusta potencia de procesamiento del SINUMERIK ONE CNC, que permite un cambio perfecto entre efectores finales, ofrece una mayor precisión y permite un producto más seguro para el cliente final.

Tecnología de gemelo digital
Mirando hacia el futuro, la plataforma de control SINUMERIK ONE llevará la SCRAM a la tecnología avanzada de gemelos digitales. Esto ayudará a los equipos a diseñar una máquina completamente funcional incluso antes de que exista un prototipo de la vida real y para que los equipos transfieran tareas del mundo real al entorno virtual. Mantendrá los proyectos avanzando consistentemente a la fase de preparación del trabajo. Tener SINUMERIK ONE como una herramienta incorporada ayudará a reducir los costos generales para proyectos y apoyo.

"Hay un gran impulso de la industria para tener un gemelo digital", dice Martineau. "Estoy muy entusiasmado de apoyar a SCRAM en los esfuerzos de nuestros clientes para avanzar. Cada cliente está empujando lo que es posible. Están buscando ideas que están un poco fuera de lo común. Con este verdadero gemelo digital, en lugar de tener que viajar para una visita in situ o pedir fotos o secuencias de video de sus desafíos, el PLC permitirá la simulación dentro del control.”

Así como los clientes pueden ejecutar el gemelo digital desde su computadora, Martineau podrá operar el control digital de la SCRAM de un cliente directamente desde la suya.

"Escuchamos a los clientes cuando seesfuerzan por alcanzar el siguiente nivel, llevando el sistema al máximo. Ser capaz de saltar y ver lo que está sucediendo es muy valioso,” dice. "Las capacidades de gemelo digital de SINUMERIK ONE nos permitirán trabajar muy cerca con nuestros clientes en el futuro, apoyando sus deseos de ampliar los límites del desarrollo de productos. Con la tecnología de gemelos digitales tan precisa, los clientes se beneficiarán de saber que podemos intervenir en cualquier momento para ayudar a solucionar problemas.”



Brian McMinn, jefe del negocio de Siemens Machine Tool Systems, Brian Cubie, gerente de cuentas de Siemens, Kylie Martineau, ingeniera de controles en Electroimpact, y Ryan Bischoff, ingeniero senior de compuestos en Electroimpact con el sistema SCRAM, una fábrica en una celda impulsada por Siemens SINUMERIK ONE.

Asociación sólida
Siemens y Electroimpact han sido socios durante más de 10 años. La SCRAM incluía anteriormente el SINUMERIK 840D sl, un control CNC de precisión muy favorecido por la industria aeroespacial. SINUMERIK ONE es más rápido y sobresale en código más complejo. Con los avances del control SINUMERIK ONE, las posibilidades son infinitas.

"Electroimpact siempre está superando los límites,” dice Brian McMinn, jefe del negocio de Sistemas de Máquinas Herramienta de Siemens. "Su enfoque es estar siempre a la vanguardia de la tecnología de fabricación. Estamos contentos de ser parte de su equipo, ya que SINUMERIK ONE tiene el poder y la velocidad para hacerlo posible.”

Espere ver más avances de Electroimpact en los próximos años que eleven el listón aún más alto para el diseño y desarrollo aeroespacial complejo.

El control SINUMERIK ONE continuará evolucionando y apoyando la próxima ola de diseño y desarrollo en la construcción de maquinaria.

Para obtener más información y ver el video, visite: usa.siemens.com/ei-scram

www.siemens.com