Elevando el control de calidad: Utillaje impreso en 3D mejora la precisión de fabricación

Los utillajes y fijaciones bien diseñados impulsan una producción eficiente y ajustada, sin embargo el esfuerzo de ingeniería requerido puede convertirse en cuello de botella para operaciones pequeñas. Markforged demuestra cómo sus impresoras Mark Two pueden transformar el control de calidad creando utillajes de alto rendimiento impresos en 3D.

Cada impresora Markforged está respaldada por un riguroso proceso de control de calidad que verifica que cada subsistema cumple nuestros estándares de ingeniería de precisión. Aunque esta prueba exhaustiva garantiza fiabilidad, también añade tiempo al ciclo de fabricación, limitando nuestra capacidad de responder rápidamente a cambios en la demanda. Como empresa en rápido crecimiento, la agilidad es esencial. Por eso adoptamos un enfoque equilibrado: validar subsistemas eficientemente e invertir esfuerzo de ingeniería solo donde aporta mayor retorno. Imprimir en 3D nuestros utillajes y fijaciones nos permite prototipar, testear y desplegar mejoras a una fracción del coste y tiempo del mecanizado tradicional.

Un ejemplo destacado es nuestro utillaje de calibración de precarga del extrusor de nailon. El extrusor es un componente central de la fabricación por deposición de filamento fundido (FFF). Para una visión concisa de la mecánica del extrusor, consulte la guía detallada de RepRap Squad.

La calidad de impresión consistente depende de que el "sistema de pellizco" de cada extrusor aplique una fuerza dentro de nuestra tolerancia. Esa fuerza proviene de un par de muelles cuya precarga puede ajustarse. Inicialmente, calibrábamos los extrusores al final del ensamblaje usando un utillaje diseñado por Phillip, ingeniero mecánico especializado en instrumentación de máquinas. El utillaje, construido con piezas cortadas por chorro de agua y mecanizadas, tenía un plazo de dos semanas, requería modificaciones in situ y a menudo necesitaba retrabajo en nuestro centro de mecanizado CNC interno. Además, la mayoría de extrusores de nuestro proveedor necesitaban ajuste, y medirlos in situ en la impresora montada era engorroso y ralentizaba la producción. Decidimos crear una fijación que permitiera testar rápidamente un lote de extrusores recién recibidos manteniendo los tornillos de ajuste accesibles.

Los objetivos clave de diseño fueron: 1) herramienta de validación ex-situ rápida que permita a operadores calibrar lotes enteros; 2) mecanismo poka-yoke para que el extrusor encaje en una sola orientación, evitando calibraciones erróneas; 3) huella compacta de 30×30 cm apta para nuestra planta de fabricación.

Bennett, otro de nuestros ingenieros mecánicos, entregó el utillaje final. El sistema gira en torno a un medidor de fuerza Omega DFG35. El extrusor se desliza en un receptáculo; una rueda tensora flotante accionada por muelle dirige la fuerza sobre la sonda del medidor. Este está montado sobre un rail lineal, permitiendo movimiento libre junto al eje de la rueda tensora. Un tornillo de pulgar con cabeza flotante, roscado en una inserción de latón fundida, presiona el medidor contra la rueda tensora sin introducir par.

Bennett incorporó varias características específicas de impresión 3D. Usando nuestra técnica de "rayado de fibra", añadió refuerzo de fibra cada 20–40 capas, produciendo una pieza excepcionalmente fuerte y eficiente en material. El receptáculo del extrusor se imprimió como una sola pieza —geometría que habría requerido múltiples configuraciones CNC costosas.

Hoy, el utillaje está en nuestra planta de fabricación, permitiendo un flujo de trabajo de control de calidad optimizado que ahorra tiempo de técnicos y nos permite entregar más impresoras Mark Two a clientes.