En los últimos años la demanda de microproductos se ha incrementado notablemente en los diferentes sectores industriales, teniendo una repercusión tecnológica y económica importante en las industrias manufactureras, especialmente en aquellas con altos volúmenes de producción. La mayoría de los sistemas de producción en masa utilizan técnicas de replicación como por ejemplo el moldeo por inyección, punzonado, estampado, embutido y fundición. Sin embargo, no todas las técnicas anteriormente mencionadas pueden ser aplicables a productos con características micrométricas en sistemas de producción en masa.
Debido a su gran flexibilidad para producir piezas complejas en tamaños miniatura, el moldeo por inyección es una tecnología atractiva para manufactureros, siendo la fabricación de molde un aspecto clave dentro de la cadena de producción. La dificultad de fabricar un molde varía en función de la geometría del producto que se quiera replicar.
Para geometrías simples en 2D, las capacidades de los procesos de fabricación existentes hoy en día logran satisfacer los requerimientos de este tipo de formas. En caso contrario, la realización de geometrías complejas en 3D representa un reto tecnológico en términos de parámetros de proceso, sobretodo si se toman en cuenta los factores de calidad, coste y precisión. En la actualidad existen diferentes procesos tecnológicos para la fabricación de microcomponentes con formas complejas como el mecanizado por descarga eléctrica, mecanizado por láser, mecanizado ultrasónico, etc. Sin embargo, la mayoría de estos procesos tienen restricciones tecnológicas, comúnmente ligadas al material o la geometría de la pieza final, que limitan su viabilidad.
Asimismo, los costes de producción entre los diferentes procesos de fabricación pueden variar notoriamente dependiendo la cantidad y el tipo de recursos (energía, material, etc) utilizados, lo que en términos de costo-rendimiento puede ser un factor importante de decisión. En este sentido, gracias a su versatilidad y capacidad para realizar geometrías complejas, el microfresado se perfila como un proceso viable para la fabricación de microcomponentes. Sin embargo, todavía existe una falta de conocimiento sobre todos aquellos factores que afectan el proceso; y que tienden a estar siempre relacionados con el salto de la escala macro a micro.
En el presente trabajo se presenta la metodología experimental para fabricar un molde con una micro-geometría con formas 3D en un centro de mecanizado convencional (3 ejes) utilizando el proceso de microfresado con microherramientas y condiciones de corte específicas, tomando en cuenta factores como calidad y precisión dimensional.
¿Cuál es el mercado?
De acuerdo a un pronóstico de mercado de Yolé Developpment, el valor del mercado de sistemas microelectromecánicos (MEMS) crecerá de 7 billones de euros en el 2011 a 34 billones de euros para el año 2020, alcanzando incrementar su valor inicial 5 en una década.
Los números reflejan por sí solos la situación en el mundo de los microproductos: la demanda de microsistemas, micropartes, microdispositivos y aquellos componentes utilizados para la fabricación de MEMS, seguirá aumentando durante los siguientes años. La posibilidad de crecer en este mercado es mayor. Además, si se considera que los principales clientes de este sector son el automotriz, aeronáutico, biomédico, defensa, industrial, y telecomunicaciones es claro que invertir en investigación y mejora de procesos que permitan fabricar estos es rentable.
Por ejemplo para el caso específico del sector de moldes en España, se tiene conocimiento por la Asociaciones de Moldistas y Matriceros (FEAMM), que en el año 2005 España contaba con 900 empresas en el sector de moldes y matrices, teniendo una producción anual de 827 millones de euros, generando trabajo directo a 10.700 personas. En este sector la mayoría de las empresas son pequeñas y medianas empresas (Pymes) donde desde un punto de vista económico la compra de maquinaría especializada no siempre forma parte del presupuesto.
Por tanto, muchas empresas ven más productivo explorar las capacidades de la tecnología actual antes de invertir en maquinaría que no sea necesaria, enfocando sus esfuerzos mayoritariamente en la adquisición del conocimiento especializado de la tecnología con la que cuentan. De esta forma se reducen los costes totales de producción y se obtiene valor añadido reflejado por el aumento de flexibildad de la máquina para fabricar distintas piezas a distintas escalas y se obtiene personal operario más calificado y con mayor experiencia en diferentes productos.
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