Impresión 3D de una herramienta de moldeo por inyección de metal con cerca

Proveedores relacionados

La Cátedra de Microfluidos de la Universidad de Rostock está trabajando junto con Stenzel MIM Technik (Tiefenbronn cerca de Pforzheim) en un proyecto para imprimir una herramienta de moldeo por inyección de metal (MIM) en 3D. La base del desarrollo es el uso de la tecnología CEM de Aim 3D con un sistema Ex-AM 255.

Como parte de un proyecto financiado por el Ministerio Federal de Economía y Energía (BMWi) de Alemania, la Cátedra de Microfluidos (LFM) de la Universidad de Rostock y Stenzel MIM Technik desarrollan conjuntamente una herramienta MIM impresa en 3D. La duración del proyecto es de abril de 2021 a octubre de 2023. La base para el proceso y aplicación es el uso de la tecnología CEM de AIM3D, implementada en un sistema Ex-AM 255. El proyecto representa el estado actual del arte en impresión 3D de metales.

El objetivo del proyecto era utilizar la impresión 3D para fabricar una herramienta para moldeo por inyección de metal con refrigeración cercana al contorno. En la impresión 3D, la refrigeración cercana al contorno se puede integrar directamente en la herramienta como la llamada integración funcional con canales helicoidales. Es decir, no está integrado como entradas, como ocurre con las herramientas más grandes. El objetivo de cualquier enfriamiento cercano al contorno de moldes de inyección hechos de metales o polímeros es reducir significativamente el tiempo del ciclo. El principio de la refrigeración próxima al contorno es conducir los líquidos refrigerantes a través de canales de refrigeración próximos al contorno con secciones transversales pequeñas. Enfrían el componente ya durante el ciclo. Esto conduce a un proceso de desmoldeo más rápido, lo que acorta significativamente el ciclo. La compleja geometría de los canales de refrigeración helicoidales se crea con la ayuda de la tecnología CAD utilizando modelos de simulación que se basan en las necesidades del componente. La experiencia a largo plazo muestra una reducción del tiempo de ciclo de alrededor del 20 por ciento, dependiendo del espesor y tamaño de la pared.

Como solución de componentes integrados, la impresión 3D ofrece la ventaja de una técnica de una sola vez como integración funcional en comparación con los procesos vinculados a moldes. Por lo tanto, el ejemplo de aplicación demuestra una oportunidad para reducir drásticamente el tiempo de comercialización. El objetivo del proyecto de cooperación es desarrollar una nueva cadena de procesos para la producción rápida y rentable de herramientas MIM. Hasta ahora, para fabricar un molde de inyección de metal convencional se necesitaban periodos de tiempo de hasta ocho semanas. Con la impresión de metal 3D, el tiempo de provisión de una herramienta MIM se puede reducir a unos cinco días.

Como parte de la cooperación, inicialmente se desarrolló un modelo 3D optimizado de la herramienta utilizando CAD y herramientas de simulación. Estos datos se transfirieron luego al sistema CEM Ex-AM 255, junto con los parámetros de proceso necesarios. Luego se imprime en 3D la denominada pieza verde. Posteriormente, la pieza se sinteriza en un proceso de varias etapas para producir las propiedades finales del material. Con este proceso se pueden producir rápidamente componentes metálicos complejos después de los necesarios pasos de desaglomerado y sinterización. Al mismo tiempo, el proceso CEM permite controlar la contracción volumétrica asociada a la sinterización. El molde resultante tiene una cavidad. El componente consta de una pieza de paredes gruesas con aletas finas. Estas aletas no se pueden producir sin un enfriamiento cercano al contorno, ya que son difíciles de desmoldar. Stenzel MIM Technik espera lograr una reducción significativa del tiempo de ciclo de este componente de hasta un 70-80 por ciento. Sin embargo, aún están pendientes las pruebas de moldeo por inyección para realizar pruebas.

La impresora 3D multimaterial Ex-AM 255 se puede utilizar con una variedad de materiales diferentes (metales, plásticos, cerámicas) y con diversos procesos (componentes híbridos). En comparación con los procesos de lecho de polvo o incluso otros procesos de impresión 3D que utilizan filamentos, los sistemas que utilizan el proceso CEM logran resistencias a la tracción que se acercan al clásico moldeo por inyección de termoplástico unido a molde. La ventaja de precio de la impresión 3D es especialmente llamativa cuando en lugar de filamentos se utilizan granulados disponibles comercialmente. Cuando se utilizan granulados, el proceso CEM permite ahorrar costes hasta diez veces.

