Estampado explicado: Tipos, procesos y aplicaciones

¿Qué es el estampado?

El estampado o prensado es un proceso de fabricación que convierte láminas metálicas planas en formas finales. En este proceso, una lámina plana de metal —ya sea en forma de chapa o de bobina— se coloca en una prensa de estampado donde una herramienta y una matriz forman el metal en la forma deseada.

El estampado abarca diversos procesos de conformado de chapa metálica, como punzonado con prensa mecánica o de estampado, corte, repujado, doblado, ribeteado y acuñado.

Puede ser un proceso de un solo paso donde cada carrera de la prensa crea la forma deseada, o realizarse mediante una serie de pasos. Generalmente se realiza en chapa metálica, aunque también puede usarse en otros materiales como el poliestireno.

Los troqueles progresivos se alimentan habitualmente de una bobina de acero: un desenrollador desenrolla la bobina, un enderezador la alisa y un alimentador avanza el material hacia la prensa y los troqueles a una longitud de avance predeterminada. Según la complejidad de la pieza, se determina el número de estaciones del troquel.

El estampado suele realizarse en chapas metálicas en frío. Consulte Forja para operaciones de conformado en caliente.

Breve historia

Se cree que las primeras monedas surgieron en el siglo VII a.C., acuñadas por los lidios en la actual Turquía. El martillado de monedas fue el método principal de producción hasta 1550. Marx Schwab en Alemania desarrolló un nuevo proceso de estampado en el que hasta 12 hombres giraban una gran rueda para prensar metal en monedas. El proceso de punzonado se innovó aún más en la década de 1880.

Las piezas estampadas se usaron en bicicletas de producción masiva en la década de 1880. El estampado sustituyó a la forja en matriz y al mecanizado, reduciendo enormemente los costes. Aunque no eran tan resistentes como las piezas forjadas, tenían calidad suficiente.

En 1890, se importaron piezas de bicicleta estampadas de Alemania a EE. UU. Las empresas estadounidenses comenzaron a fabricar sus propias prensas de estampado con fabricantes de máquinas herramienta locales. Mediante I+D, Western Wheel logró estampar la mayoría de las piezas de bicicleta.

Varios fabricantes de automóviles adoptaron el estampado de piezas. Henry Ford desafió las recomendaciones de sus ingenieros de usar piezas estampadas, pero cuando su empresa no pudo satisfacer la demanda con forja en matriz, Ford se vio obligado a usar piezas estampadas.

En la historia del estampado, forja y embutición, las prensas de todo tipo son la columna vertebral de la fabricación metálica. Los procesos mejoran moviendo más metal en una sola carrera. Las prensas y dispositivos de automatización interconectados aumentan las tasas de producción, reducen costes laborales y proporcionan más seguridad a los trabajadores.

En el entorno actual de estampado metálico, controles como I-PRESS con Connected Enterprise pueden registrar histórico, enviar informes, o el control I-PRESS & Automation puede verse desde dispositivos remotos o móviles. Una nueva tendencia en la recopilación de información sobre la producción actual para datos históricos.

Tipos de estampado metálico

Existen tres tipos principales de técnicas de estampado metálico: progresivo, de cuatro deslizadores y de embutición profunda.

1. Estampado con troquel progresivo

El estampado con troquel progresivo cuenta con varias estaciones, cada una con una función única.

Primero, la tira de metal se alimenta a través de una prensa de estampado progresivo. La tira se desenrolla constantemente de una bobina hacia la prensa de troqueles, donde cada estación realiza un corte, punzonado o doblado diferente. Las acciones de cada estación sucesiva se suman al trabajo de las anteriores, resultando en una pieza terminada.

Un fabricante podría tener que cambiar repetidamente el troquel en una sola prensa u ocupar varias prensas, cada una realizando una acción necesaria para completar la pieza. Incluso usando múltiples prensas, a menudo se requerían servicios de mecanizado secundarios para completar realmente la pieza. Por eso, el estampado con troquel progresivo es la solución ideal para piezas metálicas con geometría compleja que requieren:

• Tiempos de respuesta más rápidos
• Menor coste laboral
• Longitudes de serie más cortas
• Mayor repetibilidad

2. Estampado de cuatro deslizadores

El estampado de cuatro deslizadores (o multi-deslizadores) implica alineación horizontal y cuatro deslizadores distintos; es decir, cuatro herramientas se usan simultáneamente para dar forma a la pieza. Este proceso permite cortes intrincados y dobleces complejos para desarrollar incluso las piezas más complejas.

El estampado metálico de cuatro deslizadores ofrece varias ventajas sobre el estampado con prensa tradicional que lo hacen ideal para muchas aplicaciones:

• Versatilidad para piezas más complejas
• Más flexibilidad para cambios de diseño

Como su nombre indica, un cuatro deslizadores tiene cuatro deslizadores, lo que significa que hasta cuatro herramientas diferentes (una por deslizador) pueden usarse para lograr múltiples dobleces simultáneamente. A medida que el material avanza en el cuatro deslizadores, se dobla en rápida sucesión por cada eje equipado con una herramienta.

