Aplicación de fabricación aditiva, MATSUURA

Los mejores en el trasfondo

No se oyen ni se ven cuando se están usando. Y sin embargo son auténticos maestros cuando se trata de reducir los tiempos de preparación. El sistema de sujeción de punto cero Zero-Point de AMF. Permite reducir los tiempos de preparación hasta en un 90 por ciento. Esto ha convencido también a los responsables de MATSUURA. Para sus revolucionarias máquinas híbridas, que combinan procesos aditivos y sustractivos, el sistema Zero-Point de AMF procura que todo transcurra rápidamente y sin problemas y que se ajuste la rentabilidad.

"El sistema Zero-Point de AMF dota a los procesos de preparación en las instalaciones de nuestra serie Lumex de precisión de repetición, de seguridad de proceso y de la máxima rentabilidad", subraya Holger Herrmann, director de tecnología de aplicaciones AM Technology en MATSUURA Europe GmbH, en Wiesbaden. Con ello, los expertos en sujeción de AMF (Andreas Maier Fellbach) vuelven a mostrar que están en la vanguardia del desarrollo con sus módulos de sujeción desarrollados especialmente para la fabricación aditiva. Principalmente, porque las instalaciones Lumex no son máquinas convencionales para la fabricación aditiva, si se puede decir esto en absoluto para una tecnología tan joven.

Aditivo y sustractivo combinado en una máquina

Con las instalaciones híbridas de fabricación aditiva de la serie Lumex, MATSUURA aúna en una máquina el sinterizado selectivo por láser (SLS) y el fresado de alta velocidad (HSM). Mediante la combinación de sinterizado por láser y fresado de alta velocidad se pueden mecanizar completamente componentes en una máquina. Solo en caso de requisitos especiales se necesitan además procesos de mecanizado subsiguiente mediante otros procesos de mecanizado en otras máquinas. El sistema Zero-Point de AMF aporta las mejores condiciones para ambos mundos de fabricación.

Con el procedimiento único hasta ahora, que ofrece MATSUURA en dos máquinas Lumex, el polvo metálico se lleva a una cualquier forma tridimensional mediante la fusión selectiva por láser en el lecho de polvo. El galvanómetro de espejo lleva exactamente al punto previsto al láser de fibra, en función de la versión de la máquina, de 500 o 1000 vatios de potencia. Tras cada paso, el rascador distribuye el polvo metálico nuevamente sobre la mesa de la máquina desplazada hacia abajo. Hasta aquí, esto es un procedimiento de impresión en 3D como se conoce. Pero tras diez capas de polvo con un espesor de 50 µm cada una sucede lo especial. La placa base o de sustrato no vuelve a descender para que el recubridor pueda aplicar la siguiente capa de polvo, sino que primero permanece quieta.

El cabezal de la fresadora viene "de las profundidades"

Entonces emerge como de la nada el cabezal de la fresadora, cuyo husillo de alto rendimiento acelera la fresa hasta 45.000 rpm. Recorre los contornos exteriores y desbasta por ejemplo con una fresa redonda R2 una parte de la sobremedida. "Aquí todavía no se puede fresar a la medida final, ya que el material caliente aún se está enfriando y, por consiguiente, aún cambia la geometría", explica Herrmann. Este proceso se repite cada diez capas generadas por el láser. Por ello, el cambiador de herramientas tiene preparadas 20 herramientas. Entre ellas, fresas desbastadoras para el desbastado del excedente de mecanizado generado por la fusión por láser. Después de tres veces diez capas, es decir, tras 1,5 mm, en los puntos en los que el componente se haya enfriado algo, se realiza el contorno final con el utensilio de acabado. "Frente al simple proceso de AM, aquí conseguimos mayor precisión, especialmente en los puntos que posteriormente son difícilmente accesibles o inaccesibles", asegura Herrmann. Se alcanza hasta 0,005 mm y hasta Rz 3,5 µm frente a 0,05 mm y Rz 25 µm. No se puede apreciar exhaustivamente todo lo que es posible además gracias a las ideales posibilidades de diseño, por ejemplo, de canales de refrigeración en la construcción de herramienta y de moldes. Así, en la mayoría de los casos, el componente puede ser habilitado al final de los procesos ya mecanizado con la placa base de los módulos de sujeción de punto cero de AMF.

