Guía de fijaciones de mecanizado: Dispositivos de sujeción y guías para fresado, CNC y más
La impresión 3D por sinterizado selectivo por láser (SLS) es una solución ideal para crear piezas consumibles asequibles y bajo demanda, como estas mordazas de mandril, que actúan como puente entre los productos en constante cambio y el torno CNC.
Las fijaciones y sujeciones con guía para mecanizado son herramientas que se utilizan durante procesos sustractivos como el mecanizado CNC, para que la alineación de las piezas sea precisa y que el proceso se lleve a cabo de forma segura. Mientras que las fijaciones de mecanizado son dispositivos de sujeción que mantienen fija una pieza de metal u otro material durante el proceso de fresado CNC o torneado CNC, las sujeciones con guía de mecanizado proporcionan una guía para la propia herramienta de corte o fresado, y pueden moverse con la herramienta, manteniéndola con precisión en su trayectoria determinada. Las sujeciones con guía o plantillas suelen ser más comunes en los talleres de mecanizado pequeños, que no disponen de un sistema CNC sofisticado y fresan o tornean manualmente: la sujeción con guía de fresado actúa como mecanismo de seguridad frente a cualquier error humano.
Estas herramientas, hechas tradicionalmente de metal, madera o plásticos, se utilizan a diario para millones de piezas que se fabrican mediante procesos sustractivos como el fresado o torneado CNC y tienen un enorme impacto en la eficiencia del proceso de fabricación. Con nuevas tecnologías como la impresión 3D y el diseño asistido por ordenador (CAD), se pueden mejorar las fijaciones y sujeciones con guía de mecanizado en cuanto a coste, personalización, desperdicio de material y más.
Introducción a las fijaciones y sujeciones con guía para mecanizado
¿Qué es el mecanizado?
En el proceso de torneado CNC que mostramos en la imagen de arriba, se está utilizando un torno para hacer girar la pieza cilíndrica de latón mientras la herramienta se mueve linealmente. Las fijaciones para mecanizado que se utilizan aquí son los bloques plateados de la izquierda, que funcionan como abrazaderas de sujeción.
La palabra "mecanizado" se refiere a cualquier proceso sustractivo en el que se elimina material de una pieza grande para crear la forma deseada. El mecanizado ha sido el principal medio de crear diseños específicos a partir de materias primas como la madera, el metal, la cerámica y otros materiales durante cientos de años, aunque "mecanizado" suele referirse a una versión industrializada, mientras que los métodos anteriores consistían principalmente en tallar el material a mano. Hay muchos tipos diferentes de mecanizado, determinados por cómo se elimina el material y con qué tipo de herramienta.
Principales tipos de operaciones de mecanizado
Estos son solo algunos de los tipos y subcategorías de operaciones de mecanizado: cada tipo de mecanizado puede definirse por la forma en que elimina material, el tipo de herramienta que utiliza, la forma en que hace girar la pieza o la herramienta, etc.
- Fresado: Conlleva el uso de herramientas de corte giratorias de alta velocidad. Durante una operación de fresado, los materiales del producto se mantienen inmóviles mientras una herramienta de corte se mueve a su alrededor, cortando material para revelar la forma prevista.
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Torneado: Este método utiliza una herramienta que se mantiene en su sitio y que elimina material al tocar una pieza de trabajo que gira rápidamente. Las fijaciones de CNC para torneado deben ser capaces de fijar la pieza con mucha firmeza y seguridad durante esta rotación a alta velocidad.
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Taladrado: El método de mecanizado más común, que crea pequeños agujeros (más pequeños que los del barrenado) y se puede llevar a cabo con una máquina o manualmente, con un taladro de mano que se puede encontrar en cualquier hogar.
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Barrenado: Es el método más habitual para perforar agujeros en la tierra, pero también es la técnica utilizada para crear piezas cilíndricas huecas, como los cañones de las armas.
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Brochado: La brocha, o herramienta de brochado, tiene una serie de "dientes" que eliminan material de la pieza para crear la forma y es el principal método de mecanizado para crear engranajes. El brochado lineal mueve la brocha a través del material, mientras que el brochado rotativo hace girar a la vez la herramienta y la pieza, lo que requiere fijaciones de mecanizado para mantener la pieza en su sitio.
