Los moldes impresos en 3D crean nuevas categorías de productos de poliuretano en Kastalon

Antes de que llegara la Form 3L, el equipo de Kastalon tuvo que decirle a un cliente que no podía aceptar el pedido de la pieza del molde de la abrazadera de cortadora de cola. Aunque podría haber sido posible tras mucho ensayo-error, el juego de 24 pinchos altos no llega hasta el final y el espacio entre ellos es de 0,079375 cm. 

Ese margen de espacio y que todos los agujeros sean ciegos y acaben distanciados de la superficie superior hacen que esta pieza requiera un mecanizado extremadamente difícil con utensilios de corte muy delicados y largos. La otra opción sería hacer cada pincho individualmente y después enchavetarlo para que se alinee en la orientación correcta... pero cuando el pincho solo tiene 0,264 cm de diámetro, no es tarea fácil. 

Después de evaluar estos distintos de procesos de fabricación posibles, el equipo tuvo que negarse a aceptar el pedido. "Pasamos mucho tiempo discutiendo si sería posible y fue una decisión difícil decir que no al cliente", dice Baer. 

Solo unas semanas después, llegó la Form 3L, y Baer diseñó e imprimió el molde en medio día para demostrar la viabilidad empresarial de imprimir en 3D geometrías complejas como estas. El coste de los materiales era de poco más de 30 € y el diseño le llevó unas dos horas. "Todo el mundo sintió al momento mucho respeto por la impresión 3D. Abrió los ojos de muchos de nuestros trabjadores de la fábrica para que dijeran: "Podemos aceptar más pedidos porque ahora podemos hacer cosas como esta", dice Baer. 

La Form 3L destaca cuando los detalles pequeños hacen que un molde sea demasiado difícil de mecanizar. Estas pequeñas ruedas antiaplastamiento, que se usan para sujetar productos blandos (como embalajes de cartón) en sistemas de cintas transportadoras, hacen las veces de conjuntos de resorte. En vez de que un brazo de resorte haga presión sobre el cartón, la misma rueda se deforma de forma uniforme para sujetar el cartón en su sitio. 

Sin embargo, los moldes de las ruedas tienen un espacio de margen increíblemente pequeño entre las "aletas" que se usan para moldear las aberturas en forma de lágrima en las ruedas, lo que hace que sea casi imposible fabricar el molde. 

Las ruedas tienen 5 cm de ancho y el grosor de la pared entre las aletas es de 0,3175 cm. "Cinco centímetros de profundidad con un espacio de 0,3175 cm podría ser posible, pero va a enfadar a muchos mecanizadores si intentas mandar ese diseño", dice Baer. 

Además del nivel de dificultad del mecanizado, un molde de aluminio de varios componentes haría que el proceso de montaje fuera más complicado. Hay dos opciones: mecanizar el molde con las aletas como una sola pieza (como se muestra en la imagen de arriba) y hacer que el espacio entre los componentes sea extremadamente difícil de hacer para los mecanizadores, o hacer todas las aletas individualmente y después ensamblarlas, lo que requeriría más trabajo de preparación y más montaje de piezas pequeñas, añadiendo trabajo manual e irritación a las tareas de los mecanizadores.  

La impresión 3D se convirtió en la solución lógica a estos problemas y Baer diseñó fácilmente en SolidWorks un molde de dos componentes con un rodamiento extraíble antes de imprimirlo con la High Temp Resin y la Rigid 10K Resin en la Form 3L. El equipo usó la Rigid 10K Resin para fundir 25 ruedas para el cliente por un coste inferior al que habría supuesto trabajar con un molde mecanizado. "Hemos hecho ruedas muy pequeñas de muchos tipos y estilos, algo que no podíamos hacer antes de la Form 3L porque no nos salía rentable", dice Baer. 

El estadio de béisbol de los Astros de Houston tiene una cúpula retraíble como protección contra las inclemencias del tiempo y Kastalon es el fabricante responsable de los muelles que mantienen dicha cúpula tensa y en funcionamiento, incluso con vientos huracanados. 

Antes de fabricar moldes como los que hacen falta para muelles del tamaño de los del estadio, el equipo de Kastalon realizó ensayos exhaustivos para probar el diseño y el material con versiones a escala reducida de las piezas. Cambiar ligeramente el diseño y poner a prueba los cambios en la relación elástica del muelle con diferentes geometrías y formulaciones de poliuretano les permitió optimizar su producto final para períodos prolongados de esfuerzos intensos.  

Sin embargo, a pesar del cambio de tamaño, cada uno de los moldes de aluminio seguía siendo caro, especialmente si solo se utilizaba para ensayos del fabricante. Ahora, la Form 3L permite al equipo probar muchos diseños de muelles diferentes por un coste mucho menor y sin ocupar el tiempo del taller de mecanizado. 

"Ahora podemos imprimir y poner a prueba muchas formas y geometrías extrañas que antes habrían costado una cantidad ingente de dinero solo para probarlas o para la investigación y el desarrollo", dice Baer. Someter a ensayo formas y geometrías nuevas y complicadas sin añadir los costes elevados de los materiales y la mano de obra del mecanizado permite a Kastalon no solo expandir su cartera de clientes, sino también hacer piezas mejores para sus clientes actuales. 

Para los rodillos con revestimiento o las mangas para rodillos, el proceso de trabajo tradicional incluía un molde cilíndrico de poliuretano con paso de mecanizado adicional para reducir el diámetro exterior al tamaño y el acabado de la superficie deseados. El paso adicional de mecanizar las muescas se puede realizar con diversos estilos y tamaños en función de la aplicación que se vaya a dar al rodillo. En este caso concreto, mecanizar muescas largas horizontales en el poliuretano blando se convirtió en una tarea problemática. Para los pedidos grandes, este paso de mecanizado con mucho trabajo manual reducía los beneficios derivados del pedido y ocupaba horas del tiempo del taller de mecanizado. "Mecanizar el poliuretano blando es un engorro, porque no siempre da un buen resultado y no siempre genera un acabado excelente al cortar", dice Baer. 

Mecanizar las muescas directamente llevaría unas tres horas por cada rodillo, pero mecanizar un único molde de metal era demasiado caro y arriesgado, sobre todo cuando no se había hecho nunca un molde con esta geometría y no se sabía si funcionaría. Para fabricar un molde de metal, el equipo requeriría una varilla de ataque o un torno con un cabezal indexador, que son ambos elementos de equipamiento costosos que están muy especializados para determinadas geometrías y aplicaciones. 

Baer reconoció la situación y se propuso intentar algo nuevo. Diseñó e imprimió un molde que daría al poliuretano la forma con muescas que necesitaban. Imprimirlo directamente en la Form 3L con la High Temp Resin o la Rigid 10K Resin ofrecía una solución rentable que eliminaba horas de trabajo manual. 

Cuando se elige un material, Baer considera la resolución, la altura de capa, el coste por litro, la resistencia y el color/transparencia, para acabar eligiendo entre la High Temp Resin y la Rigid 10K Resin la mayor parte del tiempo. Para los prototipos, las piezas únicas o las aplicaciones de moldeo de muy bajo volumen, la High Temp Resin se usa por su menor coste y su transparencia; de hecho, resulta útil para los prototipos poder ver qué pasa dentro de ellos para evaluar si hay que cambiar algo. No obstante, para las piezas que se van a fundir en cantidades mayores, el equipo recurre a las propiedades mecánicas avanzadas de la Rigid 10K Resin. "Hemos estado usando la Rigid 10K Resin últimamente, principalmente porque puede soportar mejor el desmoldeo".