La miniaturización de los dispositivos electrónicos y la creciente demanda de componentes de alta precisión están planteando nuevos desafíos a la industria. En sectores como el aeroespacial, el médico o las telecomunicaciones, fabricar piezas cada vez más pequeñas, con geometrías complejas y tolerancias extremadamente ajustadas, requiere tecnologías capaces de superar las limitaciones de los procesos tradicionales.
Este es el caso de TE Connectivity, compañía especializada en soluciones de conectividad y sensores, que ha incorporado la tecnología de microimpresión 3D de Boston Micro Fabrication (BMF) para desarrollar y producir componentes de alta precisión.
Gracias a esta tecnología, TE Connectivity ha conseguido acelerar el desarrollo de nuevos conectores, validar diseños antes de invertir en moldes y fabricar directamente componentes funcionales para aplicaciones de bajo volumen.
Sector
Aplicaciones
Prototipado funcional, fabricación de pieza final, producción de series cortas, validación de diseño.
Equipo usado
RETO
Fabricar componentes muy pequeños sin comprometer la precisión
La evolución de los sistemas electrónicos exige conectores con geometrías más complejas, paredes más finas y requisitos dimensionales cada vez más estrictos.
Para TE Connectivity, uno de los principales desafíos era fabricar componentes con detalles inferiores a unas pocas centenas de micras, manteniendo la precisión necesaria para garantizar su funcionamiento.
Los métodos convencionales, como el micromoldeo por inyección, presentaban distintas limitaciones:
Restricciones geométricas: dificultad para fabricar microestructuras, cavidades y paredes extremadamente finas.
Costes elevados de utillaje: necesidad de invertir en moldes antes de validar completamente los diseños.
Largos tiempos de desarrollo: la fabricación de moldes y sus modificaciones podían retrasar varias semanas cada iteración.
Producciones de bajo volumen: determinadas aplicaciones requerían solo unos cientos de unidades al año, lo que dificultaba justificar económicamente un molde.
La compañía necesitaba una alternativa que permitiera validar diseños funcionales con gran precisión y, cuando fuera necesario, fabricar directamente las piezas finales sin recurrir a herramientas convencionales.
«La microimpresión 3D no solo permite fabricar componentes que antes resultaban difíciles de producir, sino que abre nuevas posibilidades para diseñar, validar y fabricar piezas de alta precisión sin las limitaciones del utillaje convencional».
SOLUCIÓN
Tecnología de microimpresión 3D de BMF
Para responder a estos desafíos, TE Connectivity comenzó a evaluar en 2019 la tecnología de Boston Micro Fabrication (BMF), especializada en fabricación aditiva de microprecisión.
Tras analizar diferentes muestras, la compañía incorporó su primer sistema microArch, que posteriormente trasladó a su centro de innovación y prototipado EPICenter en 2020. Más adelante, añadió un segundo equipo dentro de su división Aerospace, Defense & Marine (AD&M).
Los sistemas de BMF utilizan la tecnología Projection Micro Stereolithography (PµSL), un proceso de fotopolimerización que permite fabricar componentes con detalles microscópicos, elevada precisión dimensional y repetibilidad.
Con resoluciones de hasta 10 micras utilizadas en sus aplicaciones, TE Connectivity encontró una solución adecuada para gran parte de sus necesidades de fabricación de conectores.
Validación de conectores de alta velocidad
Una de las primeras aplicaciones consistió en el desarrollo de conectores de alta frecuencia para comunicaciones entre servidores y placas electrónicas, con velocidades superiores a 100 Gb/s.
Mediante microimpresión 3D, los ingenieros pudieron fabricar diferentes elementos del conjunto, como soportes y cubiertas, y realizar más de diez iteraciones de diseño sin tener que fabricar un nuevo molde en cada fase.
Durante este proceso, consiguieron mantener tolerancias de posición de 30 micras y fabricar paredes de menos de 100 micras de espesor.
Esto permitió completar las pruebas mecánicas y eléctricas antes de pasar directamente al utillaje definitivo.
Fabricación de microcomponentes para aplicaciones médicas
Otra aplicación destacada fue la fabricación de un componente para un sensor médico de aproximadamente 1 × 1 × 2 mm, que requería pequeños orificios, cavidades y características de posicionamiento.
Además de la precisión dimensional, el material debía cumplir requisitos de biocompatibilidad para aplicaciones con contacto sanguíneo.
Utilizando la tecnología BMF, TE Connectivity evaluó dos biomateriales compatibles y desarrolló un proceso capaz de producir alrededor de 2.000 componentes diarios, frente a una demanda inicial aproximada de 9.000 unidades anuales.
Este proyecto demostró que la microimpresión 3D podía utilizarse no solo para prototipado, sino también para desarrollar procesos de producción repetibles.
Producción directa de conectores para aplicaciones aeroespaciales
En el sector aeroespacial y de defensa, los volúmenes de producción reducidos hacen que la fabricación de moldes no siempre resulte rentable.
TE Connectivity ha aprovechado la tecnología BMF para producir directamente componentes de conectores con geometrías de alta precisión.
Entre sus aplicaciones se encuentra un conector que comenzó como una pequeña serie de muestras y que actualmente se fabrica mediante un proceso que incluye impresión 3D, con una producción aproximada de 500 unidades al año.
En otro proyecto, el equipo de respuesta rápida de TE Connectivity consiguió fabricar una geometría con una pestaña lateral, ajustando los parámetros de exposición durante la impresión. Esta optimización permitió alcanzar una precisión inferior a 20 micras y eliminar una operación posterior de mecanizado que requería unos 20 minutos por pieza.
RESULTADO
Mayor precisión, agilidad y flexibilidad productiva
La incorporación de la tecnología de BMF ha permitido a TE Connectivity ampliar sus posibilidades de desarrollo y fabricación, especialmente en aplicaciones donde los procesos convencionales presentan limitaciones técnicas o económicas.
Entre los principales resultados destacan:
Más de 10 iteraciones de diseño realizadas sin necesidad de fabricar nuevos moldes para cada versión.
Paredes inferiores a 100 micras y tolerancias de posición de 30 micras en conectores de alta velocidad.
Capacidad de producción de unas 2.000 micropiezas al día en una aplicación médica.
Eliminación de 20 minutos de mecanizado por pieza mediante la optimización del proceso de impresión.
Producción directa de series reducidas, con aplicaciones de aproximadamente 500 unidades anuales.
Reducción de la dependencia del utillaje, evitando inversiones prematuras en moldes que pueden requerir entre cuatro y ocho semanas de fabricación.
Estos avances han permitido a la compañía utilizar la fabricación aditiva tanto para acelerar el desarrollo de productos como para producir componentes finales en aplicaciones especializadas.
Valoración final
El caso de TE Connectivity demuestra cómo la microimpresión 3D puede complementar los procesos de fabricación tradicionales y aportar nuevas soluciones a los desafíos de miniaturización industrial.
La tecnología de Boston Micro Fabrication permite fabricar geometrías complejas con elevada precisión, validar componentes antes de invertir en utillaje y abordar producciones de bajo volumen de forma más flexible.
Más que sustituir al moldeo por inyección, esta tecnología amplía las posibilidades de fabricación y permite seleccionar el proceso más adecuado en función de la geometría, los materiales, las cantidades y los plazos de cada proyecto.
