ANÁLISIS ECONÓMICO Y MEDIDA DEL AUMENTO DE LA EFICIENCIA DE UN TALLER DE FABRICACIÓN MECÁNICA MEDIANTE LA UTILIZACIÓN DE LA IMPRESIÓN 3D

Abstract

1. Introducción La fabricación aditiva, ha transformado los modelos tradicionales de producción, especialmente en entornos como los talleres mecánicos. En 2024, el mercado de la impresión 3D alcanzó un valor aproximado de 20,60 mil millones de USD. Se estima que crecerá a una tasa compuesta anual (CAGR) del 22,1% entre 2025 y 2034, proyectando un valor de 124,24 mil millones de USD para 2034 [1], cosa que lo hace un mercado muy atractivo. Este proyecto analiza su impacto económico y funcional al diseñar e imprimir en 3D un utillaje de sujeción para soldadura.

2. Definición del proyecto Se diseñó un utillaje de sujeción mecánica destinado a facilitar distintas posiciones de soldadura (a tope, en solape y en T). Este diseño iteró y optimizó a través de varias versiones hasta alcanzar una configuración final funcional. La pieza se imprimió con Onyx (nylon con fibras de carbono) en una Markforged X7, y se calculó coste de fabricación.

3. Descripción de la herramienta El sistema diseñado se apoya sobre una placa de acero inoxidable de 300x300 mm, unida a una base de aluminio ranurada.

4. Resultados • Se fabricó una única pieza con una masa de 91,36 g y un tiempo de impresión de 8 horas y 34 minutos, que costó 88,80€.

5. Conclusiones

• Tras la fabricación del prototipo y su prueba en el laboratorio, las conclusiones que se pudieron obtener fueron que la pieza es completamente funcional para realizar el punteo previo a la soldadura de dos placas de aluminio o de acero.

• Para realizar soldaduras continuas se identificaron limitaciones significativas ya que, en este tipo de operaciones, el calor generado es más persistente y debido a la dispersión térmica la transmisión de calor a lo largo de las placas metálicas fundía el utillaje.

1. Introduction Additive manufacturing has transformed traditional production models, particularly in environments such as mechanical workshops. In 2024, the global 3D printing market reached an approximate value of USD 20.60 billion. It is projected to grow at a compound annual growth rate (CAGR) of 22.1% between 2025 and 2034, reaching an estimated USD 124.24 billion by 2034 [1], making it a highly attractive market. This project analyzes the economic and functional impact of designing and 3D-printing a custom welding clamping fixture.

2. Project definition A mechanical clamping fixture was designed to enable various welding positions (butt, lap, and T-joint). The design went through several iterations until a functional final version was achieved. The part was printed in Onyx (nylon reinforced with carbon fiber) using a Markforged X7, and its manufacturing cost was calculated.

3. Tool description The system is mounted on a 300x300 mm stainless steel plate, fixed to a slotted aluminum base.

4. Results A single piece was fabricated using the Markforged X7 printer with Onyx material. It had a mass of 91.36 g, a print time of 8 hours and 34 minutes, and a total cost of €88.80.

5. Conclusions • After fabrication and laboratory testing, it was concluded that the part is fully functional for tack welding aluminum or steel plates.

• For continuous welding, significant limitations were identified, as the sustained heat generated in these operations, along with thermal dispersion through the metal plates, caused the fixture to melt.