Fabricación de moldes sin herramientas, gracias a la tecnología de impresión 3D

Moldes de fundición de arena, rápidos y económicos por manufactura aditiva


La tecnología de impresión 3D comenzó su andadura de éxitos en el sector del automóvil y hoy continúa sus pasos en muchos otros sectores. Cada vez más usuarios disfrutan y valoran las ventajas en términos de tiempo y gastos de este procedimiento, con la fabricación sin herramientas de moldes de arena para la fundición de metal. Además, es una nueva tecnología que no deja de crecer y desarrollarse, lo que supone claras ventajas adicionales.


En este momento la fabricación de piezas de fundición en pequeños lotes vive una coyuntura muy favorable. Si en el pasado la demanda procedía predominantemente de fabricantes y proveedores del sector del automóvil, que recurrían a la impresión 3D para la fabricación de componentes y piezas de fundición de metal en series muy limitadas para ensayos y prototipos, ahora el procedimiento se ha consolidado en otras muchas ramas de la industria. A día de hoy, el procedimiento de impresión 3D ha sumado a las clásicas muchas otras aplicaciones, y se utiliza allí donde se requiere una fabricación rápida y económica de moldes de arena. Los sectores no podían ser más diversos: arquitectura, restauración, aeronáutica... e incluso la fabricación de muebles de diseño.

Impresion 3D Voxeljet

 

La innovación y el carácter puntero de esta tecnología también se hacen patentes en el centro de servicios de Voxeljet technology GmbH. En él se elaboran moldes de arena y núcleos para la fundición de metal de primera categoría y de acuerdo a los requisitos específicos de cada cliente, aplicando siempre los últimos sistemas de impresión 3D. "Nunca habíamos impreso un abanico tan variado de moldes, ni habíamos tenido clientes de sectores tan diversos como hasta ahora," nos dice el Dr. Ingo Ederer, gerente de voxeljet technology GmbH.

Estamos pues ante una tendencia muy positiva que puede atribuirse a dos factores. En primer lugar, el conocimiento de las grandes ventajas básicas del procedimiento de impresión 3D, que se ha extendido rápidamente entre todos los sectores industriales. Por otro lado, el gran crecimiento en el rendimiento de los sistemas de impresión 3D, que ha aumentado también sus opciones de aplicación.

 
Ventajas de la tecnología de impresión 3D
En la fabricación convencional de moldes, ya la elaboración de cajas de molde o núcleos es un proceso que puede llegar a durar varias semanas. Frente a ello, la impresión 3D permite "imprimir" moldes de arena más pequeños en tan solo unas horas. Los moldes se elaboran a partir de datos CAD, de forma totalmente automática y sin la costosa fase de preparación de moldes. Se utiliza ahora el denominado proceso de fabricación por capas, mediante la aplicación de numerosas capas de arena de cuarzo con un grosor de 300 micrómetros. La arena se adhiere de forma selectiva con un fijador a través del cabezal de impresión del sistema. Una vez finalizado el proceso de impresión, solo queda quitar la arena sobrante del molde... ¡y listo!


La tecnología de impresión 3D de Voxeljet permite reducir considerablemente el tiempo de elaboración de prototipos y pequeñas series y amplía la libertad de diseño de los constructores respecto a la elaboración convencional. Las creaciones se ajustan con precisión a la estructura, por lo que ya no habrá que preocuparse por los ángulos de desmoldeo ni los cortes traseros. Incluso los moldes modificados en la fase de ensayo se pueden imprimir sin tener que hacer costosos cambios en las herramientas de forma inmediata a partir de los nuevos datos CAD.


Las técnicas de modelado por capas no solo permiten ahorrar tiempo, sino también dinero. La impresión 3D permite prescindir de herramientas y, por tanto, de los gastos asociados. De esta forma, hasta un determinado tamaño de lote resulta mucho más económica que el procedimiento convencional. "Cuanto menor es el lote, mayor es el ahorro que ofrece la tecnología voxeljet. En función de la complejidad y el tamaño de los moldes, la impresión 3D sigue siendo rentable con lotes de incluso varios cientos de piezas," afirma el Dr. Ingo Ederer.

