Mejora de la fundición en arena con impresión 3D: Utillaje más rápido y plazos reducidos

La velocidad es esencial al desarrollar nuevos productos. Cuanto más rápido lleve sus piezas a manos de los clientes, mejores serán sus posibilidades de ganar su negocio. Esto pone el foco del proyecto en el plazo de utillaje (tooling lead time). Los modelos y cajas de núcleos de fundición en arena no tardan tanto en producirse como los matrices de fundición a presión, pero aún pueden añadir semanas a la cronología del proyecto. Ahí es donde entra la impresión 3D.

Aunque la impresión 3D es posible en metal, las piezas hechas de esta manera rara vez pueden sustituir a las fundidas en arena. Los metales no son los mismos y la pieza impresa no tendrá el aspecto, tacto o funcionalidad de una que haya sido fundida. Sin embargo, como método de producción de moldes y núcleos, la impresión 3D ofrece ventajas en algunas aplicaciones.

Fundición en arena convencional

Convencionalmente, los moldes para fundición en arena se hacen apisonando arena alrededor de un modelo que replica la pieza a fabricar. La arena se mantiene unida de dos formas. O contiene un aglutinante de arcilla, en cuyo caso se llama "arena verde" porque tiene algo de humedad, o está recubierta con un aglutinante de resina.

La densidad de la arena es una variable clave en el proceso de fundición en arena. Debe apisonarse lo suficientemente fuerte para que no pueda ser infiltrada por el metal, pero no tan fuerte que sea impermeable al aire en la cavidad.

El modelo se retira entonces, dejando una cavidad para que la llene el metal.

Cuando la pieza fundida necesita regiones huecas, como sería el caso con cuerpos de válvulas, colectores y carcasas, esto se logra usando núcleos. Estos son esencialmente formas de arena compactada que reproducen el volumen hueco necesario en la pieza. El núcleo se coloca entonces en la cavidad del molde de arena donde ocupa espacio que de otro modo sería ocupado por el metal líquido.

Después del vertido y solidificación del metal, el molde de arena y el núcleo se rompen para liberar la pieza metálica.

Uso de impresión 3D

Impro usa impresión 3D como forma alternativa de producir tanto moldes de arena como núcleos. Esto se hace a través de un proceso llamado "chorro de aglutinante" (binder jetting).

La producción de molde y núcleo comienza con modelos CAD de ambos. Estos archivos se preparan luego para impresión 3D definiendo una serie de capas muy finas a través del molde y el núcleo.

La impresora funciona depositando capas finas de arena correspondientes a estas capas CAD. Después de cada capa depositada, en un proceso similar a la serigrafía de camisetas, se aplica un líquido aglutinante a aquellas áreas que necesitan ser sólidas. Esto se hace con un dispositivo similar y escalado desde un cabezal de impresora de inyección de tinta.

Después de depositar y aglutinar todas las capas, la arena suelta se sacude para revelar el molde de arena impreso. Los núcleos se producen de manera muy similar.

Beneficios de la impresión 3D en fundición en arena

La razón principal para usar impresión 3D es evitar el plazo necesario para hacer y probar modelos y cajas de núcleos. Esto ahorra mucho tiempo desde la realización del pedido hasta la entrega de las primeras piezas, haciendo el proceso ideal para cantidades de producción piloto.

Cuanto más compleja sea la pieza a fundir, mayor será el ahorro de tiempo al imprimir el molde de arena. Sin embargo, a medida que crecen las cantidades, la economía cambia y el proceso convencional de fabricación de moldes, con modelos y cajas de núcleos, se vuelve la opción más rentable.

Impresión 3D para fundición en arena en Impro

Impro es capaz de imprimir moldes de arena de hasta 78" x 39" x 39" (2m x 1m x 1m). Esto lo hace adecuado para piezas complejas como bloques de motor y culatas, así como carcasas y soportes grandes. Si desea obtener piezas fundidas en arena en el metal especificado en su diseño, y quiere minimizar el plazo involucrado, pregúntenos sobre impresión 3D.