Transforme su flujo de trabajo de fresado con mordazas de torno impresas en 3D

El mecanizado moderno enfrenta un cuello de botella claro: exige tiempo y dinero significativos —desde operadores cualificados hasta equipos costosos, y desde configuraciones extensas hasta retrasos en la entrega.

El desafío se intensifica al fabricar utillaje personalizado —fijaciones, plantillas, moldes y patrones. El utillaje tradicionalmente representa el segmento más lento y costoso del mecanizado.

Consume tanto tiempo como capital.

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Consumidor de tiempo

Adquirir un juego de mordazas de fresado personalizadas suele seguir esta secuencia:

1. Diseñar las mordazas en software CAD.

2. Obtener aprobación del diseño.

3. Programar la máquina CNC.

4. Programar la corrida de mecanizado.

5. Fresar las mordazas en la CNC.

6. Esperar finalización.

7. Entregar las mordazas terminadas.

Para cuando las mordazas llegan, cinco profesionales distintos han tocado la pieza: un ingeniero de diseño, un gerente, un programador, un mecanizador y un inspector de calidad.

Cuando la pieza para la que se fabricaron las mordazas evoluciona —de Revisión 1 a Revisión 3— cada cambio dispara un nuevo ciclo de diseño de mordazas, comenzando de nuevo en el paso 1.

Costoso

En volúmenes de producción bajos, los fabricantes either declinan producir o imponen precios premium. El utillaje rara vez genera ingresos; su creación cuesta tiempo de máquina, mano de obra y overhead. Si un juego de mordazas nunca se reutiliza, su coste inicial debe repartirse en la corrida de producción final, inflando el precio de las piezas de uso final.

Fabricación aditiva

La impresión 3D —comúnmente llamada fabricación aditiva— ofrece a los diseñadores libertad sin precedentes y convierte el utillaje de un proceso intensivo en mano de obra a uno rápido y rentable. Para herramientas únicas, la fabricación aditiva puede reducir el coste total a solo gastos de material, como se muestra en la Figura 1.

Al imprimir mordazas inmediatamente después del diseño, la fabricación aditiva elimina la larga cadena de dibujo, programación, programación e inspección. Cuanto más rápido está listo el utillaje, antes se pueden mecanizar piezas que generan ingresos.

Explore nuestra Guía de Diseño de Compuestos

Cómo imprimir mordazas de fresado en 3D

Diseñar mordazas de fresado para impresión 3D se basa en tres elementos centrales: comprensión de la geometría de mordazas de fresado, dominio de CAD y experiencia en Fabricación de Fibra Continua (CFF).

Fabricación de Fibra Continua (CFF)

Las tecnologías aditivas anteriores solo podían imprimir termoplásticos demasiado débiles para entornos CNC. La tecnología CFF de Markforged cambia eso al reforzar piezas con fibras continuas —carbono, Kevlar® o fibra de vidrio— produciendo niveles de resistencia ilustrados en la Figura 2.

Considere la pieza de trabajo con cojinete de aguja en la Figura 3, que requiere fresado frontal. Las mordazas de fresado correspondientes se muestran en la Figura 4.

Dado que las fibras continuas son más resistentes a tracción, la orientación durante la impresión es crítica. Para mordazas que sujetan una pieza, las fuerzas de sujeción actúan como cargas de compresión a lo largo de los puntos de contacto (ver Figura 5). Enrutar fibras concéntricamente alrededor de las paredes externas las coloca en tracción, contrarrestando estas fuerzas de compresión (Figura 6).

Incrustar las mordazas en un torno no solo sujeta la pieza sino que también aprovecha la resistencia al cizallamiento de las capas impresas. Maximizar el contacto superficial con el torno mejora aún más la estabilidad dimensional.

Mordazas de fresado avanzadas para impresión 3D

A continuación, considere un enfoque modular: imprimir solo los inserts de mordaza blanda mientras se usan brutos de metal mecanizado. Como se muestra en la Figura 7, un solo bruto de metal puede acomodar múltiples geometrías de insert, reduciendo drásticamente el esfuerzo de rediseño.

Cuando se requieren mordazas de acero, el mismo concepto modular se aplica. Un bruto de aluminio mecanizado o CFF puede emparejarse con un insert impreso en 3D fabricado en el sistema Metal X de Markforged usando Fabricación Aditiva por Difusión Atómica (ADAM). Con acero inoxidable 17-4PH y acero para herramientas H13 ahora disponibles, Metal X entrega la resistencia necesaria preservando los beneficios de fabricación rápida y conformal.

Al pasar de inventarios voluminosos de utillaje a un sistema intercambiable bajo demanda, las mordazas de fresado modulares representan el futuro de la fabricación. La fabricación aditiva acelera aún más este cambio, haciendo el utillaje más rápido, fácil y asequible.

Cómo imprimir mejor mordazas de torno de fresado

Imprimir mordazas de torno de fresado es sencillo una vez que comprende los fundamentos:

(1) Identifique las fuerzas de sujeción entre la pieza de trabajo y el torno.

(2) Seleccione una orientación de impresión que coloque las fibras en tracción contra esas fuerzas.

(3) Refuerce con fibras continuas alineadas para contrarrestar la compresión.

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