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Rectificado: Este método suele utilizarse como método de acabado más que como modo principal para eliminar grandes cantidades de material, y a menudo se emplea como proceso secundario para limpiar la superficie de una pieza mecanizada.
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Escariado: El escariado utiliza una herramienta multifilo para eliminar material de agujeros creados previamente mediante taladrado.
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Cepillado: De forma muy parecida a la creación de tablones de madera, el cepillado consiste en mover una pieza contra una herramienta fija para eliminar material y crear la geometría deseada. El cepillado crea bien superficies planas y lisas, o también puede utilizarse para crear uniones en cola de milano y superficies curvas o cóncavas.
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Aserrado: El aserrado es un método de mecanizado bien conocido, que consiste en utilizar una herramienta dentada o de filo dentado para dividir o separar una pieza en varias partes.
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Corte por chorro de agua: El corte por chorro de agua es un tipo de mecanizado que utiliza corrientes de agua a alta presión para partir material o eliminar material de una pieza.
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Métodos de mecanizado por combustión: Estos métodos de mecanizado (por ejemplo, corte por plasma, corte por láser, oxicorte) se utilizan en aplicaciones de gran precisión para separar materiales utilizando cantidades muy concentradas de calor.
Apoyo para el proceso de mecanizado: Fijaciones y sujeciones con guía
Esta pieza de automóvil (la pieza plateada, en el centro) está siendo fresada mientras es mantenida en su sitio por una fijación de dos piezas (los componentes gris oscuro, a la izquierda y la derecha).
Para que la eliminación del material sea precisa y uniforme, se necesitan fijaciones y sujeciones con guía para el mecanizado. Estas herramientas de fijación o de guía aseguran la estabilidad del trabajo durante el proceso mecanizado y permiten que las piezas que se fabrican sean uniformes e intercambiables. Estas fijaciones de mecanizado reducen el efecto del error humano y ayudan a estandarizar un proceso que puede controlarse, medirse y repetirse.
Las sujeciones con guía y las fijaciones de mecanizado hacen que las piezas y las herramientas mecanizadas queden fijadas, inclinadas y guiadas correctamente. Estos accesorios para la fabricación tienen distintos nombres según el tipo de proceso de mecanizado y la forma en que aplican la fuerza o sujetan las piezas, pero su función principal es facilitar el proceso de mecanizado, ya sea afectando a la pieza o a la propia herramienta.
Pueden producirse en serie o a medida, y pueden fabricarse mediante procesos manuales o digitales y con muchos materiales. Los avances en la sofisticación de las fijaciones y sujeciones con guía para mecanizado pueden tener un impacto enorme en el éxito, la precisión y la constancia de los resultados de los procesos de mecanizado.
La importancia de la precisión en el mecanizado
El mecanizado se utiliza para crear piezas de gran precisión que se usan en entornos industriales. Estas piezas suelen estar hechas de materiales como el metal, a los que resulta difícil o caro darles forma con precisión usando otros métodos (como la fundición o el moldeo).
Además, el mecanizado produce piezas individualmente y genera residuos con el material que se retira de las piezas durante el proceso. Estas características hacen que sea menos adecuado para la producción en masa. Por consiguiente, la gente elige el mecanizado debido a requisitos específicos y esenciales de precisión y exactitud.
Esta precisión está parcialmente asegurada por las fijaciones y sujeciones con guía, como las sujeciones con guía de fresado, los dispositivos de sujeción CNC o las fijaciones de taladrado que se utilizan durante el proceso. Estas fijaciones son muy importantes para la precisión general de la pieza: deben ser precisas, mantener su forma (sin deformación por fluencia) y, a menudo, estar personalizadas para cada producto y cada máquina.
Diferentes tipos de sujeciones con guía y fijaciones para mecanizado
Se necesitan mordazas de mandril personalizadas para mantener la pieza metálica asegurada dentro del huso, para cada pieza de la tirada de producción.
Es un dicho común en la fabricación que para fabricar una cosa hay que fabricar otras cuatro solo para empezar, y esto es cierto en el caso de las fijaciones y sujeciones con guía mecanizadas.
