La Experiencia en Torno-Fresado Mejora el Mecanizado de Precisión de Microengranajes

Amorphology, spin-off de la NASA, lidera la aplicación de materiales avanzados y tecnologías de fabricación para mejorar microengranajes sin lubricación para robótica y otras aplicaciones industriales usando metales «amorfos» como vidrios metálicos a granel.

Estos materiales tienen propiedades avanzadas frente a acero, titanio y aluminio; las patentes de la empresa para varias aleaciones se basan en desarrollar engranajes para espacio y otras aplicaciones de frío extremo.

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El s191H es uno de la familia de centros de torneado-fresado Starrag Bumotec dirigidos a maquinado de precisión de piezas a menudo complejas en una sola sujeción. Fuente: Starrag

Los metales amorfos son aleaciones no cristalinas que cortan y virutean distinto a otros materiales. Para encontrar máquina que produjera sus microengranajes, Amorphology probó con varios proveedores, incluida Starrag, evaluando precisión, tiempos de ciclo y capacidades al cortar aleación relativamente desconocida.

«Buscábamos la mejor máquina para prototipado rápido, corte de insertos de molde y post-procesado», dice Jason Riley, COO de Amorphology. Finalmente eligieron el Bumotec s191H de Starrag.

Tras recibir archivos CAD de microengranajes prototipo y realizar pruebas de mecanizado con herramienta de corte desarrollada por Starrag en sus instalaciones en Suiza y EE. UU., se produjeron varios lotes de muestra.

«Apuntamos a piezas de alta precisión con tolerancias a menudo alrededor de 5 µm en ciertas dimensiones», explica Riley. «La mayor parte de nuestro trabajo es prototipado rápido y lotes bajos, cientos de piezas al mes.

«El Bumotec nos da capacidades de torneado-fresado que no teníamos, y mayor capacidad de producción», añade. «Complementa nuestras capacidades actuales y aporta lo que nos falta».

Ejemplos de microengranajes producidos en el torneado-fresado. Fuente: Starrag

Amorphology destaca que el Bumotec s191H «ofrece propuesta de valor única», ya sea mecanizando piezas unitarias o produciendo cientos de componentes en modo desatendido.

Además de engranajes aeroespaciales, los de Amorphology se usan en cobots, robots y dispositivos médicos. Ejemplo: la mayoría de cobots usan engranajes de onda de tensión — componente principal flexspline, pieza compleja de pared delgada.

El s191H tiene capacidad de barra 65 mm, alimentador de barra y refrigerante alta presión (3 hp), logrando ±2,5 µm en ejes X, Y, Z (rango 410×200×400 mm) gracias a accionamientos lineales y alta estabilidad térmica.

Evolucionado del Bumotec s191, el 191neo ofrece 15 % menos tiempo de cambio de herramienta, 12 % más rápido movimiento de contrahusillo, husillo de fresado mayor par (175 Nm). Plataforma multitarea con husillo B-axis, almacena hasta 90 herramientas. Modelo mostrado en IMTS 2022 mecanizando jaulas espinales de PEEK. Fuente: PM.

Su husillo principal se complementa con contrahusillo que gira en planos horizontal y vertical para rutinas multitarea. Opciones de almacén hasta 90 bolsas, avances rápidos 50 m/min, velocidad husillo 30 000 rpm (opción 40 000) que contribuyen a ciclos rápidos.

Muchas piezas de cobot, robot y médico de Amorphology pueden fundirse o moldearse, pero a veces requieren post-procesado a tolerancias mayores. Starrag Bumotec «se fogueó» diseñando máquinas para relojería suiza, resultando hábiles en microengranajes de alto valor. Amorphology proyecta que el Bumotec s191H mecanizará cajas de cambios micro sin lubricación.

La empresa apreció resultados y en conversaciones con Starrag sobre cooperación, acordaron que Amorphology exhibiría el Bumotec en su instalación de Pasadena, California, para clientes de ambas.

En el centro demo, la máquina produce variedad de piezas: engranajes, insertos de molde, vidrios metálicos a granel y piezas metálicas tradicionales.

Greg Dunkley, VP ingeniería de precisión Starrag Bumotec, dice: «Establecer entorno de laboratorio para mostrar precisión, calidad y capacidades del Bumotec s191H permitirá a ingenieros aeroespaciales y defensa experimentar mecanizado en tiempo real usable en sus operaciones».