Para haceros una idea bastante precisa de los contenidos de la Jornada, se puede consultar de libro de ponencias (más de 700 páginas) de la Jornada celebrada el 3 de julio en Bilbao.
No obstante, tienes a continuación una visión rápida de algunos de los contenidos.
¿En qué consiste la fabricación aditiva?
Se trata de un grupo de procesos de fabricación que se basan en añadir material de forma selectiva en aquellos puntos donde hace falta.
La aportación sucesiva de material se convierte en capas, que superpuestas dan lugar a sólidos.
Se puede emplear para recubrir objetos, añadir material en zonas de piezas dañadas o que requieran una característica especial o directamente para fabricar piezas.
¿Y hay muchos procesos de fabricación aditiva?
Si, dependiendo de:
• Cómo se aporta el material: Predepositado, depositado, proyectado,...
• Tipo de material que se esté empleando: Polvo, hilo, láminas,...
• Fuente de energía que se emplea: Resistencias, arco, Láser, Electron Beam
•Otros: Tipo de máquina, etc.
La Fabricación Aditiva siempre comienza con un sólido CAD en 3D.
La pieza se obtiene mediante el aporte selectivo de material capa a capa.
Para ello se debe filetear el modelo mediante una técnica denominada “slicing”.
El fileteado del modelo divide la pieza en diferentes capas que deben ser solidificadas.
El espesor de cada capa depende de cada proceso de fabricación, pero oscila entre 50 micras Hasta 2 mm.
En cada una de las capas, se debe solidificar el material correspondiente.
Para trabajar con la geometría, este tipo de procesos utilizan el formato STL para definir geometrías 3D, que se basa en la triangularización de las superficies.
Principio de la fabricación layer –by layer
Se puede fabricar cualquier geometría:
• Sin necesidad de utillajes, herramientas.
• Radios de acuerdo, ángulos de salida,...
• Cavidades internas: Refrigeración compleja,...
Cambio de paradigmas de diseño.
Prototipado rápido vs fabricación rápida
Los procesos de fabricación rápida son la evolución de las técnicas de fabricación de prototipos.
Las técnicas de fabricación rápida de prototipos (Rapid Prototyping ) son un conjunto de técnicas cuyo objeto es la fabricación de modelos por aporte de material a partir de un modelo Desarrollado con aplicaciones 3D CAD.
Ventajas:
Rapidez desde la concepción del componente a su fabricación (Reducción de lead time).
Posible fabricación de series cortas.
Permite disponer de un modelo físico del componente en horas.
Desventajas:
Dispersión de tecnologías/patentes.
En general tolerancias superiores a 0,1mm
Materia prima específica a cada proceso.
Principales técnicas de rp
Estereolitografía
•Fue el primer proceso de fabricación aditiva como tal que se desarrolló.
•Se basa en la solidificación de un polímero fotosensible mediante un haz láser.
•Ventajas:
•Capacidad de reproducir detalles.
•Algunas aplicaciones industriales de las resinas utilizadas.
•Popularidad.
•Limitaciones:
•Limitación en materiales.
•Limitada a prototipos en la mayoría de los casos.
•Alto coste en comparación con otros procesos.
Impresoras 3D
• Se basan en calentar un polímero (en general suministrado mediante una bobina de hilo) y depositarlo directamente.
• El material se deposita mediante un cabezal que funde un hilo y lo va aplicando capa a capa.
• Ventajas:
•Bajo coste (¡máquinas por debajo de 1.000€!).
•Sin requisitos de instalación, se pueden utilizar en oficinas.
• Muy sencillas de utilizar.
•Limitaciones:
• Baja precisión/resolución.
• Prototipos no funcionales.
•Coste de cartuchos de material.
Otros procesos
•Existen otros procesos cuya aplicación industrial es hoy día aún muy pequeña o nula.
Entre ellos cabe destacar los siguientes:
•Papel encolado
• Laminated Object Manufacturing.
• Ballistic Particle Manufacturing.
• Direct Shell Production Casting (no comercializado).
•Etc.
Procesos de fabricación aditiva
Las técnicas de fabricación Aditiva (Additive Manufacturing) son las herederas de los procesos de Prototipado Rápido, pero con la posibilidad de fabricar piezas funcionales.
Se pueden dividir en dos grandes grupos:
• Polvos predepositados: Se consolida el material una vez que se ha depositado una fina capa de polvos sobre la capa anterior.
•Inyección del material en polvo directamente sobre la pieza.
