Tecnologías de Fabricación Avanzada: Moldeo, Impresión 3D y Procesos Innovadores

Procesos de Fabricación Avanzada: Moldeo y Fabricación Aditiva

Procesos en Molde Cerrado

Los procesos en molde cerrado implican un molde en dos partes que abren y cierran en cada ciclo de producción.

Ventajas:

• Buen acabado en todas las superficies.
• Aumento de la velocidad de producción.
• Mejor control de tolerancias.
• Posibilidad de obtener formas complejas.

Desventajas:

• Coste inicial elevado.

Tipos de Moldeo en Molde Cerrado:

• Moldeo por Compresión: El material se coloca entre las dos partes del molde, se aplica presión, y emplea materiales como SMC (Sheet Molding Compound) y BMC (Bulk Molding Compound).
• Moldeo con Reserva Elástica:
  1. La espuma se coloca en el molde entre dos capas de fibra.
  2. El molde se cierra y comprime la resina contra las capas de fibra.
• Moldeo por Inyección: Se usan termoplásticos o termoestables con fibras cortadas. Es un proceso rentable para producciones grandes.

Procesos de Fabricación de Materiales Compuestos

• Bobinado de Filamentos: Se enrollan fibras continuas impregnadas con resina alrededor de un mandril giratorio con la forma adecuada. La resina cura, y el mandril se pliega y se retira. Se obtienen componentes huecos. Refuerzo: fibra o cintas.
• Pultrusión: Proceso de estirado que produce secciones continuas rectas de sección transversal constante.
  1. Alimentación de filamentos.
  2. Impregnación de resina no curada.
  3. Se obtiene una forma aproximada de la sección transversal deseada.
  4. Se tira de las fibras impregnadas a través de la matriz caliente.
  5. Estirado y cortado.
• Pulformado: Permite obtener piezas largas curvadas con sección transversal variable. La pieza pasa por una mesa giratoria con moldes colocados en su periferia para formar la curvatura y la sección transversal.

Tecnologías de Fabricación Aditiva (Impresión 3D)

Tecnología FDM (Deposición de Material Fundido)

Una cabeza extrusora controlada por robot se mueve en el plano X-Y. Se extruye termoplástico o cera. La capa inicial se deposita sobre una base de espuma. El cabezal sigue una trayectoria programada, extruyendo el filamento a velocidad constante. Cuando se termina una capa, la mesa baja para que se puedan sobreponer las capas siguientes.

Tecnología SLA (Estereolitografía)

Esta tecnología utiliza un depósito con líquido fotoendurecible. El proceso se desarrolla de la siguiente manera:

• El láser se mueve según una trayectoria programada y endurece el fotopolímero.
• Baja la plataforma, y el polímero curado se cubre con otra capa de polímero líquido.
• La pieza se forma por capas individuales.
• El polímero no expuesto al rayo ultravioleta continúa fluido y se puede reutilizar.
• La pieza se produce de abajo hacia arriba, se limpia con ultrasonidos y alcohol.
• Finalmente, se realiza un ciclo de curado final.

Tecnología SLS (Sinterizado Selectivo con Láser)

El cilindro de alimentación suministra polvo al cilindro de fabricación de la pieza mediante un mecanismo de rodillo. La capa de polvo depositada en el cilindro de fabricación es sinterizada por un rayo láser guiado por un sistema de control de programa CAD en 3D. A continuación, se deposita otra capa de polvo y así sucesivamente. Se usan polímeros, metales o cerámicos con aglutinantes adecuados.

Tecnología DLP (Proyección por Máscara)

Las fases de este proceso son:

• Pasos A-C: Creación de la capa con un programa de cálculo. Se imprime su máscara en una lámina de vidrio mediante un proceso de impresión electrostática.
• Paso 1: Se deposita una capa de polímero fotorreactivo en la superficie de trabajo.
• Paso D: Se coloca la fotomáscara sobre la superficie de trabajo. Donde la máscara es transparente, la luz UV cura el polímero.
• Paso 3: La resina no curada se retira.
• Pasos 4-5: Se aplica cera que ocupa las áreas antes ocupadas por el polímero líquido. La cera endurece.
• Paso 6: Mecanización de la capa para obtener el espesor correcto y una buena planitud.

El proceso se repite capa tras capa hasta completar la pieza. Es un proceso rápido pero costoso.

Tecnología de Impresoras 3D (Binder Jetting)

En esta tecnología, la cabeza de impresión expulsa aglutinante inorgánico contra una capa de polvo cerámico o de metal (Al₂O₃, SiC, ZrO₂, SiO₂). El pistón baja. En cada paso, se deposita una capa que endurece con el aglutinante. La cabeza de impresión puede expulsar partículas de 50 µm a una frecuencia de 10.000/s. La cabeza es guiada por un robot de 3 ejes.