Clasificación por material o proceso de fabricación
Las fijaciones de mecanizado suelen estar hechas de metal, ya que tradicionalmente se mecanizan o se fresan en CNC a partir de acero o aluminio y son increíblemente precisas y resistentes. Algunas se moldean, pero para ello es necesario mecanizar también una herramienta de moldeo, y las fijaciones suelen fabricarse en cantidades demasiado pequeñas para que el mecanizado resulte rentable. Fabricar fijaciones utilizando estos procesos de fabricación tradicionales podía añadir semanas de espera antes de que pudiera comenzar la producción real. Las fijaciones podían fabricarse bajo demanda con madera, pero a menudo eran voluminosas y se dañaban con facilidad, lo que daba lugar a una escasa precisión de la pieza final.
La impresión 3D se ha convertido en una alternativa para la fabricación de una gama cada vez mayor de fijaciones de mecanizado. La disponibilidad de materiales fuertes, duraderos y resistentes a la temperatura, de impresoras a distintos precios y de tecnologías de impresión 3D de gran precisión ha abierto nuevas oportunidades para que los talleres de mecanizado creen fijaciones personalizadas y fiables que den lugar a operaciones de mecanizado de gran precisión. Las fijaciones de polímero impresas en 3D a menudo pueden reemplazar a las fijaciones de metal y la tecnología permite fabricar fijaciones que pueden realizar acciones más complicadas con menos material y mayor precisión.
Clasificación por aplicación o función
Las fijaciones de mecanizado se pueden clasificar según el tipo de operación para la que se utilizan, su fuente de alimentación o su función y la forma en que aplican la presión. Los siguientes tipos de fijaciones para mecanizado se clasifican en función del proceso de mecanizado para el que se utilizan.
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Fijaciones de fresado o sujeciones con guía para fresado: Las fijaciones de mesa rotativa, las fijaciones de tornillo de banco, los platos de sujeción, las ranuras en T y las fijaciones de indexado son tipos comunes de fijaciones de fresado. Estos componentes fijan un bloque de material a la mesa de fresado para que la pieza quede bien sujeta mientras una fresa se mueve a su alrededor, retirando material de su superficie.
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Fijaciones de torneado: Durante el proceso de torneado, las fijaciones de torneado mantienen la pieza firmemente sujeta a un brazo de la máquina que gira a gran velocidad. La herramienta de corte permanece fija, eliminando material allí donde entra en contacto con la pieza giratoria. Las fijaciones de mecanizado que se utilizan en los procesos de torneado son: placas frontales, boquillas de sujeción y mandriles.
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Fijaciones de rectificación: Los componentes que mantienen una pieza en su sitio mientras su superficie se rectifica son las fijaciones sin centros, de mandril magnético y de regla de senos.
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Fijaciones de taladrado: Al igual que la herramienta correspondiente, el taladro, las fijaciones de taladrado se utilizan habitualmente en los hogares para proyectos de carpintería y dependiendo de su relación con el taladro y el material, pueden ser fijaciones que fijan el material o dispositivos de sujeción que guían el taladro en el ángulo y la dirección adecuados.
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Barrenado: Durante las operaciones de barrenado, se usan barras o fijaciones del cabezal de la herramienta para ayudar a inclinar la barrena o en la broca en la dirección correcta y con la fuerza adecuada.
Otras clasificaciones de las fijaciones de mecanizado pueden ser su fuente de alimentación: hidráulica, neumática, eléctrica, manual, de vacío o magnética. También se pueden clasificar según la forma en que fijan las piezas: las fijaciones de tornillo de banco aprietan las piezas entre sí desde el exterior, las fijaciones con guía guían la herramienta de corte para que siga un patrón específico y las fijaciones de ángulo se utilizan en operaciones de fresado CNC para mantener un ángulo de fuerza preciso por parte de la herramienta.
Fijaciones y sujeciones con guía para otras aplicaciones de metalurgia
La sujeción con guía de brazo recto está formada por dos pequeñas piezas impresas en 3D montadas sobre una placa de acero. La geometría es compleja, con formas orgánicas que serían difíciles de mecanizar, y el equipo necesitaba tener la herramienta lista en un día. Después de realizar unas 2000 soldaduras con esa sujeción con guía, sigue funcionando, aunque algunas soldaduras han goteado sobre la sujeción por accidente, provocando algunas marcas.
