Una empresa de fabricación con metal imprime en 3D sujeciones con guía para soldaduras con la Rigid 10K Resin
Los accesorios para la fabricación como las sujeciones con guía y fijaciones son fundamentales en la metalurgia para garantizar la precisión, la repetibilidad y la eficiencia del trabajo. Sin embargo, fabricar sujeciones con guía y fijaciones con métodos tradicionales puede llevar un par de semanas, costar más de 1000 € y limitar las geometrías del diseño. Red Oak Fabrication es un taller de mecanizado del suroeste de Iowa que utiliza la impresión 3D por estereolitografía (SLA) para fabricar sujeciones personalizadas en horas, por una décima parte del precio del mecanizado CNC y usando geometrías complejas y formas orgánicas.
Red Oak Fabrication fabrica productos de acero, acero inoxidable y aluminio. Están especializados en corte de precisión por plasma, láser y chorro de agua, operaciones de CNC, granallado con acero, revestimientos con polvo, conformado de chapa y soldadura robótica avanzada. La soldadura, principalmente la soldadura por gas inerte de metal (MIG), es una gran parte de su actividad, con 15 estaciones de soldadura manual y tres células de soldadura robótica automatizada.
"La impresión 3D ha abierto un camino intermedio fácil. Puedo pasar del diseño a una sujeción con guía acabada en un par de días, en vez de en un par de meses".
Taylor Smith, director de bocetaje e ingeniería de Red Oak Fabrication
Antes de empezar a imprimir en 3D, Red Oak Fabrication tenía dos métodos para fabricar en sus propias instalaciones sujeciones con guía para soldadura:
- Montar piezas de chapa juntas: fácil y asequible, pero impreciso.
- Mecanizado CNC para fabricar sujeciones con guía metálicas de alta calidad, pero con costes elevados y largos tiempos de espera.
Esto hacía que no pudieran ocuparse de pedidos pequeños y medianos que necesitaran plazos de entrega más rápidos. Para subsanar esta carencia, incorporaron una impresora 3D SLA Form 3L para imprimir en 3D sujeciones con guía y fijaciones precisas y robustas en un día, con un coste y un tiempo hasta un 90 % inferiores al de los métodos anteriores.
Sujeciones con guía y fijaciones rápidas y económicas para la fabricación con metal
Este libro blanco describe una metodología para utilizar impresoras 3D para fabricar sujeciones con guía, fijaciones y otras herramientas para la metalurgia. Casos de estudio reales muestran cómo las impresoras de Formlabs crean herramientas duraderas, precisas y resistentes al calor que rinden bien en entornos exigentes. Destaca cómo las empresas pueden reducir los tiempos de espera y los costes hasta un 90 %, mejorando al mismo tiempo la personalización y la complejidad de las herramientas.
Cómo conseguir formas orgánicas y geometrías complejas
"La sujeción con guía que va sobre un tubo sería casi imposible de mecanizar porque tiene una forma muy orgánica. Fabricar una de otra forma que no fuera la impresión 3D llevaría una eternidad. Si hiciéramos una sujeción con guía de metal, sería de menor calidad y bastante menos fiable, creando más trabajo para el operario. La impresión 3D optimiza el proceso".
Taylor Smith, director de bocetaje e ingeniería de Red Oak Fabrication
El mecanizado CNC puede limitar las geometrías de las sujeciones con guía que se pueden fabricar. En cambio, con la impresión 3D es fácil obtener geometrías orgánicas. La impresión 3D SLA puede utilizarse para crear detalles internos complejos, como canales, socavados y estructuras huecas, y hace posible fabricar diseños precisos e intrincados con grosores de pared de unos 2-3 mm. Además, la estereolitografía es óptima para conseguir detalles precisos y superficies lisas, lo que puede mejorar el rendimiento y reducir los costes.
Esta geometría es compleja, con una forma orgánica que sería difícil de mecanizar. Esta sujeción con guía participó en miles de soldaduras y sigue funcionando, aunque su color ha pasado de blanco a negro con el tiempo, por lo cerca que está de la soldadura.
Sujeciones con guía y fijaciones rápidas y económicas para la fabricación con metal
The Factory Amsterdam (TFA), un taller de mecanizado CNC centrado en la automatización, aprovecha la tecnología SLS de Formlabs para ganar flexibilidad y adaptarse más rápidamente a las necesidades del cliente. Este seminario web describe su método paso a paso, así como ejemplos prácticos con análisis de costes, consideraciones de diseño y buenas prácticas para imprimir en 3D sujeciones con guía, fijaciones y otras herramientas.
