Así es como la impresión 3D está revolucionando la fundición en arena

La fundición en arena tiene una historia que se remonta a miles de años y se ha mantenido prácticamente sin cambios durante ese tiempo. Sin embargo, las cosas están cambiando ahora, gracias a la impresión 3D. Estos son algunos de los resultados de esos esfuerzos.

Ayudando a una empresa bien establecida a mantenerse innovadora

En el mercado altamente competitivo de hoy, incluso las empresas establecidas hace más de un siglo tienen que mejorar continuamente para mantener satisfechos a los clientes y evitar que busquen servicios en otro lugar. D. W. Clark es una empresa de fundición de metales de aleaciones múltiples que implementó la impresión 3D para sus métodos de fundición en arena y obtuvo resultados notables.

Según se informa, la empresa redujo su tiempo de entrega de meses a semanas y eliminó los métodos tradicionales de herramientas y patrones. D. W. Clark usa tecnología de inyección de aglomerante, y el vicepresidente Jeff Burek dio un ejemplo de los plazos potencialmente reducidos.

“ Tenemos un cliente que quería que termináramos de mecanizar un impulsor en dos semanas. Y al no haber hecho funcionar la máquina durante más de un par de construcciones, pudimos diseñar el molde en un par de días, imprimirlo, verter la pieza fundida, tratar térmicamente la pieza fundida y terminar de mecanizar la pieza fundida, todo en dos semanas”.

Otra ventaja de llevar la impresión 3D a la fundición en arena es que reduce los costos asociados con la producción de piezas complejas. La impresora funciona a partir de un archivo digital que los representantes pueden reproducir rápidamente cuando sea necesario. Además, la impresora seleccionada por la empresa utiliza menos arena que los procesos de fundición convencionales. Ese beneficio significa que gasta menos en materiales.

Este estudio de caso es un ejemplo de cómo la fundición en arena puede ayudar a las empresas establecidas desde hace mucho tiempo a mantenerse relevantes y continuar satisfaciendo las necesidades de los clientes mientras obtienen otros beneficios que los ayudan a mantenerse resistentes.

Facilitar la creación de prototipos manteniendo bajos los costos

Aplicar la impresión 3D a la fundición en arena también es una alternativa atractiva cuando las empresas quieren acortar el tiempo de creación de prototipos. GRATZ Engineering es una empresa alemana con varias ubicaciones en todo el país y poco menos de 250 empleados. Descubrió que el uso de la impresión 3D durante los proyectos de fundición en arena era particularmente ventajoso durante la creación de prototipos. La empresa suele depender de la fundición en arena con impresión 3D, así como de la sinterización directa de metal por láser (DLMS).

Andreas Steinbronn, jefe de gestión de piezas, dijo:“La impresión 3D de metal, como la sinterización por láser, siempre es demasiado costosa si la velocidad no es un problema. Si tenemos dos o tres semanas para el prototipo, generalmente preferimos usar una combinación de fundición clásica de metal con moldes de arena impresos en 3D o patrones de fundición de precisión hechos de poli(metacrilato de metilo)”.

Steibronn continuó:“Esto reduce enormemente los costos y, por supuesto, la mayor durabilidad y estabilidad de los componentes también es una ventaja. Los aspectos más prácticos de esto son los grandes volúmenes de construcción y las rápidas velocidades de impresión”.

También hubo una comparación directa de la impresión 3D versus DMLS:“Con los sistemas de impresión por inyección de aglomerante, podemos producir directamente varias variantes de nuestros prototipos, como turbocompresores, en paralelo y anidados unos encima de otros en una misma impresión 3D. proceso, y no solo en un nivel, como es el caso de DMLS.”

Permitiendo a las empresas crear prototipos de nuevos diseños más ligeros y finos

La fundición en arena es un método perpetuamente popular para fabricar piezas metálicas complejas. Además de la eficiencia y la rentabilidad que ofrece, existe un aspecto de reutilización. Cada molde creado con fundición en arena es un artículo de un solo uso. Sin embargo, después de sacar las piezas terminadas de los moldes, las personas pueden reutilizar la mezcla de arena para futuros proyectos de moldeado.

Combinar la fundición en arena con la impresión 3D ofrece otro tipo de sostenibilidad. Permite a los clientes inspeccionar minuciosamente los prototipos y someterlos a pruebas rigurosas antes de que comience la producción, lo que ahorra una cantidad considerable de tiempo y dinero.

