Mecanice Piezas con Fusion 360 Usando un Utillaje Impreso en 3D Diseñado Generativamente

Siguiendo mis publicaciones "Cómo Mecanizar", hoy explicaré un proceso ligeramente diferente: cómo mecanizar una pieza usando un utillaje impreso en 3D diseñado generativamente. Encontrar la mejor forma de sujetar su pieza para mecanizado puede ser uno de los aspectos más complicados. Usar Diseño Generativo dentro de Fusion 360 lo facilita mucho. Para quienes no conozcan el Diseño Generativo (¡se lo están perdiendo, siga este enlace para saber más!), implica configurar geometría de obstáculo y preservación, para que el software diseñe la pieza por usted. Una de las restricciones de fabricación que los usuarios pueden aplicar permite solo resultados imprimibles en 3D. En este caso, esto hizo el diseño y fabricación de mi utillaje mucho más rápido, comparado con técnicas tradicionales. Si quiere ver metraje de mecanizado, siga este enlace.

Utillaje Diseñado Generativamente

Primero, creé el diseño de mi utillaje para sujetar mi pieza. Para esto, usé el espacio de trabajo Diseño Generativo. Configuré la geometría de obstáculo, las áreas donde no se crearía material, para poder poner tornillos desde debajo y sujetar la pieza al utillaje. Similarmente, creé geometría de obstáculo para que el propio utillaje pudiera sujetarse a una placa Lang. Esto significaba que el utillaje podía ubicarse en la máquina con precisión, apretando solo una tuerca. Para las geometrías de preservación, las áreas donde el material puede crearse, las establecí alrededor de los agujeros donde el utillaje se sujetaría a la pieza. Esto aseguraba que estos agujeros se crearan con suficiente material alrededor para funcionar eficazmente. Luego apliqué las cargas necesarias que el utillaje debería soportar durante el mecanizado (tomé estos valores de un proyecto previo de Autodesk).

Resultados del Utillaje Generativo

El diseño generativo produce múltiples resultados, cada uno capaz de soportar las cargas especificadas. Esto me permitió seleccionar el que mejor se adaptaba a mis necesidades. Quería imprimir mi utillaje en 3D para propósitos de prototipado rápido. Por tanto, elegí uno de menor masa, para que fuera más fácil y barato de imprimir. Podía confiar en que Fusion 360 me daba un diseño que, aunque más ligero, cumplía los requisitos. La imagen muestra el utillaje que elegí. Lo imprimí en la Stratasys Fortus 380mc en el Centro Tecnológico de Birmingham. El material elegido fue un polímero ASA (Acrilonitrilo Estireno Acrilato), con cada capa de 0,33 mm. El tiempo total de impresión fue unas 7 horas por utillaje. ¡Nada mal considerando cuánto tarda normalmente producir utillajes con métodos tradicionales!

Configuraciones (Setups)

Otro beneficio de usar un utillaje diseñado generativamente fue que pude hacer la mayor parte del mecanizado en una sola configuración, aunque programé varias operaciones 3+2. Sin embargo, aún necesitaba taladrar agujeros en un lado del bloque de aluminio, para sujetarlo al utillaje. Para esto, usé un torno Lang. Esta herramienta me permitió sujetar el material con solo 3 mm de apriete, y colocarlo de nuevo dentro de una tolerancia de 5 micras. Esto hace el proceso extremadamente fiable y repetible. Para la segunda configuración usé mi utillaje diseñado generativamente, y ejecuté las trayectorias restantes solo con este como mecanismo de sujeción.

Desbaste

Usé la estrategia Desbaste Adaptativo 3D para desbastar la mayor parte del material. Esto me permitió usar toda la longitud de corte de mi fresa de 12 mm, manteniendo carga de herramienta y ángulo de compromiso constantes. Esto es mucho mejor para la vida de la herramienta y desbasta material mucho más rápido que el desbaste tradicional. Otro aspecto a mencionar es que tuve que crear parches sobre ciertas áreas del modelo que no quería que la herramienta entrara durante el desbaste. Esta es una gran ventaja de usar un sistema CADCAM integrado, ya que pude añadir estos rápidamente para simplificar mi programación. Puede ver estos parches en uso en la imagen.

Acabado

Usé múltiples estrategias para acabar esta pieza, ya que tenía muchas características diferentes. Una de las áreas principales que requerían acabado detallado eran los "pies" de la pieza. Para estos, usé una trayectoria Paralela, con fresa esférica de 8 mm y paso de 0,1 mm. Esto dio un gran acabado superficial sin necesidad de pulido manual.

Para los símbolos A y F, usé Escallop (Scallop) con fresa esférica de 3 mm. Aunque estaban en el lateral de la pieza, pude programarlos fácilmente usando Orientación de Herramienta. Esta opción hace muy fácil crear trayectorias 3+2 en Fusion 360. Solo tuve que activar la casilla Orientación de Herramienta, elegir mi eje Z directamente del CAD y listo. Como tenemos una mesa trunnion en la Haas VF2 donde mecanicé esta pieza, realizar esta y otras operaciones 3+2 fue muy sencillo. Si quiere saber más sobre Orientación de Herramienta, puede leer esta publicación.

Conclusión

El tiempo total de mecanizado para esta pieza fue unas 2 horas, pero el proceso completo, que habría tardado mucho más, se aceleró al poder usar un utillaje diseñado generativamente que se pudo imprimir rápido internamente. Fusion 360 CADCAM integrado hizo todo el flujo de trabajo de diseño y fabricación rápido y fluido, ya que fue fácil cambiar entre espacios de trabajo Generativo, Diseño y Fabricación en cada etapa. Si quiere probar esto, pero aún no ha probado el software, puede descargar una prueba gratuita en este enlace.