Sujeciones con guía para impresión 3D: Una décima parte del coste en días, en lugar de meses
El tiempo que se tarda en diseñar y mecanizar una sujeción con guía es el mismo, independientemente del número de piezas que se vayan a fabricar con ella. A Red Oak Fabrication le llevaría el mismo tiempo y le costaría lo mismo fabricar sujeciones con guía para trabajos pequeños y medianos que para trabajos grandes.
Sin embargo, con la impresión 3D, Red Oak Fabrication descubrió que podía ahorrarse casi el 90 % de los costes y reducir el tiempo de producción de las sujeciones con guía de meses a días. Además, si fuera necesario introducir cambios en el diseño, se podrían aplicar e imprimir fácilmente, sin desperdiciar tiempo y con costes mínimos.
Análisis de costes de la sujeción con guía para soldaduras
| Método alternativo | Impresión 3D in situ | |
|---|---|---|
| Equipamiento | Metal mecanizado mediante CNC in situ | Form 3L, Rigid 10K Resin |
| Coste | ~1000 € | ~100 € |
| Tiempo | Meses | Días* |
*Con la Form 4L, la siguiente generación de la Form 3L, el tiempo de impresión de estas piezas sería de horas en lugar de días. Infórmate acerca de la Form 4L aquí.
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Un material que satisface las exigencias de la producción: la Rigid 10K Resin
Esta sujeción con guía en zigzag suelda 20 barras redondas a lo largo de un tubo y se coloca cerca de la soldadura, de ahí su color negro.
Las operaciones de soldadura suelen alcanzar temperaturas de varios miles de grados centígrados, lo que constituye un entorno difícil para el utillaje polimérico. Por eso, el equipo decidió imprimir con la Rigid 10K Resin, un material reforzado con vidrio que les recomendó Formlabs y que ofrece una temperatura de flexión bajo carga de 238 °C a 0,45 MPa.
Como las sujeciones con guía no están directamente en contacto con la soldadura y el tiempo de procesamiento es de solo unos 10 segundos, las herramientas no se calientan en exceso. Se produce cierto ennegrecimiento en el material blanco, pero no afecta al rendimiento. Sin embargo, en el caso de que se rompa una sujeción con guía, se puede imprimir un recambio en solo unas horas.
El 90 % de la soldadura se hace con acero, más algo de aluminio y acero inoxidable. A diferencia de lo que ocurre con las sujeciones con guía de metal, las salpicaduras de metal fundido procedentes de la soldadura no se adhieren a las sujeciones con guía de plástico impresas en 3D, lo que significa que no hay que limpiar las sujeciones con guía impresas en 3D.
Nota: Para procesos de soldadura de baja temperatura, como la soldadura ultrasónica o la soldadura por puntos, las sujeciones con guía pueden imprimirse en 3D con el Nylon 12 Powder en impresoras 3D de sinterizado selectivo por láser (SLS) de la serie Fuse.
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Sujeciones con guía a la altura de los trabajos
En Red Oak Fabrication, la mayoría de las sujeciones con guía se utilizan más de 1000 veces al mes, y las sujeciones con guía impresas en 3D con la Rigid 10K Resin soportan un uso frecuente.
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. Además, el equipo necesitaba tener la herramienta lista en un día. Después de realizar unas 2000 soldaduras con la sujeción con guía, sigue funcionando, aunque alguno de material ha caído sobre la sujeción por accidente, provocando algunas marcas.
Tapones protectores antes (izquierda) y después (derecha) de su uso. Se colocan dentro de un semiacoplamiento de acero con imanes para proteger la rosca interior mientras se le suelda una tubería. Los tapones protectores evitan que la soldadura y la escoria entren en el semiacoplamiento y estropeen la rosca. Después de realizar unas 3000 soldaduras con esa sujeción, siguen funcionando.
Fijaciones para soldadura personalizadas y rápidas con la impresión 3D
Descubre cómo optimizar tu proceso de utillaje con fijaciones de soldadura rápidas y modulables para acelerar el prototipado rápido y la producción de bajo volumen de piezas metálicas. El coordinador de nuestro taller de mecanizado de I+D comparte métodos y buenas prácticas para la impresión 3D de fijaciones de soldadura, que incluyen recomendaciones de diseño, un estudio de la temperatura de la herramienta, ejemplos prácticos y análisis de costes.
Empieza a imprimir en 3D sujeciones con guía y fijaciones
Imprimir en 3D sujeciones con guía ha ahorrado tiempo y costes a Red Oak Fabrication, al permitirle producir sujeciones con guía con geometrías complejas y formas orgánicas que no podían conseguirse con el mecanizado CNC. El gran volumen de impresión de la impresora 3D SLA Form 3L de Formlabs significa que Red Oak Fabrication puede imprimir sujeciones con guía de gran tamaño en una sola impresión o varias sujeciones con guía pequeñas, de modo que varias estaciones de soldadura puedan empezar a trabajar simultáneamente.
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