Aunque no es un proceso sustractivo de metalurgia como el torneado, el fresado o el mecanizado CNC, la soldadura es otra aplicación en la que las fijaciones y sujeciones con guía, a menudo impresas en 3D, han demostrado ser enormemente útiles para reducir el desperdicio, disminuir los costes y optimizar las operaciones. Las sujeciones con guía de soldadura pueden utilizarse para pruebas de ajuste, para mantener piezas aseguradas, para guiar a un robot de soldadura y para muchas otras partes del proceso. Las ventajas son las mismas que las de las fijaciones para CNC, las sujeciones con guía para fresado, etc.: es posible realizar procesos metalúrgicos más precisos, repetibles y exactos con buenos accesorios para la fabricación.
La impresión 3D como alternativa para el diseño de fijaciones personalizadas
Como en tantos otros sectores y aplicaciones, la impresión 3D introduce posibilidades para crear sujeciones con guía y fijaciones de mecanizado que sean mejores y más asequibles. La impresión 3D hace posible realizar iteraciones más rápidas, un desarrollo de productos más minucioso, procesos de diseño de más calidad y métodos de fabricación económicos para sujeciones con guía o fijaciones únicas o de bajo volumen. Los mejores accesorios para la fabricación no solo mejoran el funcionamiento del accesorio en sí mismo, sino que sus efectos repercuten en las etapas posteriores de la fabricación, mejorando potencialmente todo el proceso y el funcionamiento de los propios productos de uso final.
Ventajas de la impresión 3D para crear sujeciones con guía y fijaciones para mecanizado
En la cadena de producción de Pankl Racing Systems, cada fase de trabajo del torno automático requiere una sujeción con guía personalizada e impresa en 3D para el torno CNC. Las sujeciones están unidas a la cinta transportadora mediante lanzaderas convencionales.
Quizá la ventaja más conocida de la impresión 3D in situ sea la mayor velocidad que aporta: un mayor número de iteraciones permite un ciclo de diseño y ensayo más exhaustivo, creando productos (ya sean de uso final o accesorios para la fabricación) que se han probado y desarrollado de forma más rigurosa.
El impacto de esta mayor velocidad tal vez es especialmente importante en los accesorios para la fabricación, ya que si no se fabrican con rapidez, suponen un obstáculo para que se pueda iniciar cualquier otro prototipado o fabricación. Si tenemos en cuenta el efecto que tiene su eficiencia en fases posteriores del proceso y su impacto a la hora de crear un mejor producto de uso final, puede que las fijaciones para CNC, como las abrazaderas de sujeción de CNC, deban recibir aún más atención en la fase de diseño. Imprimir en 3D los prototipos de las sujeciones con guía y fijaciones de fresado o mecanizado permitiría a los fabricantes probar su ajuste y su eficacia, una capacidad que a menudo se considera innecesaria dada la naturaleza accesoria de la pieza.
Esto puede ayudar a producir piezas mejor diseñadas con un uso más eficiente del material, ya que el operario puede considerar necesario rediseñar la pieza para mejorar su ergonomía y aumentar su facilidad de instalación, eliminación y sustitución. También puede dar lugar a oportunidades de personalización; las herramientas de mecanizado, como las mesas de torneado CNC, se fabrican en masa, mientras que su programación y los productos a los que dan forma son únicos y exclusivos de cada fabricante. Las sujeciones con guía y fijaciones para CNC pueden salvar la distancia creada por esa discrepancia con tan solo optimizar un poco el proceso de diseño de fijaciones para CNC.
La flexibilidad de diseño de la impresión 3D, especialmente cuando se trabaja con tecnologías que no requieren soportes, como el sinterizado selectivo por láser (SLS), puede abrir nuevas posibilidades para que las fijaciones y las sujeciones con guía sean más complejas, personalizadas y ergonómicas.
La naturaleza digital de la impresión 3D también permite almacenar los archivos de forma más eficiente. Con una impresora 3D en varias fábricas, un fabricante de gran envergadura puede aplicar cambios en cada una de sus sedes compartiendo un archivo de diseño de una fijación para CNC que mejore la eficiencia de una máquina común. La impresión 3D hace que el intercambio de conocimientos sea más eficaz y ofrece a las grandes empresas una forma de mejorar en cada nivel de su red de forma rápida y sencilla.