Una empresa británica llamada Brooks Crownhill Ltd. (BCP) utiliza fundición en arena 3D para fabricar carcasas para motores eléctricos y piezas de automóviles. Lee Henderson, director de ventas de la empresa, aclaró que la empresa no es ajena a este proceso emergente.

“Hemos estado utilizando la impresión y fundición 3D, o fundición impresa, desde hace bastante tiempo. Las inmensas ventajas son obvias. El proceso es rápido, rentable y ofrece a los diseñadores una enorme libertad creativa. Esto es importante para repensar los componentes establecidos y ahorrar tanto material como sea posible, por ejemplo, mediante la optimización de la topología de los componentes”, dijo Henderson.

Henderson también discutió cómo el uso de la impresión 3D para la fundición en arena permitió a BCP abordar las necesidades emergentes de los clientes. Los clientes demandan cada vez más nuevos diseños más livianos y delgados. Dijo que los procesos convencionales, como el fresado o la extracción de núcleos, no se adaptaban a las geometrías de las piezas de los clientes. Sin embargo, la fundición en arena con impresión 3D sí lo hace. Henderson dijo que muchas personas desconocen los beneficios que pueden brindar la impresión 3D y la fundición en arena. Sin embargo, resultados como estos podrían ayudar a que la opción gane tracción.

Dejar que las fundiciones reutilicen bienes inmuebles

Antes de que la impresión 3D se convirtiera en una opción, las fundiciones no tenían más remedio que dedicar grandes secciones de sus instalaciones a albergar placas de coincidencia estampadas. Esos patrones representan copias de piezas hechas para clientes. Las personas que trabajan en fundiciones dependen de esas placas cada vez que un cliente les pide que vuelvan a crear una pieza. Las filas de esas placas de fósforo a menudo se vuelven tan grandes que las fundiciones pagan a los almacenes para que las conserven.

Sin embargo, dado que la impresión 3D se basa en archivos digitales, las empresas que la utilizan para la fundición en arena pueden minimizar o incluso eliminar la práctica de mantener las placas de coincidencia físicas en el sitio. Howard Rhett trabaja en Viridis3D, una empresa especializada en impresión 3D para fundición en arena. Señaló que la digitalización que ofrece la impresión 3D significa que las empresas ya no necesitan preocuparse por asuntos como el control de la humedad o mantener las plagas fuera de las instalaciones de almacenamiento.
En cambio, pueden almacenar los patrones de uso medio a bajo en una unidad USB. Esa es una opción portátil que elimina muchos de los inconvenientes asociados con los métodos de almacenamiento tradicionales. Si las fundiciones liberan suficiente espacio, podrían usarlo para otros fines, como hacer crecer su negocio y permitir la expansión.

Además, tener los archivos de los clientes en formato digital acelera el tiempo entre que una fundición recibe el pedido de un cliente y los representantes comienzan a trabajar en él. En algunos casos, los trabajadores de fundición pueden verter metal fundido en un molde grande el mismo día que reciben un archivo digital.

Demostrar que el proceso trae múltiples beneficios

Las investigaciones en curso muestran que las personas pueden anticipar numerosas ventajas si deciden utilizar la impresión 3D para la fundición en arena. Una investigación involucró la comparación de la impresión 3D y la fundición en arena convencional al hacer un recipiente de bomba.

El equipo descubrió que el enfoque impreso en 3D tardó solo 26 horas en imprimir las piezas del molde de fundición en arena. Ese es un período de tiempo sustancialmente más corto en comparación con las más de seis semanas que requiere el enfoque tradicional para llegar a ese paso. Además, el recipiente impreso en 3D era aproximadamente 300 micrones más suave que su contraparte. También era casi un 27 % más liviano que el tazón tradicional.

Otro proyecto de investigación comparó las diferencias entre un molde cerámico realizado con impresión 3D y fundición en arena y la técnica tradicional. La opción realizada con impresión 3D fue un 95% más ligera y tuvo un rendimiento metálico optimizado en un 29% en comparación con el molde cerámico colado convencionalmente. Otra diferencia fue que el método tradicional tomó casi el doble de tiempo para la fabricación. Eso se debió a que el equipo tuvo que hacer un patrón de dos partes y alisar su superficie.

La impresión 3D cambia las reglas del juego de la fundición en arena

Estos ejemplos resaltan por qué las personas ven con más frecuencia la impresión 3D como una alternativa atractiva a la fundición en arena tradicional. Todavía no es una práctica generalizada, pero eso podría cambiar pronto. A medida que más empresas experimenten con ella y obtengan resultados impresionantes, otras fundiciones deberían hacer lo mismo y hacer que la técnica sea más común.