El reto

Logre piezas mecánicas complejas rápidamente que están a prueba para calificar las piezas antes.

Solución

Impresora Figure 4 Standalone y materiales PRO-BLK 10 de 3D Systems para acceso rápido a piezas robustas y detalladas.

Resultados

  • El tiempo de validación de diseño se redujo de tres semanas al mismo día.
  • El material duradero PRO-BLK 10 se puede coser directamente en el calzado para realizar pruebas.
  • La capacidad para predecir mejor el rendimiento de la pieza final mediante comparaciones continuas entre los prototipos de Figure 4 y las piezas de producción.

Independientemente de que se den cuenta, más de la mitad de los ciclistas del Tour de Francia confían en el BOA® Fit System mientras recorren kilómetro tras kilómetro en el circuito. Además, BOA es el hilo común que conecta la ropa de trabajo, el soporte médico y los deportes como golf, snowboarding y carreras de montaña, dado que cada uno integra el sistema de ajuste de tres piezas patentado de BOA en productos de alto rendimiento, lo que hace que los trabajadores y atletas estén sintonizados.

BOA Fit System se incorpora a los productos de marcas líderes del mercado en todas las industrias que se asocian con BOA para ofrecer a sus usuarios el mejor rendimiento. Disponibles en una gama de niveles de potencia diseñados para adaptarse a la intensidad del deporte y la fuerza de cierre necesaria para el producto, los sistemas de rendimiento de BOA están diseñados para ofrecer un ajuste rápido, sencillo y de precisión.

La búsqueda de materiales funcionales impresos en 3D

Uno de los componentes principales del BOA Fit System es el dial. Los diales se diseñan con tres niveles de potencia distintos según la tensión de los cordones alcanzada por el engranaje al que se ajusten. Esto incluye los diales de alta potencia para snowboard con reducciones de engranajes para alta torsión que hicieron que BOA alcanzara el éxito en 2001. Daniel Hipwood es un ingeniero sénior de diseño de BOA que se dedica al diseño mecánico de estos productos.

BOA lleva varios años utilizando la impresión 3D para crear prototipos. No obstante, según Hipwood, ha sido difícil combinar las aplicaciones de BOA con el rendimiento del material que necesitan. Debido a que los productos de BOA son pequeños y las propiedades mecánicas son primordiales, muchos materiales de impresión 3D solo podrían ayudar a BOA con la verificación de conceptos y estética.

“Los materiales que teníamos a nuestra disposición realmente nos incapacitaban”, dice Hipwood, explicando que las piezas que BOA estaba imprimiendo se estaban tornando frágiles y no resistían el paso del tiempo. “Teníamos un concepto y tres días más tarde, si la pieza caía de un escritorio en una reunión, simplemente se rompía en un millón de piezas. Ha sido un verdadero desafío encontrar un rendimiento similar al termoplástico en las resoluciones que necesitamos, así como imprimir piezas 3D que funcionen a nuestra escala y puedan seguir manteniendo esas propiedades”.

Aunque el flujo de trabajo de BOA seguirá incluyendo pequeñas tiradas de piezas moldeadas por inyección de preproducción en el futuro inmediato, la compañía quería eliminar la brecha entre la durabilidad de la pieza 3D y las piezas finales moldeadas por inyección, para poder llevar sus diseños más lejos, más rápido y con mayor confianza antes de comenzar el proceso de mecanizado. Su investigación llevó a BOA a la tecnología y los materiales de la impresora Figure 4 de 3D Systems.

Pieza impresa en 3D de la Figure 4 en la punta del dedo
La Figure 4 ofrece un rendimiento similar al termoplástico en las resoluciones que BOA necesita.

Realizar más pruebas con la Figure 4

Figure 4 es una tecnología de Manufactura aditiva basada en proyecciones que utiliza una membrana sin contacto para combinar la precisión y la asombrosa fidelidad a los detalles con velocidades de impresión ultrarrápidas. Junto con los materiales de Figure 4 de nivel de producción de 3D Systems, BOA puede utilizar Figure 4® Standalone para obtener información temprana del rendimiento de la pieza de producción. En lugar de esperar tres semanas en las piezas mecanizadas, BOA ahora puede evaluar la viabilidad de sus diseños la misma tarde gracias a Figure 4.