Produciendo más inteligentemente incrementar eficiencia – reducción de tiempos
Ejes de la las tendencias
•Hacia máquinas más eficientes y sostenibles, •Aumento de la precisión,•El composite como material constructivo, •Procesos totalmente automatizados,•Multifuncionalidad para la reducción de tiempos,•Retrofitting como nuevo modelo de negocio,•Mayor amigabilidad en el manejo mediante el uso deTICs,•Friction stir welding integrado en fresadora,•Laser cladding integrado en torno y en fresadora,•Hard turning and hard milling,•Rectificado de precisión en torno,•Calibración volumétrica,•Autoalineación de la máquina – tuning machine,•Dos máquinas físicas en una – rectificado + fresado,•Aumento de prestaciones de las mesas giratorias de fresadoras y centros de mecanizado,•Utilización de la torreta como luneta,•Utilización de la torreta como contrapunto,•Torneado oval – mecanizado excéntrico,•Fabricación de engranes,•Spinning – torneado con fresa,•Integración de funcionalidad en las bancadas (nuevos materiales),•Toberas adaptadas al proceso,•Medición de formas complejas en máquina,•Herramientas multi-herramientas para torneado,•Diamantado por electroerosión de hilo,•Ciclo retráctil de herramientas.•Velocidad variable para reducir vibraciones,•Monitorización de las herramientas,•Torneado oval – mecanizado excéntrico,•Fabricación de engranes,•Minimización del tiempo no productivo – ordenación de herramientas,•Detección de vibraciones y actuación para proteger la máquina,•Selección en el triángulo acabado-velocidad-precisión,•Torneado por interpolación herramienta perpendicular a la dirección de movimiento,• Medición de formas complejas en máquina,•HSS (Hydrostatic Sliding Spindle) - salida de caña hidrostática,•HMC (Hydraulic Machine Compensation),•HTC (Hydrostatic Tilting Compensation),•Hyprostatik: presentaba un paquete compacto, plug-in de patines hidrostáticos con un sistema de membrana,• Zollern: proveedor del grupo en aplicaciones hidrostáticas de mesas giratorias, principalmente, presentaba husillos trapeciales hidrostáticos para ejes lineales,•Ha evolucionado sus patines hidrostáticos, en lo que toca a los rascadores, consiguiendo reducir la fricción,•Modularización en las fresadoras entre guías de rodadura y guías hidrostáticas,•Un fabricante una gama con carneros de compuesto de fibra de carbono,• La aplicación a la construcción de herramientas Presentaba tres aplicaciones: una mandrino de fresar (diam. x long. 60X300 aprox.), una barra de mandrinar (180x700 aprox.) y el cuerpo de una muela de superabrasivo segmentado pegado (diam. 350 aprox.),• Corte por láser para el corte de fibra de carbono,•FBK - precorte láser para prevenir el laminado en el taladrado de composites,•Bancadas de hormigón hidraúlico / granito,•Bancadas de chapa soldada rellenas de hormigón polimérico,•Bancadas de polímeros con integración de funciones (cableado, refrigeración), Cuerpos de muelas de CBN de fibra de carbono…
Distorsiones de piezas durante su proceso de fabricación
Es una propiedad del sistema cuya eliminación/minimización requiere de un análisis Orientado a todo el proceso de producción teniendo en cuenta todos los factores que pueden tener un impacto en los cambios dimensionales y de forma de la pieza.
Importancia de minimizar/reducir la generación de distorsiones durante el proceso de fabricación
• Evitar rechazos, reprocesos, improductividades.
• Mejorar la calidad de las piezas para obtener mejores propiedades mecánicas, dimensionales,
etc.
• Ahorro de materiales que supongan una reducción de costes (sostenibilidad económica).
• Proceso de fabricación optimizado.
Sectores relevantes
• Piezas de tamaño medio/grande de alto valor añadido.
Ejemplo 1: Laminación
• Aplicación incorrecta de la carga
• Errores en los rodillos de laminación que generan en la pieza tensiones de contacto excesivas.
Solución: Aplanado del acero
Ejemplo 2: Fuerzas de amarre durante el fresado de llantas de automóvil
• Un amarre incorrecto puede introducir de inicio distorsiones en la pieza. Una vez mecanizada aparecen erros geométricos después del desamarre.
• Las fuerzas introducidas durante el mecanizado pueden deformar la pieza e introducir errores geométricos.
Solución:
• Utillajes inteligentes que controlen las fuerzas de amarre
• Optimización y control de proceso.
Ejemplo 1: Temple
• El enfriamiento a altas velocidades desde temperaturas elevadas no es homogéneo en toda la pieza apareciendo importantes gradientes de temperatura y por tanto contracciones/dilataciones.
• Además pueden aparecer diferentes transformaciones de fase y microestructuras en la pieza que afectan a la distorsión.
Solución:
•Enfriamientos controlados
•Tratamientos posteriores: Revenido, aplanado, etc.
Ejemplo 2: Mecanizado de piezas
• Durante el rectificado de piezas, se introduce una elevada cantidad de calor en la zona de contacto debido a la interacción pieza-muela.
•El calor introducido dilata la superficie de la pieza modificando su geometría. Una vez mecanizada la pieza se enfría hasta temperatura ambiente apareciendo errores geométricos.
Solución:
• Optimización de las condiciones de proceso. Proyecto InProRet...
Para más información info@izaro.com 94 4448 71 13