Rendimiento invisible de la tecnología de sujeción en el trasfondo

Hasta aquí han llegado los procesos visibles en la zona superior de la mesa de la máquina. Lo que sucede mientras tanto en el trasfondo, permanece oculto al observador, pero no es menos decisivo. Los módulos de sujeción de punto cero de AMF especialmente adaptados para la fabricación aditiva cumplen los requisitos especiales y aceleran los procesos de preparación que se presenten. Aquí se emplean procedimientos y materiales seleccionados cuidadosamente para que los módulos de sujeción de punto cero hagan frente a las condiciones parcialmente adversas.

Así, durante los procesos de impresión en 3D predominan temperaturas muy elevadas. En el punto de fusión del metal en el lecho de polvo hay 1400° C. Incluso cuando los módulos de sujeción están bajo una placa de 30 milímetros de grosor, se llegan ahí a temperaturas de hasta 150° C y más. AMF utiliza por ello juntas y medios que lo soporten. Para que la seguridad del proceso y la precisión de repetición tampoco sufran con las oscilaciones de temperatura del continuo calentamiento y enfriamiento, la empresa de Fellbach selecciona cuidadosamente los materiales y procedimientos. Solo así los módulos de sujeción de punto cero pueden cumplir los requisitos. Las superficies endurecidas son solo un ejemplo de ello. Además tienen que cumplir los requisitos habituales de los procedimientos de fabricación sustractivos. "Pero esto naturalmente no es ningún problema", afirma Manuel Nau, director de ventas en AMF, "ya que procedemos de ahí"

Sujeción directa de piezas: La placa base es parte del producto

En los modelos Lumex de MATSUURA se utilizan módulos de sujeción integrables K5.3 de AMF para la fabricación aditiva. Se abren neumáticamente con una presión de servicio a partir de 5 bar, disponible en cualquier nave de fabricación, y solo con una conexión. Cinco módulos alojan los pernos de sujeción, que están colocados debajo de la placa base de 3D. Esto es casi una sujeción directa de piezas. "Pues nuestros clientes de la construcción de herramienta y de moldes posteriormente ya no separan la placa base del producto 3D elaborado", subraya Herrmann y alude como razón una deformación posterior de los moldes generalmente endurecidos.

Los módulos de sujeción integrables K5.3 realizan fuerzas de inserción de 1,5 kN y fuerzas de sujeción de 13 kN. Se bloquea mediante fuerza elástica, de manera que, después de abrir e introducir los pernos de sujeción, los conductos de presión se pueden soltar en cualquier momento. Gracias al contorno óptimo del perno de sujeción, se garantiza una extensión y repliegue sin ladeos y, por consiguiente, el bloqueo seguro de los módulos de sujeción, incluso si la placa se ha colocado ligeramente inclinada. El soplado opcional integrado de los módulos de sujeción, así como un control de la producción para consultas en el marco de procesos automatizados, no están montados en las instalaciones Lumex, pero se pueden suministrar de fábrica en AMF.
Sin embargo, de ningún modo MATSUURA pretende renunciar a la rapidez en la preparación que alcanza con el sistema Zero-Point de AMF. Herrmann explica además porqué: "Mientras que el tiempo de fabricación por ejemplo en herramientas de moldeo por inyección es hasta un 65 por ciento más breve, ofrecemos a nuestros clientes de Lumex con el procedimiento híbrido una enorme ventaja económica. El sistema Zero-Point de AMF ofrece aquí un complemento óptimo para muchas aplicaciones, que contribuye a la rentabilidad del proceso completo." Antes de que el ingeniero de ventas de AMF, conocido desde hace mucho en MATSUURA, hubiese propuesto la solución del punto cero, se sujetaba con la poco práctica tecnología convencional. Se atornillaba la placa base con cuatro tornillos sobre la mesa de la máquina y cada vez se alineaba con un reloj de medición y se colocaba a medida con un palpador de punto cero. Este costoso proceso de medición se tenía que volver a realizar para cada componente. "Con el sistema Zero-Point de AMF el tiempo de preparación se puede reducir a una décima parte", se congratula Herrmann.

La tecnología de sujeción marca una ventaja económica

Y también para el director comercial de MATSUURA, Günter Brunn, el equipamiento de las máquinas Lumex con el sistema Zero-Point de AMF es una cuestión consecuente. "Mediante los rapidísimos procesos de preparación señalamos a nuestros clientes ya en la sujeción que se mueven entre los mejores con nuestras instalaciones Lumex y que están en ventaja económica." Para Manuel Nau no supone un problema que una parte de los mejores trabaje en el trasfondo y no se vea la mayor parte del tiempo. "Conocemos los potenciales de nuestra tecnología de sujeción de punto cero precisamente también en el difícil entorno de la fabricación aditiva. Aquí nos gusta convencer por el imbatible ahorro de tiempo."