El abanico de materiales disponible con las distintas tecnologías de impresión 3D también hace que la impresión 3D para sujeciones de guía y fijaciones de mecanizado sea mucho más potente y útil en más situaciones. Por ejemplo, las fijaciones de soldadura impresas en 3D deben ser resistentes al calor y ciertos materiales de estereolitografía (SLA), como la High Temp Resin o la Rigid 10K Resin de Formlabs, ofrecen una alternativa asequible, bajo demanda y rápida a las fijaciones de soldadura metálicas. Los materiales de nylon impresos en 3D, como el Nylon 12 Powder o el Nylon 11 Powder para SLS, son excelentes para fijaciones de mecanizado como mandriles, que necesitan una combinación de durabilidad y rigidez para mantener las piezas firmemente sujetas durante un proceso de torneado de alta velocidad.
Fabricación de fijaciones para CNC: ¿impresión 3D o mecanizado?
Una pinza robótica recoge la pieza de la primera sujeción (la pieza de color verde oscuro, en el centro) y la coloca en la segunda cuando termina el proceso de mecanizado.
A la hora de elegir entre imprimir en 3D o utilizar mecanizado CNC para crear fijaciones, los principales factores a tener en cuenta son: las propiedades de los materiales, el grado de complejidad que requiere la pieza y los tiempos de espera que conlleva el proceso.
En cuanto a las propiedades de los materiales, las fijaciones y sujeciones con guía para mecanizado no suelen necesitar ser técnicamente avanzadas más allá de un cierto nivel de resistencia y durabilidad. La mayoría de los plásticos conocidos del sector, como el nylon, bastan para lo que se desea. Por supuesto, hay situaciones en las que es necesario que el material tenga una propiedad específica, como la conductividad o la resistencia al calor, y en esos momentos, una tecnología de impresión 3D como la estereolitografía (SLA) puede ofrecer la más amplia variedad de propiedades avanzadas de con materiales creados específicamente para diferentes entornos.
Cuando hayas determinado los niveles básicos de fuerza y fricción que van a soportar estas piezas durante su uso, puedes consultar las fichas técnicas de los fabricantes de impresión 3D para encontrar el material que mejor funcione. Talleres de mecanizado como The Factory Amsterdam de Nueva York han descubierto que el Nylon 12 Powder impreso en las impresoras SLS de la serie Fuse puede soportar los procesos de mecanizado CNC de alta velocidad que realizan.
| Resistencia a la rotura por tracción (MPa) | Módulo de tracción (GPa) | Temperatura de flexión bajo carga a 0,45 MPa (°C) | Resiliencia IZOD entallada (J/m) | |
|---|---|---|---|---|
| Nylon 12 Powder | 42 | 1,45 | 171 | 16 |
| Rigid 10K Resin | 88 | 11 | 238 | 20 |
| Tough 2000 Resin | 46 | 2,2 | 63 | 40 |
| High Temp Resin | 49 | 2,8 | 238 | 17 |
Otra consideración es el nivel de complejidad que requiere la pieza. Para determinadas fijaciones de mecanizado, como las mordazas de mandril, las propias mordazas tienen formas simples, y el fabricante de la máquina de torneado CNC con frecuencia suministra piezas originales hechas de acero. En aplicaciones en las que haya que fabricar miles o cientos de miles de unidades de la misma cosa, las fijaciones de metal mecanizadas por CNC resistirán sin duda el paso del tiempo. Pero cuando las fijaciones y las sujeciones con guía empiezan a ser más complejas, como una fijación de ensayo para una máquina de soldadura que necesita alternar entre varios programas, mecanizarlas pasa a ser más costoso y complicado.
