Cómo se utiliza la impresión 3D en la industria de fabricación de moldes

La industria del molde es una de las industrias de mayor envergadura y tiene relación con todas las áreas de la industria manufacturera. En los tiempos modernos, la fabricación y el molde son muy dependientes, e innumerables componentes de productos se fabrican mediante moldeo (inyección, moldeo por soplado y silicona) o fundición (fundición en molde, refinado e hilado). Independientemente de la aplicación, el molde puede mejorar la eficiencia y las ganancias al tiempo que garantiza la calidad.

El mecanizado CNC es la técnica más común utilizada para fabricar moldes. Aunque proporciona resultados muy fiables, también es muy caro y requiere mucho tiempo. Por lo tanto, muchos fabricantes de moldes también están comenzando a encontrar alternativas más efectivas. La fabricación de moldes a partir de la fabricación de capas aditivas (ALM, es decir, la impresión en 3D o la fabricación aditiva) también es un método más atractivo, especialmente porque los moldes normalmente se producen en lotes pequeños y tienen formas más complejas, lo que los hace muy adecuados para la impresión en 3D.

Hoy en día, la impresión 3D y una variedad de materiales de impresión (plásticos, caucho, compuestos, metales, ceras y arenas) han brindado una gran comodidad a muchas industrias, como la automotriz, aeroespacial y médica y de atención médica, y muchas empresas integran la impresión 3D en su oferta. cadenas, incluida la fabricación de moldes. Entonces, ¿qué beneficios puede obtener la fabricación de moldes de la tecnología de impresión 3D? De hecho, la tecnología de impresión 3D se puede utilizar en los siguientes aspectos de la fabricación de moldes:

Moldeo (moldeo por soplado, LSR, RTV, EPS, moldeo por inyección, molde de pulpa, núcleo de molde soluble, molde de FRP, etc.)

Fundición (Moldeo en Arena, Spinning, termoformado, hidroformado de metales, etc…)

Mecanizado, Montaje y Ensayos (Fijación de Fijación, Mover Fijación, Modular Fijación…)

Efector final del robot (mango)

La fabricación de un molde a partir de la impresión 3D tiene muchas ventajas:

1) Acortar el ciclo de fabricación de moldes        

El molde de impresión 3D acorta todo el ciclo de desarrollo del producto y se convierte en la fuente de innovación impulsora. En el pasado, las empresas a veces optaban por posponer o abandonar las actualizaciones de diseño de productos debido a la gran cantidad de capital necesario para fabricar nuevos moldes. Al reducir los tiempos de configuración de moldes y permitir que las herramientas de diseño existentes se actualicen rápidamente, la impresión 3D permite a las empresas permitirse cambios y mejoras de moldes más frecuentes. Permite que el ciclo de diseño de moldes siga el ritmo del ciclo de diseño de productos. Además, algunas empresas han adquirido equipos de impresión 3D para fabricar sus propios moldes, acelerando aún más el desarrollo de productos y aumentando la flexibilidad/adaptabilidad. Estratégicamente, aumenta la capacidad de las defensas de la cadena de suministro para extender los plazos y desarrollar el riesgo de estancamiento, como obtener moldes inapropiados de los proveedores.

2) Menores costes de fabricación

Si el costo de la impresión 3D de metal actual es más alto que el costo de los procesos tradicionales de fabricación de metal, el ahorro de costos será más fácil en el área del plástico. Los moldes metálicos impresos en 3D son económicamente ventajosos en la producción de series pequeñas y discontinuas de productos finales porque los costos fijos de estos productos son difíciles de amortizar, o para ciertas geometrías específicas (optimizadas solo para impresión 3D) Más ventajas económicas. En particular, la impresión 3D es rentable cuando los materiales utilizados son muy caros y la fabricación de moldes tradicional da como resultado altas tasas de desperdicio de material. Además, la capacidad de la impresión 3D para producir moldes precisos en tan solo unas pocas horas puede tener un impacto positivo en los procesos y márgenes de fabricación. En particular, la impresión 3D es rentable cuando los materiales utilizados son muy caros y la fabricación de moldes tradicional da como resultado altas tasas de desperdicio de material. Especialmente cuando la producción se detiene y/o el inventario de moldes es costoso.

