Reducción de los plazos y costes de la fundición en arena con la impresión 3D híbrida

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El proceso de fundición en arena ha sufrido cambios dramáticos en los últimos años gracias a los beneficios y ventajas que ofrece la impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva (AM). Tenga la seguridad de que los profesionales de la fundición en arena y las empresas de fundición tradicionales no cerrarán debido a la impresión 3D. En cambio, la fabricación aditiva puede ayudar al proceso tradicional de fundición en arena, haciéndolo más rápido, más rentable y más ágil.

Incluso con el uso de la impresión 3D, la metodología fundamental de fundición en arena sigue siendo prácticamente la misma:

El único paso en este proceso tradicional que cambia como resultado de la impresión 3D es cómo se fabrican la réplica o patrón real y el equipo central.

El método tradicional para fabricar patrones utiliza tecnologías de fabricación sustractiva, como el fresado CNC de formas básicas de metal o plástico. Estos procesos manipulan un bloque de material para darle la forma deseada eliminando selectivamente el material no deseado utilizando máquinas herramienta.

Por el contrario, el proceso de fabricación aditiva comienza desde cero y agrega solo el material necesario, capa por capa, dentro de un volumen o plataforma de construcción. El proceso de tecnología aditiva produce piezas en una amplia gama de polímeros, incluidos termoplásticos estándar, termoestables, resinas cargadas y fotopolímeras, e incluso metales.

Se recomienda la impresión 3D de patrones de fundición en lugar de la fabricación tradicional en ciertos casos de uso:

Existe una amplia cantidad y variedad de tecnologías de impresión 3D que incluyen arenas/metales de chorro aglutinante, láser de lecho de polvo/EBM, polímero/cerámica SLA, extrusión de filamentos y [extrusión de pellets]. Se deben considerar factores como la geometría de la pieza, el tamaño del patrón y los requisitos de material al seleccionar la mejor tecnología para el equipo de patrón de fundición en arena. Una impresora 3D de gran formato cumplirá con los requisitos de mayor tamaño de muchos patrones de fundición en arena. Por ejemplo, la impresión 3D directa alimentada con pellets permite el uso de una amplia gama de materiales con tasas de deposición hasta 10 veces superiores a las de la impresión 3D con filamentos. Además, los costos del material en pellets son hasta 10 veces más bajos que los del filamento, lo que hace que la extrusión de pellets sea una alternativa rentable a las tecnologías sustractivas.

Si bien las tecnologías de impresión 3D aportan ventajas significativas al proceso de fundición por sí solas, existen varias ventajas para las aplicaciones de fundición en arena cuando se combinan aditivos y sustractivos en una plataforma híbrida. Por ejemplo, cada uno de estos métodos clave (extrusión de pellets, extrusión de filamentos y herramientas sustractivas de husillo) tiene ventajas y limitaciones cuando se consideran de forma aislada. Sin embargo, cuando se combinan en una solución de plataforma híbrida, todos los beneficios se pueden obtener sin limitaciones.

Para ayudar a ilustrar la eficacia de una plataforma híbrida para aplicaciones de fundición en arena, podemos explorar un caso de uso del mundo real. Proveedora de Servicios y Suministros Industriales (PSSI) quería emplear la fabricación aditiva para reducir el coste de fabricación de equipos de patrones y al mismo tiempo reducir el tiempo. Su objetivo era reducir el tiempo y el coste en un 50 % manteniendo al mismo tiempo la calidad dimensional del patrón.

Utilizando una plataforma híbrida, en este caso, una impresora 3D de extrusión de pellets Titan, PSSI pudo eliminar el ensamblaje y mecanizado de madera de los equipos típicos de patrones de madera. A diferencia de una máquina CNC, la impresora 3D Titan no requiere mano de obra continua para operar el equipo, lo que permite una fabricación sin luces y reduce el tiempo en más de un 60% (de siete semanas a dos semanas y media) al tiempo que reduce el costo total. Además, el material seleccionado, PETG, no sólo tiene una mayor durabilidad que la madera, sino que también tiene propiedades de bancada equivalentes para el posprocesamiento final. Esto produce una solución más rápida y de menor costo, casi en forma neta, directamente desde la impresora. Alonso Álvarez, director ejecutivo de PSSI, dijo: "La impresión 3D nos ha ayudado a acelerar el proceso de fabricación de nuestros productos debido a la confianza que tenemos en que la impresora 3D funcionará las 24 horas del día, los 7 días de la semana sin necesidad de cuidados especiales durante la impresión".

Completed Pump Component Pattern and Coreboxes (Photo courtesy of Proveedora de Servicios y Suministros Industriales)

Independientemente de la tecnología de fabricación aditiva utilizada para producir patrones de fundición en arena, hay algunos consejos importantes a tener en cuenta.

Al integrar la fabricación aditiva en el proceso de fundición en arena, las fundiciones y los talleres de patrones se están volviendo más ágiles y competitivos, llevando al mercado piezas fundidas de alta calidad más rápido y a un precio más bajo en comparación con los métodos tradicionales.

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