El factor más importante a la hora de decidir si imprimir en 3D o mecanizar tus fijaciones de mecanizado es el tiempo: ¿cuándo necesitas esas piezas? En la mayoría de las situaciones de fabricación, lo peor es que la producción se interrumpa porque falta una fijación o un dispositivo de sujeción. Si dependes del mecanizado para estas piezas (especialmente si utilizas metal para prototiparlas además de para producir el diseño final), añadirás trabajo a tu taller de mecanizado y puedes provocar un cuello de botella que afecte a toda la producción de la empresa. En cambio, las fijaciones de mecanizado impresas en 3D pueden estar listas en cuestión de horas, sin restar atención a otros proyectos, como se verían obligados a hacer los mecanizadores.
¿Cuál es la tecnología de impresión 3D adecuada para las fijaciones?
No existe una tecnología de impresión 3D que sea claramente "la mejor" para crear fijaciones de mecanizado, ya que determinar cuál es la mejor herramienta para cada trabajo depende de múltiples factores y muchas empresas emplean distintos tipos de impresoras 3D. Las tres tecnologías de impresión 3D más establecidas son el modelado por deposición fundida (FDM), la estereolitografía (SLA) y el sinterizado selectivo por láser (SLS), que a veces recibe también el nombre de fusión de lecho de polvo.
Al considerar qué impresora elegir para imprimir en 3D tu sujeción con guía para fresado, tu fijación de CNC, tu fijación de taladrado u otros accesorios para el mecanizado, ten en cuenta lo siguiente.
Elige el SLS para:
Se necesitan mordazas de mandril personalizadas para mantener la pieza metálica asegurada dentro del huso, para cada pieza de la tirada de producción.
La impresión 3D SLS destaca en la producción de piezas pequeñas como estas mordazas de mandril, piezas consumibles que, sin embargo, tienen que soportar toda una tirada de producción de 3000 a 4000 piezas y resistir las fuerzas radiales generadas por la rotación del torno a 3000 rpm.
- Herramientas resistentes, duraderas y de uso intensivo: Piezas que deben soportar grandes fuerzas y esfuerzos repetidos, como las fijaciones de mecanizado o de fresado resistentes a los impactos.
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Materiales versátiles, resistentes a los productos químicos y con estabilidad ambiental: El Nylon 12 Powder es un material imprescindible en la impresión 3D para crear piezas de uso general. Las piezas impresas en 3D con nylon absorben muy poca humedad y son resistentes a la luz, el calor y los productos químicos. Esto es especialmente importante para las herramientas de mecanizado, ya que están expuestas a disolventes refrigerantes. Formlabs recomienda elegir el Nylon 12 Powder como material por defecto. Para casos de uso más específicos, consulta el catálogo de materiales de SLS.
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Diseños complejos y elementos ligeros: El SLS elimina la necesidad de estructuras de soporte, ofreciendo más libertad de diseño para crear geometrías complicadas o huecas. Permite crear diseños con celosías que reducen el consumo de material sin sacrificar la resistencia de la pieza, lo que es excelente para sujeciones con guía grandes y ligeras que se usan en el conformado de chapa o en piezas de recambio para máquinas.
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Alto rendimiento: El SLS es ideal para una producción de volumen medio. La ausencia de soportes permite a los operarios apilar las piezas que se van a imprimir y reducir el tiempo de posacabado. La cámara de impresión de la Fuse 1+ 30W de Formlabs permite a los operarios encajar las piezas de forma muy compacta para ocupar todo el volumen de impresión posible, maximizando el rendimiento y aumentando la eficiencia. La Fuse Sift y la Fuse Blast de Formlabs simplifican la recuperación del polvo y automatizan la limpieza y el acabado de las piezas.
Elige la SLA para:
Estas sujeciones con guía para un torno, impresas en 3D con una versión antigua de la Tough 2000 Resin de Formlabs, son resistentes y extremadamente precisas, y pueden acoplarse a las lanzaderas estándar a las que están fijadas, así como crear una conexión segura con la pieza de trabajo.
- Alta precisión, detalles precisos y un acabado de la superficie liso: Aplicaciones como herramientas de alineación para el mecanizado, guías de posicionamiento, dispositivos de medición o fijaciones ergonómicas. Elementos como asas hechas a medida para mayor comodidad del usuario son fáciles de integrar.