BOA utiliza varios de los materiales de Figure 4 de 3D Systems y en especial prefiere Figure 4® PRO-BLK 10. A diferencia de otros materiales aditivos que BOA ha probado en el pasado, este material de alta precisión y calidad de producción tiene estabilidad ambiental a largo plazo y comportamiento similar al termoplástico. Esto ha demostrado ser altamente beneficioso y ha respondido a la búsqueda de BOA de un material que ofrezca resolución y rendimiento, y sea capaz de mantener sus propiedades. El material funciona muy bien para los propósitos de BOA y la empresa está llevando a cabo pruebas de correlación continuas entre las piezas de producción finales y las piezas de Figure 4 para comprender los requisitos de umbral de rendimiento que necesita antes de pasar a la producción. “A veces es realmente uno a uno, por lo que el rendimiento es casi igual al de nuestros componentes moldeados por inyección”, dice Hipwood.

Se cose un prototipo de la Figure 4 para el BOA Fit System en el calzado
BOA cose sus piezas de la Figure 4 PRO-BLK 10 en el calzado para realizar pruebas.

Como parte del desarrollo de productos, a BOA le gusta colocar prototipos viables en el calzado al principio del proceso de diseño para que los probadores puedan interactuar con ellos. Incluso para diseños que no irán a la producción final, sujetar diales al calzado y evaluarlos bajo abuso de rutina ayuda a BOA a reunir datos de diseño y rendimiento para saber lo que funciona y lo que no. Este aspecto de la prueba requiere que los diales se cosan directamente en la tela sin orificios moldeados. Según Hipwood, hallar los plásticos convencionales que se puedan coser es extremadamente difícil; ni hablar de hallar un material con protección UV que no se rompa. “Atravesar una aguja en el plástico es un problema de resistencia. Se necesita un material que sea elástico, pero que tenga la rigidez suficiente para sus otros usos. La reducción del número de piezas es clave, para que el componente cosido pueda tener otras funciones importantes que exigen un material plástico rígido”, dice Hipwood. El hecho de que Figure 4 PRO-BLK 10 pueda usarse para hacer un prototipo de esta manera ha sido una gran ayuda para BOA, ya que le permite ahorrar tiempo y dinero para iterar rápidamente sus diseños para el más alto rendimiento.

Junto con su sistema de ajuste, BOA es conocida por su garantía de por vida: la garantía BOA. La calidad del producto listo para usar es fundamental y contar con piezas impresas funcionales ayuda a Hipwood y al equipo de ingenieros de BOA a ofrecer productos innovadores nuevos con ciclos de diseño más rápidos y menos rediseño de componentes después de la creación de herramientas. “Todos se esfuerzan por reducir y optimizar sus productos, lo que hace que sea fundamental identificar los puntos débiles lo antes posible en el proceso de diseño para evitar encontrar problemas cuando ya se han creado moldes”.

Los materiales adicionales en uso de BOA incluyen Figure 4® TOUGH-GRY 15, un material de prototipado gris duradero y Figure 4® ELAST-BLK 10, un material de prototipado elastomérico. Más allá de las piezas mecánicas pequeñas en el interior del sistema de dial de cordones, BOA utiliza la Figure 4 Standalone para imprimir pruebas de concepto estéticas, accesorios de uso final y sobremoldes con agarraderas de caucho.

Prototipo de BOA Fit System hecho con tecnología de la Figure 4
BOA utiliza la Figure 4 para obtener información temprana sobre el rendimiento de las piezas de producción.

Un historial de éxitos

Según Hipwood, la decisión de BOA de invertir en la tecnología de 3D Systems se basó en dos factores. El primer factor fue la experiencia positiva de BOA al hablar con el equipo de 3D Systems y el nivel de asistencia y experiencia que demostró 3D Systems. El segundo factor fue el historial de 3D Systems. Como creador de la industria de la impresión 3D con una cartera sólida y establecida, BOA confiaba en la longevidad al trabajar con 3D Systems. “Otras opciones que exploramos parecían un producto alfa o beta que no se había probado del todo”, dice Hipwood. El claro enfoque de 3D Systems en la innovación y el avance del estado de la fabricación aditiva hicieron que la empresa se destacara.

BOA está feliz con su decisión de incorporar la Figure 4. “Hay varias personas aquí que pueden hablar sobre cómo la impresora las está ayudando a validar su trabajo", dice Hipwood.