Introducción a la impresión 3D para moldeado en arena

Una de las aplicaciones más efectivas de la impresión 3D en el mundo industrial ha sido el moldeo por inyección, donde el uso de moldes impresos ha ayudado a reducir el costo de materiales, agilizar los flujos de trabajo y mantener una calidad constante. Sin embargo, no es la única tecnología de fabricación en la que la impresión 3D ofrece oportunidades para nuevas mejoras y mejoras. Como parte de un impulso continuo para optimizar y mejorar sus procesos de producción, las fundiciones con visión de futuro están combinando la impresión 3D con la fundición en arena.

¿Qué es la fundición en arena?

La fundición en arena es el proceso de fundición de metal fundido utilizando moldes a base de arena. Para empezar, la arena está contenida dentro de un marco (al que los profesionales denominan "matraz"), después del cual las cavidades para el molde y las puertas a través de las cuales se verterá el metal, se imprimen mediante patrones. Las dos mitades del molde se colocan juntas y se lleva a cabo la fundición. Una vez que el metal se ha enfriado, es simplemente cuestión de romper la arena y realizar cualquier limpieza y / o posprocesamiento que necesite la pieza terminada.

La arena en sí es un material especializado, denominado "arena verde", que combina sílice, cromita o circón con agua, arcilla y antracita. El nombre se refiere al hecho de que se usa en su etapa verde, es decir, húmedo, en lugar de configurarse antes del lanzamiento.

La fundición en arena es una forma rentable y versátil de entregar piezas metálicas tanto para la creación de prototipos como para la producción, especialmente cuando el proceso está automatizado, como lo han hecho con éxito varios fabricantes. Los materiales que se pueden fundir de esta manera incluyen:

• Aluminio
• Latón
• Magnesio
• Hierro
• Acero

También se puede utilizar una amplia gama de aleaciones con gran efecto.

¿Dónde entra en juego la impresión 3D?

Al igual que con el moldeo por inyección, los patrones utilizados en la fundición en arena son bastante costosos y su producción requiere mucho tiempo (particularmente si se emplea el mecanizado CNC), y tienen una vida útil limitada. La impresión 3D elimina estas dificultades, lo que permite diseñar patrones y sistemas de compuerta utilizando software CAD, y luego imprimirlos cuando se necesiten, a un costo significativamente reducido. Esto ha permitido que las fundiciones comiencen a implementar moldes en arena a mayor escala para piezas de producción.

Además de eliminar la necesidad de almacenar piezas, la impresión 3D permite un nivel de detalle y complejidad que sería muy difícil de lograr de otra manera. Para mejorar aún más esto, los patrones y puertas impresos en termoplástico se pueden recubrir durante el posprocesamiento, para mejorar su resistencia al calor y la abrasión por arena y mejorar la precisión general de las piezas terminadas.

Además, la flexibilidad de la impresión 3D como herramienta para la creación rápida de prototipos es evidente en las aplicaciones de fundición en arena. Por lo general, el tiempo y el costo involucrados en la creación de patrones ha limitado el número de iteraciones por las que puede pasar una pieza moldeada en arena durante la etapa de creación de prototipos. Una vez que la impresión 3D ha minimizado el estrés y los gastos involucrados en la creación de patrones, las fundiciones pueden adoptar un enfoque mucho más ágil para la creación de prototipos, probando múltiples iteraciones de una pieza y asegurando que cualquier error pueda rectificarse antes de que comience la producción.

En términos de tecnologías de impresión, la impresión FDM y polyjet han demostrado ser muy eficaces para proyectos de fundición en arena, como han demostrado empresas como Stratasys. También han entrado en el mercado varias impresoras diseñadas específicamente para aplicaciones de fundición en arena, como la S-Max de Ex-One. Estas máquinas están diseñadas para operar en los rápidos cambios de temperatura que tienen lugar en las fundiciones, sin ningún efecto perjudicial sobre la calidad o funcionalidad de las piezas que entregan.

Las tecnologías complementarias ofrecen procesos de producción más eficientes

Diríamos que hay lecciones que aprender de las fundiciones que han incorporado con éxito la impresión 3D en sus flujos de trabajo de las que cualquier fabricante podría beneficiarse. La fundición en arena y la impresión 3D son tecnologías verdaderamente complementarias, ya que cuando se utilizan juntas, se mejoran sus respectivas ventajas y se superan sus limitaciones.

Sobre la base de lo que ya se ha logrado, la impresión 3D parece estar destinada a convertirse en una parte indispensable de los kits de herramientas de las fundiciones.