Innovación en los procesos de conformado a través de la tecnología Dieless

La fabricación de piezas de chapa metálica en series cortas no es rentable. Del mismo modo, la fabricación de prototipos funcionales de este tipo de piezas presenta inconvenientes derivados de la necesidad de usar herramientas costosas y específicas como los troqueles o estampas. Para solucionar estos problemas, el centro tecnológico Fatronik está investigando una nueva tecnología de conformado de piezas de chapa metálica, denominada comúnmente 'Dieless forming' o 'Incremental Sheet Forming'.

Dieless: un proceso sencillo y flexible
La gran ventaja de la reducción de costes mediante Dieless estriba en que esta tecnología permite la eliminación parcial o total de las tradicionales estampas o matrices de conformado que por otros procesos son imprescindibles.
Como partes fundamentales y características del proceso tenemos la herramienta y el utillaje. La herramienta puede describirse como un punzón circular cuyo extremo es semiesférico (similar a una fresa esférica sin filos de corte), y cuya característica principal debe ser su resistencia, sobre todo al desgaste. En cuanto al utillaje, debe permitir sujetar el recorte inicial por sus extremos, dejando la zona central libre para que la herramienta vaya progresivamente conformando la geometría final. Generalmente, el utillaje suele ser un marco sobre el cual se colocan los dispositivos de amarre de la chapa, que pueden ser manuales o accionados automáticamente.
El proceso consiste en provocar deformaciones locales sobre el recorte de chapa inicial mediante el movimiento controlado de la herramienta; como resultado de las deformaciones locales conseguidas en toda la superficie del recorte inicial, se obtienen geometrías finales de pieza con acabados superficiales admisibles en la mayoría de las aplicaciones.
Es posible que ciertas piezas presenten zonas críticas para su conformado, debido a curvaturas locales elevadas. En tales casos el efecto de conformado que genera la herramienta debe ser complementado con una matriz inferior. Dicha matriz no tiene por que ser el negativo de la pieza, sino que simplemente puede ser un apoyo para impedir localmente que la chapa se desplace.
Este proceso con uso de matriz parcial o total se denomina conformado positivo, mientras que en el conformado negativo no se hace uso de ningún soporte aparte del propio marco del utillaje.
El movimiento controlado de la herramienta se consigue del mismo modo que en cualquier proceso de mecanizado. Partiendo de un modelo 3D de la pieza, se programa una trayectoria concéntrica de manera que recorra la pieza por completo en dirección descendente, siguiendo una espiral o por niveles. Cualquier software de CAM permite generar dicha trayectoria sin problemas.
Hasta el momento no se ha hecho ninguna referencia a la máquina necesaria para realizar el proceso de Dieless. Esto es así porque realmente no es necesario que la máquina tenga unas características especiales. Hacen falta tres ejes lineales de movimiento, los ejes X, Y y Z, que pueden estar repartidos entre la pieza y la herramienta sin ningún tipo de restricción. En cuanto a la rigidez necesaria de la máquina, depende del material y espesor que se quiera conformar, pero en cualquier caso, los valores de rigidez de una máquina de mecanizado convencional garantizan un amplio abanico de piezas abordables.
La simplicidad del proceso contrasta con la innovación y avance que supone la tecnología, ya que reduce no sólo el coste de producción de una preserie, prototipo o pieza unitaria (pudiendo llegar dicha reducción al 95% en algún caso), sino que además acorta significativamente el tiempo de respuesta del fabricante ante su cliente o ante contratiempos tales como cambios en el diseño del producto. La utilización de una herramienta estándar para múltiples piezas y un utillaje que permita fijar diversas formas y tamaños de recorte inicial hacen que este proceso sea difícilmente superable en cuanto a flexibilidad por el resto de procesos de conformado de chapa metálica.