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Una amplia gama de propiedades de los materiales y poder cambiar fácilmente de resinas: Construye herramientas con diversas cualidades para usos especializados, como herramientas elásticas, antiestáticas o ignífugas. La Rigid 10K Resin se utiliza con frecuencia en entornos metalúrgicos, sobre todo en fijaciones para soldaduras; es un material rígido y resistente a las altas temperaturas, con una temperatura de flexión bajo carga de 218 °C a 0,45 MPa y un módulo de tracción de 10 000 MPa.
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Producción rápida en tiradas cortas gracias a un ecosistema accesible: El ecosistema SLA de Formlabs está disponible por un precio económico, requiere un equipamiento mínimo y se puede integrar sin problemas en cualquier proceso de trabajo para producción. Pasa del diseño a una pieza lista para usar en menos de un par de horas con la Form 4 y la Form 4L.
Elige el FDM para:
- Prototipos rápidos: Las impresoras 3D FDM son excelentes para producir con rapidez modelos estéticos que pueden utilizarse para comprobar rápidamente el ajuste de las piezas antes de pasar a una solución diferente.
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Piezas asequibles: Las impresoras 3D FDM de escritorio son algunas de las más reconocidas y asequibles del mercado, con materiales baratos que se pueden comprar fácilmente a terceros.
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Equipos de varias personas o nuevos usuarios: El FDM es el tipo de impresión 3D más conocido, y los nuevos miembros de tu equipo pueden sentirse cómodos manejando las máquinas FDM por lo familiares que resultan.
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Materiales conocidos: Las impresoras 3D FDM utilizan materiales como el ABS y PETG, la mayoría de los cuales son de uso común en la industria.
Creación de sujeciones con guía y fijaciones personalizadas con la impresión 3D
La impresión 3D destaca a la hora de producir piezas personalizadas o en bajas cantidades. Los programas de CAD permiten a los mecanizadores crear diseños optimizados, como fijaciones o abrazaderas de sujeción de CNC que se ajustan con precisión tanto a la pieza como a la máquina. El diseño 3D puede crear proyecciones, estructuras de celosía u otros detalles geométricos que son difíciles de mecanizar, pero que son más eficientes en cuanto a su consumo de material y su peso. La impresión 3D ofrece una combinación de resistencia y eficiencia que, en muchas situaciones, es una ventaja que supera a la resistencia adicional que proporciona usar metal para crear las fijaciones y sujeciones con guía. Para crear una fijación de mecanizado optimizada, como una fijación de fresado, una fijación de torneado, una fijación de rectificado o una fijación de taladrado, hay unos pasos simplificados que debes seguir para sacar el máximo partido a tu impresora y a tus materiales.
Las mordazas de mandril impresas en 3D mediante SLS deben tener unas dimensiones exactas y ser muy precisas para que encajen perfectamente entre sí y se integren en el huso. Cualquier desviación podría causar problemas en la integridad del proceso de torneado.
Las herramientas están continuamente en contacto con los refrigerantes del interior del torno. Es un aceite semisintético que es agresivo con muchos plásticos y disuelve los materiales de FDM. El Nylon 12 Powder es resistente a los productos químicos y no se desgasta por ello.
Digitaliza los diseños de utillaje existentes con ingeniería inversa: Pasa a usar un inventario digital o identifica las necesidades de utillaje y diseña nuevos archivos de herramientas. Al diseñar una sujeción con guía o fijación impresa en 3D, hay factores clave del proceso de diseño que son diferentes a los de las herramientas mecanizadas en metal de forma tradicional, lo que permite incluir en el diseño características únicas que solo son posibles con la fabricación aditiva:
Aprovecha las geometrías complejas: Utiliza la impresión 3D para crear elementos internos complejos, como canales, socavados y estructuras huecas, que son difíciles y caros de mecanizar en metal. La SLA es mejor para los detalles precisos y las superficies lisas, mientras que la SLS destaca a la hora de crear formas resistentes y complejas que pueden soportar esfuerzos mecánicos.
Optimiza el diseño para crear estructuras ligeras: Aprovecha el SLS para crear sujeciones con guía ligeras con celosías o estructuras alveoladas. Reducen el peso sin sacrificar la resistencia, lo que es difícil de conseguir con piezas metálicas macizas mecanizadas de forma tradicional.