3. Estampado por embutición profunda

La embutición profunda implica estirar una chapa metálica en bruto hacia la matriz mediante un punzón, formándola en una forma. Se denomina "embutición profunda" cuando la profundidad de la pieza estirada supera su diámetro.

Este tipo de conformado es ideal para crear componentes que necesitan varias series de diámetros y es una alternativa rentable a los procesos de torneado, que suelen requerir más materia prima. Aplicaciones y productos comunes de la embutición profunda incluyen:

• Componentes automotrices
• Piezas aeroespaciales
• Relés electrónicos
• Utensilios y utensilios de cocina

Estampado de series cortas

El estampado metálico de series cortas requiere gastos mínimos iniciales en utillaje y puede ser una solución ideal para prototipos o proyectos pequeños. Tras crear el bruto, los fabricantes usan una combinación de componentes de utillaje personalizado e inserciones de matriz para doblar, punzonar o taladrar la pieza.

Las operaciones de conformado personalizado y el tamaño de serie menor pueden resultar en un coste por pieza más alto, pero la ausencia de costes de utillaje puede hacer que las series cortas sean más rentables para muchos proyectos, especialmente los que requieren respuesta rápida.

Operaciones de estampado

El estampado, también llamado prensado, implica colocar chapa metálica plana, ya sea en bobina o chapa, en una prensa de estampado. En la prensa, una herramienta y una matriz forman el metal en la forma deseada. Punzonado, corte, doblado, acuñado, repujado y ribeteado son todas técnicas de estampado usadas para dar forma al metal.

• Doblado – el material se deforma o dobla a lo largo de una línea recta.
• Ribeteado – el material se dobla a lo largo de una línea curva.
• Repujado – el material se estira en una depresión poco profunda. Usado principalmente para añadir patrones decorativos. Véase también Repujado y cincelado.
• Corte – se recorta una pieza de una lámina de material, normalmente para hacer un bruto para procesamiento posterior.
• Acuñado – un patrón se comprime o aprieta en el material. Tradicionalmente usado para fabricar monedas.
• Estirado – el área superficial de un bruto se estira en una forma alternativa mediante flujo controlado de material. Véase también embutición profunda.
• Estirado por tensión – el área superficial de un bruto aumenta por tensión, sin movimiento hacia dentro del borde. A menudo usado para fabricar piezas lisas de carrocería.
• Planchado – el material se aprieta y reduce en espesor a lo largo de una pared vertical. Usado para latas de bebida y casquillos de munición.
• Reducción/Estrechamiento – usado para reducir gradualmente el diámetro del extremo abierto de un recipiente o tubo.
• Rizado – deformación del material en perfil tubular. Las bisagras de puertas son un ejemplo común.
• Ribeteado de borde – doblar un borde sobre sí mismo para añadir espesor. Los bordes de las puertas de automóvil suelen estar ribeteados.

El perforado y corte también pueden realizarse en prensas de estampado. El estampado progresivo es una combinación de los métodos anteriores realizada con un conjunto de troqueles en fila por los que pasa una tira de material paso a paso.

Ventajas del estampado metálico

Si necesitas crear una pieza, componente o producto metálico, hay muchas ventajas al asociarse con una empresa que ofrece servicios de máquinas de estampado.

1. Precisión

Si tu producto requiere corte de alta precisión, una empresa de estampado tendrá las herramientas y procesos para lograrlo. Cortar una forma con tal precisión puede ser costoso y es tentador reducir costes descuidando esta área. Una empresa de estampado permite un producto de mayor calidad a menor precio.

2. Consistencia

Algunas empresas dirían que la precisión consistente solo se garantiza cortando piezas una a una, pero la mayoría de las principales empresas metálicas coinciden en que no es cierto.

La consistencia en producción masiva se logra controlando cuidadosamente todo el proceso, empezando por un diseño asistido por ordenador (CAD) preciso, utillaje adecuado, prensas de estampado operadas profesionalmente y control de calidad para inspeccionar cada pieza y garantizar uniformidad.

3. Producción en masa

Esto se explica por sí solo. ¿Necesitas gran cantidad de productos de calidad? Contrata una empresa con la maquinaria y herramientas para gestionar tu proyecto de forma rápida y eficiente.

4. Espacio de trabajo

Si externalizas tu estampado a una empresa externa, no necesitas destinar tiempo y espacio en tu propio negocio para fabricar esos productos.

Además, te permite centrarte en otros aspectos de tu negocio sin atascarte con las complejidades de la producción.

Aplicaciones del estampado metálico

El estampado metálico puede aplicarse a diversos materiales según sus cualidades metalúrgicas únicas para numerosas aplicaciones en una amplia gama de industrias. Puede requerir el conformado y procesamiento de metales base comunes a aleaciones raras por sus ventajas específicas.

Algunas industrias requieren la conductividad eléctrica o térmica del cobre-berilio en áreas como aeroespacial, eléctrica y defensa, o la alta resistencia del acero y sus aleaciones para la industria automotriz.

Las industrias que emplean empresas de estampado metálico incluyen (entre otras):

• Automotriz
• Maquinaria industrial
• Electrónica de consumo
• Aeroespacial
• Eléctrica
• Telecomunicaciones