Prototipos con ayuda de impresión 3D (artesanía Hi-TEC)

 

PROTOTIPOS CON AYUDA DE IMPRESIÓN 3d (ARTESANIA HI-TECH)


La impresión 3d es un claro ejemplo de estado de la técnica en el que los avances en procesos van por delante de los usos y aplicaciones. Aunque las máquinas son cada día más precisas y capaces de imprimir en nuevos materiales, es en el campo de sus aplicaciones en donde se está produciendo la verdadera revolución.
PIEZA
Cuando nos acercamos a la impresión 3d la pregunta evidente es ¿se pueden hacer piezas válidas para montaje y pruebas funcionales? Pero el día a día nos está demostrando que el buen uso de una buena herramienta nos abre abanicos de posibilidades que antes nunca hubiéramos pensado.
Como ejemplo vamos a presentar una fabricación de prototipos funcionales en chapa embutida.

 

MODELO CAD 3d
Recibimos del cliente un archivo 3d compatible con nuestro software (SolidWorks). En este modelo hacemos un primer estudio de viabilidad teniendo en cuenta el material en el que se va a fabricar (límite elástico, dureza..), así como viabilidad de la embutición por forma (desmoldeable). En este caso se trata de chapa DC01 en 2.5mm de espesor.
Se trata de fabricar tres piezas de muestra y, a continuación, un lote de 150 piezas para pruebas de montaje.

IMPRESIÓN 3d DEL MODELO

En primer lugar, imprimimos en 3d un modelo de la pieza que nos ayudará durante el proceso de pensar la posición necesaria para embutir, así como servir de plantilla de verificación en el ajuste del útil
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Para la impresión del modelo usamos dos materiales. PLA para la pieza y PVA para el soporte. Durante la impresión necesitamos soportes que vayan rellenando las zonas sobre las que presenta voladizos la pieza, ya que la impresora “deposita” el material fundido y necesita una superficie de apoyo. Este soporte se debe diseñar de forma que permita su retirada sin dañar la pieza objetivo.
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DISEÑO PREVIO DE EMBUTICIÓN

La pieza que nos presentan, en caso de fabricación en serie, sería para embutir en varias fases, en útiles con pisado y un proceso de corte final para eliminar excesos de material.
Este proceso requiere varios útiles que supondría un coste excesivo, tanto en dinero como en tiempo.

Modelo extendido para embutición
Modelo extendido para embutición
Comparativa 1
Comparativa 1
Comparativa 2
Comparativa 2

La propuesta que presentamos es hacer un único útil de embutición, sin pisado y recortar la pieza final mediante LASER3d.
Como no podemos disponer de pisado, tenemos que modificar el modelo, para que sea el mismo exceso de chapa el que realice las funciones de frenado. En las ilustraciones aparece el modelo extendido así como la comparativa con el modelo objetivo, donde se puede apreciar la gran cantidad de material sobrante que actúa como freno durante la embutición.

UTIL DE EMBUTIR

Partiendo de este diseño definimos las dos superficies (macho y matriz) del útil, situadas con la orientación necesaria para la embutición.

Superficies generadas para CAM
Superficies generadas para CAM

Con estas superficies se mecaniza en CAM y verificamos forma con ayuda del modelo impreso 3d (a la izquierda en gris)

Matriz de útil de embutición sin pisado.
Matriz de útil de embutición sin pisado.

Después de definir el modelo para embutir, calculamos el desarrollo en plano de la chapa de partida y se corta en LASER.


Se embute la pieza, obteniendo un resultado aceptable que da comienzo al proceso de ajuste, eliminando roces, puliendo radios de embutición y corrigiendo posibles desalineamientos.

PRIMERAS MUESTRAS

El proceso pensado para las 150 piezas del lote es corte final en LASER3d, pero nuestro cliente nos manifiesta su urgencia en disponer lo antes posible de tres prototipos para poder realizar verificaciones y ajustes en sus útiles de montaje.Chapa embutida con plantilla de corte
Para poder cortar estas piezas diseñamos e imprimimos en 3d una “plantilla” que nos permita trazar en la chapa embutida el contorno y la posición de los taladros.

Trazado mediante plantilla
Trazado mediante plantilla
Chapa embutida trazada
Chapa embutida trazada

Posteriormente al trazado procedemos a cortar la silueta mediante una sierra de calar, de forma manual, y a puntear y taladrar los agujeros.

Prototipo cortado artesanalmente
Prototipo cortado artesanalmente

CORTE LASER 3d

El método elegido para cortar las 150 piezas del lote de prototipos será el LASER 3d, por su flexibilidad y rapidez. Para ello partimos del fichero 3d (diseñado en SOLIDWORKS) que hemos usado para el mecanizado del útil y para la impresión 3d

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. En primer lugar se diseña y fabrica un utillaje de posicionamiento que mantenga firmemente inmovil la pieza en una posición que permita el corte de toda su silueta, con los taladros incluidos.

 

 

 

Una vez situada la pieza se procede a verificar el corte dando una pasada de “trazado”

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Una vez verificado mediante la plantilla impresa en 3d que usamos para el trazado de las muestras, se procede al corte.