Dixie Iron Works/MSI

Dixie Iron Works se fundó en 1933 para suministrar válvulas, accesorios, bombas de servicio de pozos y otros equipos de control de caudal al sector del petróleo y el gas. La misión de la empresa es ofrecer los equipos de control de caudal más seguros y de mayor calidad del mercado. Dixie Iron Works también es conocida por el nombre de su principal línea de productos, MSI.

En las dos últimas décadas, el enorme crecimiento del sector del petróleo y el gas ha atraído a nuevos competidores. Como resultado, los productos de Dixie se convirtieron en artículos estandarizados. La intensa competencia hizo bajar tanto los precios que los competidores trasladaron su fabricación al extranjero para aprovechar la mano de obra barata. Dixie mantuvo su compromiso con la fabricación en EE. UU. desde sus dos plantas de Texas. 

El actual propietario, Gerard Danos, es ingeniero y cree firmemente que la innovación es el futuro de Dixie Iron Works. Confía en sus ingenieros y les anima a desarrollar soluciones creativas para los retos a los que se enfrenta la empresa. También ha diversificado su plantilla con jóvenes ingenieros que ya están formados en la fabricación aditiva y aportan ideas nuevas. Esta forma de trabajar se suma a un sistema único de gestionar una empresa de fabricación.

Danos se dio cuenta de la necesidad de innovar para mantener la empresa en una posición relevante, sobre todo desarrollando nuevos diseños de productos que pudieran alcanzar precios superiores. Creía que adoptar la fabricación aditiva podía ser una solución, porque permitiría realizar iteraciones más rápidas de los diseños y la producción completa de las piezas sin alterar los apretados calendarios de producción CNC de la empresa. Para ello, invirtió en una X7 de Markforged, una impresora industrial capaz de producir piezas de materiales compuestos reforzadas con fibra de carbono continua. Además, animó a sus ingenieros a explorar las posibilidades que ofrecen tanto Onyx, un material termoplástico duradero desarrollado por Markforged, como las piezas de metal.

Una oportunidad para validar el enfoque de aprendizaje práctico de Danos surgió cuando un proveedor intentó cobrar a Dixie una importante suma por realizar cambios de ingeniería en un soporte de junta tórica de nylon de 4,50 dólares. El equipo de ingenieros de Dixie mejoró el diseño de los soportes de junta tórica, los fabricó en su X7 y los probó. Quedaron gratamente sorprendidos por el rendimiento de las piezas impresas en 3D a las presiones de funcionamiento requeridas. Este éxito les inspiró para fabricar las piezas en la propia empresa a un coste unitario de solo 47 céntimos.

Dixie fabrica ahora 400 juntas tóricas a la semana utilizando una flota de diez impresoras Onyx One. Esta experiencia convenció a Danos y a su equipo de ingenieros de que la fabricación aditiva podría desempeñar un papel clave a la hora de fabricar las piezas de producción. 

A medida que ampliaban sus conocimientos sobre la fabricación aditiva, los ingenieros de Dixie acabaron topándose con las limitaciones de rendimiento de las piezas de composite impresas en 3D. Se preguntaron hasta dónde podrían llegar con el metal, y si podrían fabricar piezas de producción con esta tecnología punta.

Invertir en una impresora Metal X de Markforged fue una decisión fácil para Danos. La Metal X, capaz de producir piezas de calidad industrial, representaba una solución ideal para las crecientes necesidades de fabricación de Dixie Iron Works. Es más económica que las impresoras en metal de fusión de lecho de polvo por láser (L-PBF). Además, el polvo metálico que utiliza está aglomerado por un polímero, lo que elimina la necesidad de utilizar equipos de protección individual contra la exposición a polvo suelto, que es potencialmente peligroso.

Además, la Metal X utiliza el mismo software Eiger que las impresoras Onyx One y X7 de Dixie, lo que significa que el equipo de ingeniería no tuvo que aprender un nuevo software de gestión de impresión. Esta compatibilidad agilizó la integración de Metal X en sus procesos actuales.

Pero Danos no se esperaba lo que ocurrió a continuación. Los operarios del taller vieron la calidad de las piezas metálicas impresas en 3D y preguntaron si podían reservar la impresora para imprimir tiradas cortas de piezas metálicas de producción cuya fabricación resultaba muy compleja en una máquina CNC y llevaba mucho tiempo. 

La eliminación de las herramientas y el tiempo de preparación de estas piezas generó un ahorro considerable. El equipo de Dixie descubrió que podía fabricar tiradas cortas de piezas de producción bajo demanda de forma rentable, sin generar una carga demasiado elevada sobre las capacidades de producción CNC de la empresa. Rediseñar las piezas para aprovechar al máximo la fabricación aditiva permitió ahorrar todavía más. 

Una pieza que Dixie Iron Works está imprimiendo con la Metal X es un tope de válvula de retención de un mecanismo de cierre específico. «Debido a las características específicas de flujo, mecanizar esta pieza a partir de acero inoxidable macizo era muy lento y costoso», recuerda Danos. «También la fabricábamos mediante fundición, pero teníamos que producir bastantes más piezas de las que necesitábamos para que este sistema fuera rentable». Ahora el equipo imprime este componente bajo demanda en la Metal X.

La producción cuesta mucho menos, y Dixie Iron Works ya no tiene que inmovilizar dinero en inventario para unas pocas unidades de esta pieza.

En otra ocasión, el equipo rediseñó una pieza pequeña e intrincada que se había diseñado previamente para el mecanizado CNC, con el objetivo de adaptarla mejor al proceso de la Metal X. Convirtieron un conjunto de piezas en un solo componente que utiliza un 75 por ciento menos de material y puede producirse en una sola impresora. También pasaron del acero al carbono, que tendía a corroerse y a provocar problemas de rendimiento, al acero inoxidable 17-4PH. «Pudimos reducir los costes de producción de 20-30 dólares, incluida la mano de obra, a 5 dólares de material», subraya Danos.

El equipo de Dixie Iron Works también utiliza la Metal X para producir herramientas de fin de brazo resistentes al desgaste para la automatización industrial. «En una ocasión, diseñamos e imprimimos pinzas largas y delgadas que tenían que ser de metal para lograr la durabilidad necesaria», explica.

A pesar del mayor coste de los materiales de las piezas metálicas impresas en 3D en comparación con sus equivalentes mecanizadas por CNC, resultan menos caras si se tiene en cuenta la programación de la máquina CNC, la preparación, las herramientas y los costes de mano de obra de los operarios altamente cualificados. Por eso, diseñar para la impresión 3D se ha convertido en uno de los principios básicos del desarrollo de productos y la mejora continua en Dixie Iron Works

La Metal X ha aumentado drásticamente la capacidad de Dixie Iron Works para diseñar y producir piezas metálicas y alcanzar el nivel de innovación que Danos había previsto. Uno de los principales factores del éxito de la empresa radica en la voluntad de Danos de invertir en herramientas de fabricación aditiva, junto con la confianza en su equipo para maximizar su potencial.

Danos está explorando el potencial de las impresoras de inyección de aglutinante metálico, como la PX100 de Markforged. Esta tecnología mejoraría aún más las capacidades de Dixie en la fabricación de componentes de uso final a través de la fabricación aditiva, lo que permitiría una producción de mayor volumen, manteniendo la eficiencia del proceso y el ahorro de costes logrados con la Metal X.