Utilización de la impresión 3D para plantillas de guías, fijaciones y otras herramientas complejas
La fabricación aditiva es un excelente complemento o alternativa al mecanizado cuando se necesitan plantillas de guías y fijaciones irregulares, intrincadas o más pequeñas.
La mayoría de fabricantes utilizan plantillas de guías y fijaciones, y por una buena razón. Aumentan la exactitud, la precisión, la fiabilidad y el intercambio de las piezas acabadas. Normalmente, las plantillas de guías y fijaciones se mecanizan con CNC, pero la impresión 3D industrial (fabricación aditiva) está siendo cada vez más popular para este tipo de trabajo. La clave está en elegir qué tecnología se adapta mejor a una aplicación concreta.
La regla general es la siguiente: si se puede mecanizar con CNC de 3 ejes, debe mecanizarse. Las fijaciones mecanizadas suelen tener mejores acabados de superficie, materiales más resistentes y más precisión. Además, para tiradas más cortas, los costes y los plazos de entrega son prácticamente los mismos que con la impresión 3D.
Sin embargo, para plantillas de guías y fijaciones con formas irregulares o complejas, la impresión 3D puede ser un excelente complemento o alternativa al mecanizado, especialmente para herramientas más pequeñas. Las piezas que son difíciles (o imposibles) de mecanizar a veces se pueden hacer con impresión 3D y, cuando se fabrican varias plantillas de guías y fijaciones, la impresión 3D puede ser una buena opción para reducir los costes.
Protolabs ofrece cinco tecnologías diferentes para la impresión 3D, lo que supone un excelente ejemplo del enfoque agnóstico de la tecnología de fabricación de la empresa. Echemos un vistazo a estas opciones para determinar cuál es la más adecuada para cada aplicación concreta de plantillas de guías/fijaciones.
| ¿POR QUÉ IMPRIMIR PLANTILLAS DE GUÍAS Y FIJACIONES EN 3D? |
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Estereolitografía (SLA)
Aunque las piezas fabricadas con SLA ofrecen la posibilidad de conseguir un excelente acabado de superficie en los componentes finales, los materiales suelen tener una resistencia y durabilidad limitadas, por lo que esta tecnología no es la primera opción para este tipo de aplicaciones. Las consideraciones de diseño para SLA incluyen, para piezas bien diseñadas, en la dirección X / Y ± 0,05 mm más un adicional de ± 0,001 mm / mm; En la dirección Z ± 0,13 mm más un adicional de ± 0,001 mm / mm.
El sinterizado selectivo por láser (SLS) funciona con herramientas más grandes y Multi Jet Fusion está ganando terreno
El SLS se utiliza sobre todo para plantillas de guías y fijaciones de mayor tamaño y es una opción competitiva en cuanto a costes. El SLS permite fabricar plantillas de guías y fijaciones duraderas y precisas, mucho más resistentes que las que se fabrican con SLA. Esta tecnología también permite fabricar tiradas más grandes, aunque las piezas tendrán un acabado más rugoso y carecerán de detalles más finos. Cabe señalar que, si la rugosidad de la superficie supone un problema para tu aplicación, se puede mejorar bastante con algunos pasos de postprocesamiento, como el Vapour Smoothing (alisado por vapor).
Los diseños para SLS deben contener espesores de pared y radios coherentes en las esquinas interiores y exteriores para evitar la deformación del material y mantener la precisión dimensional. Las tolerancias previstas en piezas bien diseñadas son de +/-0,2 mm, más +0,002 mm/mm. Consulta nuestras pautas de diseño con SLS en línea para obtener más información.
El MJF se está utilizando cada vez más para fabricar plantillas de guías y fijaciones. Esta tecnología permite fabricar rápidamente prototipos funcionales de nilón y piezas de producción de uso final en tan solo un día. Las piezas finales presentan acabados de superficie de calidad, una resolución fina de los elementos y propiedades mecánicas más coherentes en comparación con otros procesos, como el SLS. (Sin embargo, con el SLS se consigue más precisión en los elementos pequeños). Las piezas MJF tienden a ser más pequeñas de lo que se puede conseguir con SLS, ya que las que tienen un tamaño superior a los 200 mm son propensas a la deformación.
Los diseños para MJF deben contener espesores de pared y radios coherentes en las esquinas interiores y exteriores para evitar la deformación del material y mantener la precisión dimensional. Para piezas bien diseñadas, normalmente se pueden lograr tolerancias de ±0,25 mm (Ultrasint™ TPU-01: ±0,30 mm) más ±0,002 mm/mm. Ten en cuenta que las tolerancias pueden cambiar según la geometría de la pieza.
Uso del sinterizado directo de metal por láser (DMLS) para conseguir más durabilidad
Las plantillas de guías y fijaciones fabricadas con DMLS serán muy resistentes (casi totalmente densas), pero debes tener en cuenta que las superficies de DMLS tienden a ser rugosas y que los plazos de entrega suelen ser más largos porque entre los requisitos de postprocesamiento se incluyen el mecanizado secundario para algunas aplicaciones.
También existen otras consideraciones de diseño para el DMLS. Es mejor añadir material adicional cuando se pasa gradualmente a secciones transversales mayores: las piezas que requieren soportes mínimos mejoran su calidad. Por lo general, debes evitar diseñar elementos cuya estructura de soporte tenga menos de 45 grados.
Los salientes grandes pueden provocar una reducción del detalle de la pieza o un bloqueo de su fabricación. Además, los canales con forma de lágrima o diamante son superiores a los canales circulares y a los orificios, ya que permiten un acabado de superficie más uniforme y un diámetro máximo del canal. Un puente es cualquier superficie plana y orientada hacia abajo que se apoya en dos o más elementos. La distancia mínima recomendada admisible entre puentes sin soporte es de 2 mm.
Normalmente, para piezas bien diseñadas, con una dirección de fabricación designada, se prevén y alcanzan tolerancias de +/- 0,1 mm a +/- 0,2 mm + 0,005 mm/mm.
Consideraciones finales al imprimir plantillas de guías y fijaciones en 3D
Es mejor fabricar plantillas de guías y fijaciones más rígidas y resistentes, por lo que en los diseños se debe tener en cuenta el principio de que las piezas impresas en 3D suelen ser más resistentes en el plano de dibujo X, Y que en la dirección de fabricación Z. Recuerda que las tolerancias pueden cambiar según la geometría de la pieza y, de nuevo, si se puede mecanizar con CNC de 3 ejes, debe mecanizarse.
Si tienes alguna pregunta o duda, o si quieres comentar opciones u obtener asesoramiento, ponte en contacto con un ingeniero de aplicaciones de Protolabs en el teléfono +34 932 711 332 o en [email protected].