Trabajo en equipo: DMLS + mecanizando CNC
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Regularmente publicaremos un nuevo vídeo con información detallada sobre cómo diseñar mejores piezas. En ellos trataremos temas específicos, como la elección del material adecuado para la impresión 3D, la optimización del diseño para el mecanizado CNC y los acabados de superficie de las piezas moldeadas.
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Insight: Trabajo en equipo: DMLS + mecanizando CNC
03.01.2020
Transcript
Hola, bienvenido al vídeo de Insight de esta semana.
Hoy vamos a hablar sobre cómo combinar el mecanizado CNC y las técnicas de impresión 3D para producir piezas metálicas.
Si has ido siguiendo esta serie de vídeos, es probable que me hayas oído hablar mucho de estas técnicas que, individualmente, conforman unos procesos de diseño realmente útiles. Si incorporas ambas a tus sistemas de fabricación, te aportarán una flexibilidad aún mayor en el diseño de piezas e incluso pueden ahorrarte tiempo y dinero. Sin embargo, es necesario comprender las ventajas de ambas tecnologías pero también las diferencias entre ambos procesos, y cómo utilizarlos para sacarles provecho.
Un gran ejemplo de esta relación se da entre el mecanizado CNC y el sinterizado directo de metal por láser, también conocido como DMLS. El mecanizado ofrece una velocidad de producción muy elevada, pero tiene mayores limitaciones por lo que respecta a la geometría. En cambio, el DMLS permite fabricar piezas de prácticamente cualquier forma con solo un rayo láser y un montón de polvo metálico, pero el proceso puede ser lento.
Partiendo de esta base, para elegir un proceso debes plantearte estas dos preguntas:
- A) ¿La pieza o piezas se pueden mecanizar?
- B) ¿Cuántas piezas hay que fabricar?
Tras responder a estas preguntas, ya puedes elegir uno u otro proceso, ¿no? Lo cierto es que, en muchos casos, los dos procesos de fabricación se pueden combinar para suplir mutuamente las carencias del otro.
De hecho, para terminar los trabajos impresos en 3D se suele necesitar el mecanizado CNC. Este es el caso cuando las piezas contienen orificios que se deben perforar o avellanar, roscas que se deben roscar o fresar o superficies críticas que se deben fresar, tornear o rectificar al tamaño adecuado. Las piezas impresas en 3D deben someterse a varios procesos manuales de limpieza, granallado y eliminación del soporte, por lo que no se libran de una visita al taller de mecanizado.
Por ejemplo, durante el proceso de DMLS se produce un calentamiento y enfriamiento importante del metal —lo cual es lógico si tenemos en cuenta que se le está aplicando un láser—, y esto crea tensiones internas que se deben eliminar con algún tratamiento térmico posterior. Este alivio de tensiones es importante porque siempre provoca un cierto movimiento de la pieza, lo que deriva en una pequeña pérdida de precisión. Por eso, incluso en piezas bien diseñadas fabricadas con DMLS, se debe retocar cualquier elemento que requiera tolerancias con un ajuste de más o menos 0,1 mm, y eso implica el mecanizado.
Otro motivo importante para combinar el DMLS con el mecanizado es el acabado de la superficie. En una superficie vertical u horizontal, el acabado de DMLS suele tener una aspereza como la que se consigue con la fundición de arena, mientras que en el resto de las superficies se produce un cierto grado de escalonado.
Por lo tanto, si la pieza requiere un acabado liso, se deberá someter a un proceso de granallado, lijado o, posiblemente, también mecanizado. Por ello, es importante planificar la fabricación con DMLS de modo que cualquier pieza que se deba retocar pueda pasar por la fresadora, taladro o torno.
También se debe pensar en cómo acceder a las estructuras de soporte de las piezas. Para que el metal semifundido no penda, se ondule o coja formas no deseadas, se deben añadir soportes parecidos a un andamiaje. Y aunque normalmente se pueden eliminar con un Dremel, el mecanizado puede ser el método preferido cuando el volumen de piezas es mayor o si la pieza debe pasar igualmente por el taller de mecanizado.
Una vez allí, si no lo has planeado adecuadamente, puedes encontrarte con otro problema inesperado: encontrar algo a lo que sujetar la pieza. A diferencia de lo que ocurre con el DMLS, las piezas mecanizadas se deben sujetar, atornillar o fijar de alguna forma segura a la máquina, por lo que si tu pieza impresa en 3D está compuesta en su totalidad por formas orgánicas y curvas (que es uno de los mayores atractivos del proceso), ¿cómo la sujetará el operario para tornearla o fresarla?
El último factor que debes tener en cuenta antes de combinar estas dos técnicas es el propio metal. Los láseres utilizados por el DMLS no tienen problemas con la dureza o resistencia de un metal, pero las herramientas de corte sí. Antes de imprimir una pieza de titanio o cromo cobalto, piensa si vale la pena gastar más herramientas de corte y dedicar más tiempo de mecanizado para realizar esos ajustes.
La idea con la que debemos quedarnos es la siguiente: es posible disfrutar de las ventajas de ambos sistemas —la impresión 3D y el mecanizado— para crear piezas de metal, pero para ello antes es necesario tener en cuenta las opciones de diseño. Debes plantearte preguntas, conocer cada proceso y entender que estas dos tecnologías de fabricación están estrechamente relacionadas.
Esto ha sido todo por hoy. Espero verte de nuevo el próximo viernes.
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