Diseño de Plantillas y Utillajes con Mecanizado CNC e Impresión 3D

Las plantillas y utillajes a menudo sirven como herramientas clave de fabricación en planta que pueden ayudar a agilizar el ensamblaje de piezas, crear procesos de flujo de trabajo eficientes, mejorar la calidad general de fabricación, ayudar a reducir costos de producción y automatizar el trabajo.

Esta publicación examina la diferencia entre plantillas y utillajes. Aunque las plantillas y utillajes se producen más comúnmente usando mecanizado CNC, esta publicación también explora cómo la impresión 3D de grado industrial (fabricación aditiva) puede ser una excelente opción o alternativa al mecanizado cuando se requieren plantillas y utillajes irregulares, intrincados o más pequeños.

Las Plantillas Ayudan Procesos Manuales

Los fabricantes pueden usar varios tipos de plantillas para una variedad de tareas dentro del equipo de fabricación, pero esencialmente, una plantilla sostiene y guía la posición de una herramienta para realizar una tarea de fabricación. Los bujes de taladro son un buen ejemplo, ayudando a guiar un taladro a través de una pieza de trabajo para mantener posicionamiento y ángulo precisos. Un buje de taladro puede llevar a trabajo de mayor calidad y también aumentar la velocidad de fabricación.

Los Utillajes Ayudan Procesos Automatizados

En lugar de guiar una herramienta de fabricación, los utillajes sostienen una pieza de trabajo en una posición, orientación o ubicación segura. Un ejemplo común de mecanizado es el utillaje en el que un bloque de material en bruto se sujeta dentro de una máquina CNC. Los utillajes son herramientas clave de fabricación que permiten la automatización. Una línea de ensamblaje de automóviles, por ejemplo, es posible gracias a los utillajes que aseguran y mueven los autos a través del proceso de soldadura y ensamblaje. Además, a menudo se usan para sostener un producto en lugar para escaneo óptico y láser para evaluar la calidad de fabricación. De hecho, sería difícil encontrar un proceso industrial automatizado que no involucre utillajes.

Combinando Plantillas y Utillajes

Usar plantillas y utillajes juntos ayuda a lograr precisión de fabricación para que los productos funcionen correctamente. ¿Ejemplos? Considere puertas, gabinetes y estanterías. Los agujeros para la perilla, pestillo y bisagras de la puerta requieren colocación precisa y guía para taladrar. Lo mismo aplica con gabinetes con cortes de cola de milano o los agujeros de estantería en los lados del gabinete. Sin plantillas y utillajes, los libros se deslizarían de los estantes, los cajones serían endebles, las puertas no cerrarían correctamente... bueno, ya se hace la idea.

Como se mencionó, el mecanizado es el proceso de fabricación más común para crear plantillas y utillajes. Para consideraciones y directrices de diseño, Protolabs puede mantener tolerancias de ±0,127 mm (±0,005 pulg.).

Finalmente, no todas las plantillas y utillajes necesitan ser de metal. En muchos casos, el plástico puede reducir costos y cumplir con sus requisitos de rendimiento.

Opciones de Impresión 3D para Plantillas, Utillajes

Más allá del mecanizado, la impresión 3D de grado industrial también puede ser una opción viable para plantillas y utillajes, y nuevamente, tanto en metal como en plástico. Esto es especialmente el caso cuando la geometría es demasiado difícil o costosa de mecanizar. La clave es elegir qué tecnología se adapta mejor para una aplicación particular.

La regla general es: si se puede mecanizar en CNC de 3 ejes, debería mecanizarse. Los utillajes mecanizados usualmente tienen acabados superficiales superiores, materiales más fuertes y mayor precisión. También, para tiradas de bajo volumen, los costos y tiempos de entrega son aproximadamente los mismos que la impresión 3D.

Como se mencionó, la impresión 3D entra en juego cuando las plantillas y utillajes tienen formas irregulares o complejas o son más pequeñas de lo usual. Además, al producir múltiples plantillas y utillajes, la impresión 3D puede ser una buena forma de mantener bajos los costos.

Uno de nuestros consejos de diseño recientes describe cuál de nuestros procesos de impresión 3D se adapta mejor para aplicaciones particulares de plantillas/utillajes.

Para plantillas y utillajes de plástico, la estereolitografía (SL) es una opción popular para construir plantillas y utillajes más pequeños y complejos, debido al excelente acabado superficial posible en componentes finales. El sinterizado láser selectivo (SLS) se usa más regularmente para plantillas y utillajes más grandes, produciendo piezas duraderas y precisas que son más fuertes que las hechas con SL. SLS también ofrece un volumen de construcción mayor pero las piezas tendrán un acabado rugoso y carecerán de detalles finos. Multi Jet Fusion también se está volviendo cada vez más popular para producir plantillas y utillajes —produciendo prototipos funcionales de nailon y piezas de producción de uso final en tan solo un día.

Para impresión 3D de plantillas y utillajes de metal, el sinterizado láser directo de metal (DMLS) puede producir artículos extremadamente duraderos. Las superficies DMLS, sin embargo, tienden a ser rugosas y los tiempos de entrega son más largos debido a los requisitos de post-procesamiento.

Como siempre, con cualquiera de nuestros consejos técnicos, no dude en contactar a uno de nuestros ingenieros de aplicaciones al 877-479-3680 o ADMIN@MFGROBOTS.COM con preguntas o para discutir opciones u obtener consejos. Para iniciar su próximo proyecto de diseño hoy, simplemente cargue un modelo CAD 3D para una cotización interactiva en horas.