Consideraciones clave para hacer plantillas y accesorios

Las plantillas son herramientas que mantienen una herramienta de fabricación en su lugar mientras realiza una tarea repetitiva como taladrar o roscar agujeros. Los accesorios, por otro lado, no guían una herramienta de fabricación, sino que mantienen una pieza de trabajo estable en una posición, orientación o ubicación fijas. Un tornillo de banco estándar es un ejemplo doméstico común de un accesorio.

Dejando a un lado las diferencias, tanto las plantillas como los accesorios son herramientas que marcan una gran diferencia. Aumentan la productividad, mejoran la repetibilidad de las piezas, facilitan el montaje y desmontaje de piezas e incluso ayudan a crear un entorno de trabajo seguro. Casi todos los procesos de fabricación industrial automatizados se basan en plantillas y accesorios para construir piezas que funcionen correctamente. Los ingenieros pueden asegurarse de que sus plantillas y accesorios sean resistentes y estén bien diseñados si tienen en cuenta estas consideraciones clave.

Conceptos básicos de diseño de plantillas y accesorios

La clave para la fabricación de plantillas y accesorios comienza con la comprensión de cómo funcionan los grados de libertad. Cualquier objeto en el espacio tiene seis grados de libertad:arriba/abajo, izquierda/derecha, adelante/atrás y la capacidad de girar alrededor de 3 ejes (X, Y y Z). Un dispositivo correctamente diseñado debe restringir estas libertades tanto como sea posible para mantener la pieza bloqueada en su posición, pero no tanto como para que la pieza esté demasiado restringida.

La sobrerestricción ocurre cuando las fuerzas redundantes intentan hacer el mismo trabajo y terminan siendo contraproducentes. Una silla de cuatro patas es un excelente ejemplo de esto:la cuarta pata es mecánicamente innecesaria y hará que la silla se balancee si está sobre una superficie irregular. En el mejor de los casos, las fuerzas excesivamente restringidas no tendrán ningún efecto sobre los accesorios, pero en el peor de los casos, dará como resultado una pieza de mala calidad y un mayor riesgo para el operador.

Es esencial que los ingenieros sean precisos cuando se trata de libertades. Un diseño de fijación menos restringido es mejor para piezas como piezas fundidas que tienen un poco más de variación, mientras que un diseño de fijación más restringido es mejor para piezas mecanizadas CNC o moldeadas por inyección con superficies más precisas.

Un diseño exitoso de plantilla y dispositivo tiene en cuenta cómo funcionará la herramienta y cómo se sentirá al operarla. Cada aplicación será diferente, pero los ingenieros siempre deben incorporar el diseño centrado en el ser humano en sus planes. Comience con estos cálculos de diseño de fijaciones y plantillas fijas:

1. Siempre que sea posible, diseñe plantillas y accesorios para operar con una sola mano. De esta manera, los operadores pueden usar una mano para sostener el accesorio y la otra para posicionar o estabilizar la pieza.
2. Diseñe una plantilla o accesorio que no necesite asistencia humana para sujetar una pieza durante las operaciones secundarias.
3. Opte por geometrías que hagan evidentes los errores de desalineación. Esto puede reducir las lesiones en el lugar de trabajo.
4. Considere cómo encajará la plantilla o el accesorio en el flujo de trabajo de producción general.
5. Intente crear un diseño que use la menor cantidad de pasos. Esto reduce los tiempos de ciclo y reduce al mínimo los movimientos repetitivos y fatigosos.

Las plantillas y los accesorios se pueden fabricar mediante mecanizado CNC e impresión 3D, pero en general, la impresión 3D ofrece una serie de ventajas. En este caso, la fabricación aditiva es más económica y rápida que el mecanizado CNC por un amplio margen. Además, solo la impresión 3D ofrece a los ingenieros la flexibilidad necesaria para volver a optimizar el diseño con frecuencia.

Mejores prácticas de fabricación para plantillas y accesorios

Las plantillas y los accesorios se pueden construir con materiales metálicos o plásticos, pero el plástico tiende a ser más asequible y, a menudo, puede cumplir con todos los requisitos de rendimiento. El modelado industrial por deposición fundida (FDM), HP Multi Jet Fusion y Carbon Digital Light Synthesis (DLS) brindan excelentes resultados, pero la estereolitografía (SLA) y la sinterización selectiva por láser (SLS) también pueden ser buenas opciones. Para el moldeo por inyección rápido, los termoplásticos de ingeniería pueden producir fácilmente piezas isotrópicas en grandes volúmenes.

Para plantillas y accesorios duraderos y de alto rendimiento, tenga en cuenta estas mejores prácticas de fabricación:

1. Las plantillas y accesorios de impresión 3D permiten a los equipos de productos aumentar la complejidad del diseño sin aumentar el costo de las piezas, por lo que será conveniente que los diseñadores aprovechen este principio durante la fase de diseño. Considere qué funcionalidades adicionales se pueden construir para mejorar el rendimiento de la pieza.
2. Verifique la precisión dimensional del dispositivo utilizando herramientas de metrología e incorpore características de referencia en el diseño para facilitar la inspección y la verificación.
3. Utilice costillas y filetes para aumentar la rigidez.
4. Utilice inserciones roscadas de metal para aumentar la durabilidad.
5. Evite la deformación causada por las resinas SLA aflojando los pernos y liberando las fuerzas de sujeción después de completar las operaciones secundarias.
6. Use resortes para facilitar la eyección.
7. Si se fabrica mediante mecanizado CNC, tenga en cuenta los desechos en el plan de diseño. Por ejemplo, los ingenieros pueden dejar un espacio en la plantilla para permitir que se formen rebabas sin interferir con la herramienta. Minimice los pequeños espacios, ranuras o bolsillos donde las virutas puedan expandirse en cuñas.

Una vez que se ha fabricado la plantilla o el accesorio, se debe validar su forma y función. Los ingenieros deben comparar la herramienta completa con el modelo CAD original para asegurarse de que sus dimensiones sean correctas. Una fijación bien diseñada soportará la pieza y la mantendrá en su lugar, una vez que se aplique la sujeción, sin que se incline, doble ni mueva.

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Las plantillas y los accesorios son componentes esenciales de cualquier proyecto de fabricación. Impulsan la productividad, aceleran los plazos de producción y permiten la producción de mejores piezas. Como tal, es fundamental que los ingenieros hagan todo lo posible para que sus plantillas y accesorios sean lo más funcionales posible. Un socio de fabricación experimentado puede ayudar.

El equipo de Fast Radius está comprometido a ayudar a los equipos de productos a dar vida a sus ideas. Nuestros expertos en diseño e ingeniería estarán encantados de ayudarle a diseñar una aplicación innovadora o garantizar que sus plantillas y accesorios se basen en un diseño funcional impecable. Trabajamos con los clientes desde el concepto hasta la entrega, asegurando que todo el ciclo de vida del producto esté optimizado para lograr velocidad y rentabilidad. Contáctenos hoy para comenzar.

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