Revolución en la Fabricación de Moldes: Impresión 3D en la Industria del Molde

La industria del molde es una de las más transversales, relacionada con todos los ámbitos de la fabricación. En la actualidad, fabricación y molde son altamente dependientes: innumerables componentes se producen por moldeo (inyección, soplado, silicona) o fundición (moldeo en arena, centrifugado, estirado). Sea cual sea la aplicación, el molde mejora eficiencia y rentabilidad garantizando calidad.

El mecanizado CNC es la técnica más común para fabricar moldes. Aunque ofrece resultados muy fiables, también es costoso y lento. Por ello, muchos fabricantes buscan alternativas más eficientes. Fabricar moldes mediante fabricación aditiva por capas (ALM, es decir, impresión 3D o fabricación aditiva) es un método cada vez más atractivo, especialmente porque los moldes se producen típicamente en series pequeñas y tienen formas complejas, lo que los hace idóneos para impresión 3D.

Hoy, la impresión 3D y la variedad de materiales (plásticos, caucho, compuestos, metales, ceras y arenas) han aportado gran comodidad a industrias como automoción, aeroespacial y sanitaria, y muchas empresas integran la impresión 3D en sus cadenas de suministro, incluida la fabricación de moldes. ¿Qué beneficios obtiene la fabricación de moldes de la impresión 3D? De hecho, la tecnología puede aplicarse en los siguientes aspectos:

• Moldeo (soplado, LSR, RTV, EPS, inyección, molde de pulpa, núcleo soluble, molde FRP, etc.)
• Fundición (molde de arena, centrifugado, termoformado, hidróformado de metal, etc.)
• Mecanizado, Montaje y Pruebas (fijaciones de sujeción, fijaciones móviles, fijaciones modulares, etc.)
• Efectores finales de robot (pinzas)

Ventajas de Fabricar Moldes con Impresión 3D

1) Acortar el Ciclo de Fabricación del Molde

La impresión 3D acorta todo el ciclo de desarrollo del producto y se convierte en motor de innovación. Antes, a veces se posponían o abandonaban actualizaciones de diseño por el gran capital necesario para nuevos moldes. Al reducir tiempos de preparación y permitir actualizar rápidamente herramientas de diseño existentes, la impresión 3D permite a las empresas permitirse cambios y mejoras más frecuentes. Hace que el ciclo de diseño del molde siga el ritmo del ciclo de diseño del producto. Además, algunas empresas compran equipos de impresión 3D para fabricar sus propios moldes, acelerando aún más el desarrollo y aumentando flexibilidad/adaptabilidad. Estratégicamente, refuerza la capacidad de defensa de la cadena de suministro para ampliar plazos y reducir riesgo de estancamiento, como recibir moldes inadecuados de proveedores.

2) Reducir Costes de Fabricación

Si el coste actual de impresión 3D en metal supera al de fabricación tradicional, el ahorro es más fácil en plásticos. Los moldes metálicos impresos en 3D son ventajosos económicamente en series pequeñas y discontinuas de piezas finales, porque sus costes fijos son difíciles de amortizar, o para geometrías específicas (optimizadas solo para impresión 3D). En particular, la impresión 3D es rentable cuando los materiales son muy caros y el moldeo tradicional genera altas tasas de desperdicio. Además, la capacidad de producir moldes precisos en pocas horas impacta positivamente en procesos y márgenes. Especialmente cuando la parada de producción y/o el inventario de moldes son costosos.

También hay casos en que el molde debe modificarse tras iniciar la producción. La flexibilidad de la impresión 3D permite a ingenieros probar numerosas iteraciones simultáneamente y reducir costes iniciales de modificaciones de diseño.

3) Mejora del Diseño del Molde Añade Funcionalidad al Producto Final

A menudo, el enfoque metalúrgico especial de la impresión 3D en metal mejora la microestructura y produce piezas completamente densas con propiedades mecánicas o físicas iguales o superiores a las forjadas o fundidas (según tratamiento térmico y orientación de ensayo). La fabricación aditiva ofrece a ingenieros opciones ilimitadas para mejorar el diseño del molde. Cuando la pieza objetivo consta de varios subcomponentes, la impresión 3D permite integrar el diseño y reducir el número de piezas. Esto simplifica el montaje y reduce tolerancias. Además, permite integrar funciones complejas, produciendo piezas finales de alta funcionalidad más rápido y con menos defectos. Por ejemplo, la masa total de una pieza inyectada se ve afectada por la transferencia de calor entre el material inyectado y el fluido refrigerante que circula por el molde. Los canales de refrigeración suelen ser rectos con técnicas convencionales, resultando en enfriamiento más lento y no uniforme. La impresión 3D permite canales de refrigeración de cualquier forma para un enfriamiento más óptimo y uniforme, resultando en piezas de mayor calidad y menores tasas de rechazo. Además, la eliminación de calor más rápida reduce significativamente el tiempo de ciclo de inyección, ya que el enfriamiento suele suponer hasta el 70% del ciclo completo.

4) Herramientas Optimizadas Más Ergonómicas y de Alto Rendimiento

La impresión 3D reduce la barrera para validar nuevas herramientas que cubren necesidades no satisfechas en el proceso de fabricación, permitiendo fabricar más fijaciones móviles y modulares. Tradicionalmente, el diseño de herramientas y dispositivos se usaba el mayor tiempo posible debido al coste y esfuerzo de rediseñarlos y fabricarlos. Con impresión 3D, las empresas pueden renovar cualquier herramienta en cualquier momento, no solo las ya inservibles. Por el poco tiempo y coste inicial, la impresión 3D hace más económico optimizar herramientas para mejor rendimiento marginal. Los técnicos pueden entonces considerar ergonomía al diseñar, mejorando comodidad operativa, reduciendo tiempos de procesamiento y siendo más fáciles de usar y almacenar. Aunque solo reduzca segundos en operaciones de montaje, se acumula. Además, la optimización del diseño de herramientas reduce la tasa de rechazo de piezas.

5) Moldes Personalizados para Lograr Personalización del Producto Final

Ciclos de producción más cortos, creación de geometrías más complejas y capacidad de reducir costes finales permiten a las empresas crear numerosas herramientas personalizadas para fabricar piezas a medida. La impresión 3D de moldes es muy favorable para producción personalizada, como en equipos e industria médica. Ofrece a cirujanos instrumentos personalizados impresos en 3D, como guías y herramientas quirúrgicas que mejoran resultados y reducen tiempo de operación.