Avances en el rendimiento de los sistemas de impresión
Los enormes progresos en el rendimiento de los sistemas de impresión han sido decisivos para la mayor aceptación de la tecnología de impresión 3D en todos los sectores. Basta mirar el centro de servicios de Voxeljet para apreciar estos progresos. En este centro solo se utilizan impresoras 3D de fabricación propia, porque voxeljet no solo opera uno de los mayores centros de servicios para la fabricación a demanda de moldes de Europa, sino que también es un fabricante de innovadores sistemas de impresión 3D reconocido a nivel mundial.


"En los últimos años se han dado enormes progresos tanto en la calidad de la impresión como en su velocidad. Gracias a los cabezales de impresión de alto rendimiento de las nuevas máquinas no solo podemos ofrecer resultados extraordinarios, sino una velocidad de impresión cinco veces superior a la ofrecida hace tan solo unos años. Además, con la VX4000 podemos crear moldes del tamaño de un deportivo, algo que hasta hace poco resultaba totalmente inimaginable," señala el Dr. Ederer.

 

Impresion 3D Voxeljet


De hecho, la VX4000 permite fabricar moldes de arena con un volumen de ocho metros cúbicos y un tamaño de 4 x 2 x 1 metros. De esta forma, voxeljet ofrece a sus usuarios opciones insospechadas. El enorme espacio de construcción permite, por un lado, la rápida fabricación de moldes individuales de gran tamaño. Pero además, también permite una producción flexible y rentable de series limitadas.

 

Impresion 3D Voxeljet

Frente a las impresoras estándar de voxeljet, la máquina trabaja a una velocidad 300% superior, con la misma resolución y precisión. Estos resultados son fruto del uso de un cabezal de impresión especialmente ancho. Las ventajas son claras para los usuarios, que se benefician del ahorro resultante tanto en los gastos como en tiempo. La estructura del sistema, con plataformas de construcción que pueden funcionar, de forma alterna, en la estación de procesos, permite la fabricación ininterrumpida para servicios a tres turnos.

 

Impresion 3D Voxeljet


Muebles de diseño con la impresora 3D
Las amplias opciones de diseño que ofrece hoy en día la impresión 3D se hacen más que patentes en la fabricación de muebles de diseño en series limitadas. Este innovador procedimiento permite llevar a cabo espectaculares diseños, con unos gastos de producción muy reducidos. Uno de los ejemplos más claros sería el de la silla Batoidea.


Batoidea (que significa "mantarraya") es el nombre de una silla del conocido diseñador belga Peter Donders (www.morphs.be). El diseño recuerda a una raya moviéndose con elegancia y suavidad en el agua, y es al mismo tiempo ligera, sofisticada y casi etérea. Es una silla de fundición de aluminio, que rompe con todas las convenciones y que hubiera sido muy difícil de fabricar sin la tecnología de impresión 3D (especialmente sus aspectos de rentabilidad).


Peter Donders consiguió hacer realidad sus revolucionarias ideas con el conocido programa de modelado Rhino3D, en el ordenador. Este innovador procedimiento de trabajo supone una gran ventaja, ya que el conjunto de datos CAD necesario para la impresión 3D estaba ya computerizado y disponible nada más terminar el trabajo.


Para fabricar esta silla, con un diseño muy complejo y unas dimensiones más que generosas, se necesitaron en total cinco moldes de arena. Todos ellos fueron elaborados en el centro de servicios de voxeljet en Augsburgo. El mayor de todos ellos medía 1105 x 713 x 382 milímetros. Unas dimensiones más que considerables que, sin embargo, no supusieron problema alguno para las impresoras de alto rendimiento. El proceso de fabricación de la silla planteó ciertos desafíos a la impresión 3D y a la fundición, ya que se trata de una estructura muy fina de aluminio con un largo proceso de tratamiento hasta el lacado final.

 

Impresion 3D Voxeljet

Impresion 3D Voxeljet

 

 

Molde de arena de la silla de diseño "Batoidea"    Fundición de la silla de diseño

 


"Como pioneros de la tecnología de impresión 3D, es fantástico ver cómo este procedimiento cada vez está más consolidado en un mayor número de sectores. Las opciones de aplicación parecen totalmente ilimitadas. La creatividad de nuestros clientes no deja de sorprendernos. Regalos de cumpleaños exclusivos, maquetas de templos reconstruidos, modelos de automóviles y componentes para la competición, muebles de diseño o modelos para la arquitectura... La lista de aplicaciones para la impresión 3D parece inagotable," nos dice el Dr. Ingo Ederer.

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