Diseña con un grosor de pared preciso: La SLA permite crear diseños precisos e intrincados con grosores de pared de en torno a 2-3 mm. Aunque no es más fina que el metal, la impresión SLA hace posible crear formas más complejas y acabados más lisos sin mecanizado adicional, lo que puede mejorar el rendimiento y reducir los costes.
Integra múltiples funcionalidades: La impresión 3D permite integrar elementos como abrazaderas, posicionadores y guías en una sola pieza. Esto simplifica el diseño y reduce la necesidad de ensamblar múltiples componentes.
Incorpora filetes lisos para aumentar la resistencia: Utiliza la SLA para añadir filetes lisos (con radios de 1-2 mm) en los puntos de esfuerzo, reduciendo el riesgo de grietas y concentraciones de esfuerzo. Aunque es posible usar filetes en el metal mecanizado, la impresión 3D permite realizar diseños más eficientes y resistentes a los esfuerzos con menos pasos de fabricación.
Mejora la ergonomía: Añade directamente a tus diseños de SLA elementos ergonómicos, como asas personalizadas o bordes contorneados. Estos detalles mejoran la usabilidad y son más fáciles y menos costosos de incorporar que en las herramientas metálicas mecanizadas de forma tradicional.
Orienta tus diseños a la modularidad y la personalización: Utiliza el SLS para crear sujeciones con guía y fijaciones modulares que se puedan personalizar o actualizar con facilidad. Esta flexibilidad permite realizar modificaciones y sustituciones que son más rápidas que volver a fabricar herramientas metálicas enteras, con lo que se ahorra tiempo y dinero.
Reduce el ensamblaje con diseños de una sola pieza: Consolida conjuntos de piezas complejos en una sola pieza impresa en 3D, minimizando el tiempo de montaje y reduciendo los riesgos de desalineación. La SLA y el SLS pueden agilizar los procesos de trabajo de la producción, haciendo que haya que gestionar y alinear menos piezas que con las fijaciones metálicas de varias piezas.
Considera otros pasos de acabado: Las pautas de posacabado para la impresión 3D varían en función de la aplicación. El posacabado de las fijaciones y sujeciones con guía puede ser bastante básico: no hace falta una pieza pintada, galvanizada, revestida o extremadamente lisa. Para fijaciones y sujeciones con guía de CNC impresas en 3D mediante SLA: lava las piezas, sécalas y retira los soportes. Para las fijaciones y sujeciones con guía de mecanizado impresas en 3D mediante SLS, elimina el polvo sobrante y aplica un granallado a las piezas. Para las piezas impresas en 3D mediante FDM, retira los soportes y líjalas.
Impresión 3D SLA y SLS: Alternativas potentes y eficientes para las fijaciones y sujeciones con guía de mecanizado
Las impresoras Fuse 1+ 30W, Form 4L y Form 4 de Formlabs son herramientas ideales para fabricar fijaciones y sujeciones con guía para mecanizado.
Las fijaciones de mecanizado son una parte fundamental del éxito de las operaciones de un taller de mecanizado. Son el puente que permite a los equipos de fresado, torneado, soldadura, corte, taladrado, barrenado, etc. fabricados en serie llegar a producir el producto único que quiere crear el fabricante.
La impresión 3D proporciona una alternativa a los métodos tradicionales de fabricación para estas fijaciones y sujeciones con guía de mecanizado. La gama de materiales y tecnologías disponibles, la velocidad y eficiencia de las propias impresoras y el grado de personalización que permiten son motivos para que los fabricantes lleven la impresión 3D a su empresa. Pueden reducir la carga de trabajo de los mecanizadores y mejorar al mismo tiempo la eficiencia de su proceso e incluso sus beneficios.
Para empezar a fabricar fijaciones y sujeciones con guía para torneado, fresado o cualquier tipo de operación de mecanizado, empieza por evaluar tus necesidades: el tipo de material que necesitas, las propiedades mecánicas, eficiencias que puedes encontrar y mejorar y el volumen de impresión necesario. El equipo de Ventas de Formlabs puede ayudarte a decidir si una impresora SLA o SLS es la que mejor se ajusta a tus necesidades. Para obtener más información, solicita una pieza de muestra gratuita impresa en 3D o ponte en contacto con nuestro equipo para que imprimamos uno de tus archivos como muestra personalizada gratuita.
