La impresión 3D SLS mejora la eficiencia en el taller de mecanizado de TFA

^{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.} 

A The Factory Amsterdam (TFA), un taller de mecanizado de Nueva York que se centra en la automatización y la producción rápida para clientes en los sectores de los productos electrónicos de consumo, las turbinas de gas, etc., no le faltan métodos de fabricación a su disposición: mecanizado CNC, tornos, corte por láser, conformado de chapa y más. Pero cuando se trata de fabricar utillaje periférico, como las herramientas, sujeciones con guía, fijaciones, enmascaramientos o accesorios que ayudan a fabricar las piezas, TFA necesita una solución económica, flexible y fiable que poder usar in situ. Hablamos con el propietario de TFA, Bradley Matheus, sobre cómo la impresora 3D SLS de la serie Fuse les ha ayudado a reducir considerablemente los costes de fabricación y a mejorar su eficiencia.

TFA atiende con regularidad pedidos de producción de piezas metálicas mecanizadas en cantidades de entre 1000 y 10 000 unidades. Su máquina de torneado CNC debe ajustarse a cada nuevo tipo de producto, y una forma de hacerlo es adquirir mandriles de acero con mordazas intercambiables. Los mandriles encajan dentro del huso para mantener la pieza metálica en bruto sujeta firmemente en su sitio, mientras que las mordazas son insertos extraíbles que se adaptan a las distintas formas de las piezas sin necesidad de cambiar todo el mandril. 

Estas mordazas de mandril son consumibles, ya que deben personalizarse para cada trabajo: son el punto de integración entre una máquina estandarizada y un producto con un diseño único. "La pieza a la que se agarran estos mandriles puede estar ya mecanizada y tener una forma extraña, por lo que un mandril estándar no es la mejor forma de mantenerla sujeta", dice Matheus. 

Para adaptarte a los nuevos diseños de productos, podrías comprar mandriles mecanizables o maestros que puedan modificarse para tu pieza y tu máquina, o un juego de mandriles intercambiables. Pero cada una de estas soluciones lleva asociado un coste y un tiempo de espera. "Las mordazas de mandril mecanizables siguen costando un par de cientos de dólares cada una, y tardan unas tres semanas en llegar", dice Matheus. En la serie Fuse, Matheus puede imprimir en 3D tantos juegos de mordazas como necesite bajo demanda, por solo 7 dólares cada uno. 

Matheus había intentado producir estas piezas con otras tecnologías, como la impresión 3D mediante modelado por deposición fundida (FDM), pero descubrió que las piezas mostraban signos de deformación por fluencia y delaminación y no tenían la resistencia química necesaria para interactuar con los refrigerantes utilizados durante el proceso de torneado. El refrigerante es una mezcla de un 10 % de aceite derivado del petróleo y un 90 % de agua, y puede ser bastante abrasivo para la mayoría de los plásticos. Las piezas de Nylon 12 Powder mostraron una excelente resistencia química durante todo el proceso. "La verdad es que el Nylon 12 resultó ser bastante resistente y soportó el proceso extremadamente bien", dice Matheus.

Llevar la serie Fuse a su empresa permitió a Matheus diseñar a medida estas mordazas de mandril con la precisión y resistencia necesarias para soportar la presión de sujeción y las fuerzas radiales del proceso de torneado CNC. Matheus ha utilizado un único juego de mordazas de mandril para series de producción de hasta 3000 piezas durante más de cien horas de producción, sin que muestren signos de desgaste. 

Para un pedido de 3000 unidades, se mecanizaron las piezas y luego se ensamblaron con dos imanes N52. El trabajo manual que conllevaba esta tarea era arduo, requería mucho tiempo y era duro para el cuerpo de los operarios. Matheus diseñó una sujeción a presión que podía introducir e instalar los imanes con una prensa de palanca manual, automatizando la parte más dura del proceso. "Las herramientas de ensamblaje para la instalación de imanes están muy personalizadas para cada aplicación, por lo que habríamos tenido que pedir una herramienta hecha a medida de todas formas. Sin embargo, disponer del SLS nosotros mismos nos permite realizar iteraciones mucho más rápido y producir componentes de muy alta precisión. Es algo que yo podría mecanizar, pero cuanto menos tiempo gastemos en crear herramientas periféricas, mejor. Queremos dejar libre el equipamiento de producción", afirma Matheus. 

Mientras trabajaba en el prototipado de la sujeción con guía automatizada, Matheus desarrolló una solución provisional: un prensador de imanes de diseño ergonómico que empuja los imanes hacia fuera sin mucho esfuerzo manual. 

Aunque sigue siendo un proceso principalmente manual, la nueva herramienta de ensamblaje reduce el esfuerzo que supone para los operarios y acelera el tiempo necesario para instalar los dos imanes. Con un coste de solo unos pocos euros de polvo, herramientas como estas mejoran drásticamente la productividad y ayudan a Matheus a entregar sus pedidos más rápidamente.

Los fabricantes saben que diseñar un producto no es lo difícil, sino averiguar cuáles son las herramientas y los procesos necesarios para fabricar esa pieza decenas de miles de veces. Las pequeñas y medianas empresas como TFA tienen las herramientas necesarias para fabricar cualquier cosa que necesiten, pero mecanizar equipamiento periférico no es eficiente. 

Introducir la impresión 3D SLS en su empresa ha dejado libre al equipo de producción de Matheus, sin dejar de suministrar piezas de gran precisión y robustez. Imprimir sujeciones con guía para ensamblaje, pinzas, soportes y mucho más en su propia impresora SLS de la serie Fuse permite a Matheus centrarse en el crecimiento de su negocio.

"En los procesos de ensamblaje, todo se hace a medida, con frecuencia no es algo que se pueda comprar en la tienda. Por eso, tener una opción de fabricación muy flexible en tu empresa no tiene precio", dice Matheus. 

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