Finalmente, hay momentos en que el molde debe modificarse después del inicio de la producción. La flexibilidad de la impresión 3D permite a los ingenieros probar numerosas iteraciones al mismo tiempo y reducir los costos iniciales asociados con las modificaciones del diseño del molde.

3) La mejora del diseño del molde añade más funcionalidad al producto final.

A menudo, el enfoque metalúrgico especial para la impresión 3D de metal mejora la microestructura del metal y produce una pieza impresa completamente densa con propiedades mecánicas o físicas tan buenas o mejores que las forjadas o fundidas (según el tratamiento térmico y la orientación de la prueba). La fabricación aditiva ofrece a los ingenieros opciones ilimitadas para mejorar el diseño de moldes. Cuando la pieza de destino consta de varios subcomponentes, la impresión 3D tiene la capacidad de integrar el diseño y reducir el número de piezas. Esto simplifica el proceso de ensamblaje del producto y reduce las tolerancias. Además, permite la integración de funciones de productos complejos, lo que permite una producción más rápida de productos finales altamente funcionales y menos defectos de productos. Por ejemplo, la masa total de una pieza moldeada por inyección se ve afectada por las condiciones de transferencia de calor entre el material inyectado y el fluido refrigerante que fluye a través del accesorio. Los canales que dirigen el material de enfriamiento suelen ser rectos si se fabrican con técnicas convencionales, lo que da como resultado un enfriamiento más lento y no uniforme en la pieza moldeada. La impresión 3D permite canales de enfriamiento de cualquier forma para garantizar un enfriamiento más óptimo y uniforme, lo que da como resultado piezas de mayor calidad y tasas de rechazo más bajas. Además, una eliminación de calor más rápida reduce significativamente el tiempo del ciclo de moldeo por inyección, ya que los tiempos de enfriamiento generalmente representan hasta el 70 % de todo el ciclo de inyección.

4) Las herramientas de optimización son más ergonómicas y tienen el rendimiento más bajo        

La impresión 3D reduce la barrera de validar nuevas herramientas que abordan las necesidades no satisfechas en el proceso de fabricación, lo que permite fabricar más accesorios móviles y accesorios. Tradicionalmente, el diseño de herramientas y los dispositivos correspondientes siempre se han utilizado durante el mayor tiempo posible debido al costo y el esfuerzo necesarios para rediseñarlos y fabricarlos. Con la tecnología de impresión 3D, las empresas pueden restaurar cualquier herramienta en cualquier momento, no solo aquellas que ya se desecharon y no cumplen con los requisitos. Debido a la pequeña cantidad de tiempo y costo inicial requerido, la impresión 3D hace que sea más económico optimizar las herramientas para un mejor rendimiento marginal. Los técnicos pueden entonces pensar más en la ergonomía al diseñar para mejorar su comodidad operativa, reducir el tiempo de procesamiento y ser más fácil de usar y almacenar. Aunque esto solo puede reducir el tiempo de operación de montaje de unos pocos segundos, pero no puede soportar mucho. Además, la optimización del diseño de herramientas también puede reducir la tasa de rechazo de piezas.

5) Molde personalizado para ayudar a lograr la personalización del producto final        

Los ciclos de producción más cortos, la creación de geometrías más complejas y la capacidad de reducir los costos finales de fabricación permiten a las empresas crear una gran cantidad de herramientas personalizadas para respaldar la fabricación de piezas personalizadas. El molde de impresión 3D es muy propicio para la producción personalizada, como equipos médicos e industria médica. Ofrece a los cirujanos instrumentos impresos en 3D personalizados, como guías quirúrgicas y herramientas que les permiten mejorar los resultados quirúrgicos y reducir el tiempo de operación.