Los componentes metálicos son muy valorados por su durabilidad, resistencia, fiabilidad y resistencia al desgaste y a las altas temperaturas. El trabajo del metal es un elemento fundamental en la fabricación mundial y desempeña un papel crucial en sectores de uso final como la automoción, la industria aeroespacial, la construcción, la energía y los bienes de consumo. La necesidad de precisión, eficiencia y escalabilidad ha impulsado la evolución de las herramientas y técnicas.

El mecanizado, la soldadura, el conformado y la fundición son formas habituales de producir componentes metálicos. Cada proceso requiere herramientas especializadas para mantener el metal en su sitio a pesar de las altas fuerzas, el calor o la exposición a productos químicos y garantizar la precisión, la seguridad y la replicabilidad en la producción.

• Los útiles ayudan a guiar las herramientas de corte para garantizar cortes uniformes y precisos.
• Los dispositivos de fijación mantienen las piezas de trabajo firmemente en su sitio durante el mecanizado o la soldadura para evitar movimientos que puedan provocar errores.

Los métodos tradicionales de fabricación de herramientas, como el mecanizado CNC, la fundición o el montaje manual, requieren mucho tiempo y son caros. Las tecnologías de impresión 3D, como la estereolitografía (SLA) y el sinterizado selectivo por láser (SLS), ofrecen una alternativa más rápida y rentable para fabricar utillaje, sujeciones y herramientas para el trabajo del metal.

Este artículo de asistencia se centra en las herramientas y fijaciones impresas en 3D para trabajar con piezas metálicas para soldadura y mecanizado. Si necesitas más información sobre otras herramientas impresas en 3D, consulta el artículo de asistencia correspondiente:

• Plantillas, fijaciones y ayudas al fabricación para el montaje, las inspecciones, las piezas de recambio, etc.
• Matrices para conformado de chapa metálica
• Modelos para fundición a la cera perdida industrial
• Moldes para moldeo por inyección, moldeo de silicona, moldeo por soplado y termoformado

Formlabs ofrece materiales robustos para el trabajo del metal. Sin embargo, las recomendaciones difieren en función de los casos de uso.

Útiles de mecanizado

El mecanizado es un proceso de fabricación sustractiva que elimina material de una pieza de trabajo utilizando herramientas como tornos y fresadoras para producir componentes de precisión. Los útiles y fijaciones sujetan con seguridad las piezas de trabajo y garantizan una alineación precisa durante el mecanizado.

Los requisitos técnicos de estas sujeciones con guía incluyen una gran rigidez para soportar las fuerzas de corte, dimensiones precisas para mantener la alineación, estabilidad térmica para resistir la distorsión provocada por el calor generado durante el mecanizado, amortiguación de las vibraciones y resistencia a los refrigerantes, fluidos de corte y agentes de limpieza que circulan por el interior de las máquinas.

Formlabs recomienda encarecidamente imprimir útiles de mecanizado con el Nylon 12 Powder en las impresoras de la serie Fuse debido a su resistencia química. Otros beneficios son:

• Alta resistencia a la rotura por tracción (50 MPa)
• Más adecuada para conjuntos complejos y piezas duraderas
• Las piezas impresas con el Nylon 12 Powder absorben poca humedad y son resistentes a la luz, el calor, los productos químicos y los disolventes de refrigeración.

Accesorios de soldadura

La soldadura es un proceso de fabricación que une materiales aplicando calor y presión para crear uniones resistentes. Los útiles y las fijaciones son esenciales para colocar con precisión las piezas de trabajo y mantener la alineación durante la soldadura.

Los requisitos técnicos para estos útiles incluyen una alta resistencia al calor, rigidez y durabilidad para soportar ciclos repetidos sin deformarse. La precisión de la alineación y la facilidad de sujeción son esenciales para obtener soldaduras precisas y repetibles, mientras que los elementos de seguridad y la accesibilidad son fundamentales para la protección de los operarios.

Formlabs recomienda imprimir los accesorios de soldadura con la Rigid 10K Resin en las impresoras de la serie Form debido a su alta resistencia a la temperatura.

Digitaliza los diseños de utillaje existentes con ingeniería inversa para pasarlos a un inventario digital o para identificar las necesidades de utillaje y diseñar nuevos archivos de herramientas. Al diseñar una guía o un soporte impresos en 3D, hay varias consideraciones de diseño clave que difieren de las herramientas metálicas mecanizadas tradicionales, lo que permite crear características únicas que solo son posibles con la fabricación aditiva:

• Aprovecha las geometrías complejas y crea detalles internos intrincados, como canales, socavados y estructuras huecas.
• Crea útiles ligeros con estructuras de celosía o panal para reducir el peso sin sacrificar la resistencia.
• Diseña con un grosor de pared de 2-3 mm.
• Integra elementos como abrazaderas, localizadores y guías en una sola pieza para simplificar el diseño y reducir la necesidad de componentes ensamblados.
• Incorpora filetes lisos con radios de 1-2 mm en los puntos de tensión para reforzarlos.
• Añade características ergonómicas, como agarres personalizados o bordes contorneados, directamente en los diseños.
• Diseña sujeciones y fijaciones modulares que se puedan personalizar o actualizar fácilmente.
• Simplifica el montaje con diseños de una sola pieza.

Sigue las buenas prácticas de Formlabs para la orientación de los modelos.

Cuando imprimas en una impresora SLA, orienta las piezas para minimizar los soportes en las superficies funcionales y refuerza las paredes según sea necesario.

Sigue las buenas prácticas de Formlabs para el lavado y el poscurado de las impresiones. Consulta los artículos individuales de cada material para ver instrucciones específicas de lavado y curado. Considera la posibilidad de realizar un posacabado adicional para aumentar la resistencia, la durabilidad y la experiencia del usuario, como el galvanizado o el recubrimiento para las piezas impresas mediante SLA o el granallado para las piezas impresas mediante SLS.

• Inspecciona la pieza impresa comparándola con el modelo CAD original. Utiliza un calibre, un micrómetro u otro equipo de metrología para validar.
• Pon a prueba el rendimiento funcional de la fijación. Cuando la pieza se coloque en la fijación, presta mucha atención a si se asienta bien contra las superficies y soportes de posicionamiento. Una fijación correctamente diseñada y construida servirá de soporte para la pieza y eliminará cualquier movimiento en cuanto se aplique la fuerza de sujeción.
• Para procesos con fuerzas de funcionamiento más elevadas, como el mecanizado, calcula los requisitos de sujeción en función de los avances y las velocidades, la potencia de la máquina y el material seleccionado, así como de la seguridad.

Las sujeciones con guía y fijaciones impresas en 3D proporcionan una solución práctica a los retos del utillaje tradicional en la metalurgia. Hacen posible una fabricación más rápida, costes reducidos y mayor flexibilidad de diseño. Esto es especialmente beneficioso para las herramientas personalizadas en procesos como el mecanizado y la soldadura, donde la precisión y la durabilidad son fundamentales. Se recomienda especialmente para:

• Pequeñas y medianas series de producción de alrededor de 1000 piezas por sujeción o 3000 soldaduras por fijación
• Herramientas personalizadas precisas y duraderas para configuraciones de varias piezas o geometrías irregulares
• Opción de fabricación rentable y muy flexible

Algunas limitaciones son:

• Las piezas impresas por SLA muestran desgaste con el tiempo
• No son tan duraderas como las sujeciones o fijaciones metálicas. Considera la posibilidad de recubrir o sellar las piezas impresas para prolongar su vida útil.

• Reduce los costes y los plazos de entrega en el trabajo del metal con útiles y fijaciones bajo demandaInforme técnico
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