Describa brevemente el objetivo del proyecto sobre fabricación aditiva de herramientas MIM.

El objetivo del proyecto de cooperación es desarrollar una cadena de procesos digitales para la producción rápida y rentable de herramientas MIM. Hasta ahora, para producir un molde de inyección de metal se necesitan hasta ocho semanas. Este proyecto tiene como objetivo reducir el tiempo de provisión a unos cinco días.

En otras palabras, una reducción drástica del tiempo de producción de este tipo de herramientas. ¿Qué enfoque procesal eligió?

El modelado de extrusión compuesta (CEM) de Aim 3D es un proceso de fabricación aditiva que utiliza materias primas que consisten en aglutinantes de plástico y polvos metálicos conocidos del moldeo por inyección de metales (MIM). Con este proceso y tras los necesarios pasos de desaglomerado y sinterización, se pueden producir rápidamente componentes metálicos complejos.

¿Qué potencial ve con respecto a este enfoque?

La fabricación aditiva de moldes permite un proceso de producción muy acelerado. De este modo se puede atender más rápidamente a los clientes finales. El proceso CEM representa el estado actual de la tecnología 3D. Para la producción de componentes 3D fabricados aditivamente, ofrece el potencial de poder fabricar herramientas mucho más rápido que los métodos de herramientas convencionales gracias a sus altas tasas de acumulación. Con el proceso CEM se pueden reducir tanto los costes de material como de máquina y al mismo tiempo se pueden evitar los problemas de la fabricación aditiva en cuanto a tensiones residuales y ajustes de material en las distintas máquinas. Esta solución innovadora permite producir herramientas entre cuatro y ocho veces más rápido y, al mismo tiempo, de forma más rentable.

¿Qué experiencia adquirió durante el proyecto de desarrollo?

Un desafío es el paso de sinterización de una pieza verde de metal impresa en 3D durante el posprocesamiento para producir una pieza funcional. Por este motivo, es necesario predecir mediante simulaciones la contracción volumétrica resultante de las piezas. Por supuesto, el tiempo de preparación es crucial, es decir, el tiempo que necesita un sistema de impresión 3D para producir la pieza verde. Define qué tecnología de sistema se puede utilizar de forma más económica. Por supuesto, el factor decisivo es la comparación cualitativa con una herramienta fabricada mediante mecanizado convencional. En la impresión de metal 3D conseguimos densidades superiores al 98 por ciento dentro de tolerancias estrechas del componente. Esto da como resultado una calidad muy alta de la herramienta. El proceso CEM en un Ex-AM 255 de última generación es capaz de abordar esta condición de manera suficiente.

¿Este enfoque 3D cambiará el futuro de la fabricación de herramientas?

Esto depende de las dimensiones de dicha herramienta. Con moldes más pequeños, el encanto reside en las rápidas velocidades de construcción. De esto resulta un límite económico para moldes más grandes, que está definido por el respectivo estado de la técnica de la tecnología del sistema. Con el aumento de las tasas de construcción, este límite se puede aumentar. En el futuro, será interesante la integración funcional, como la refrigeración cercana al contorno y la estrategia de una sola vez para reducir el número de componentes con un proceso de impresión 3D. Entre otras cosas, esto puede eliminar la necesidad de montaje y simplificar el componente.

Por favor ingrese una dirección de correo válida.

Al hacer clic en "Suscribirse al boletín", acepto el procesamiento y uso de mis datos de acuerdo con el formulario de consentimiento (amplíelo para obtener más detalles) y acepto los Términos de uso. Para más información por favor vea nuestra política de privacidad.

Al 23 de marzo de 2021

Naturalmente, siempre tratamos tus datos personales de forma responsable. Cualquier dato personal que recibamos de usted se procesa de acuerdo con la legislación de protección de datos aplicable. Para obtener información detallada, consulte nuestra política de privacidad.

Por la presente doy mi consentimiento para que Vogel Communications Group GmbH & Co. KG, Max-Planckstr. 7-9, 97082 Würzburg, incluidas las empresas asociadas según §§ 15 y siguientes. AktG (en adelante: Vogel Communications Group) utiliza mi dirección de correo electrónico para enviar boletines editoriales. Puede encontrar una lista de todas las empresas afiliadas aquí.

El contenido del boletín puede incluir todos los productos y servicios de cualquiera de las empresas mencionadas anteriormente, incluidos, por ejemplo, revistas y libros especializados, eventos y ferias, así como productos y servicios relacionados con eventos, ofertas y servicios de medios impresos y digitales, como boletines adicionales (editoriales), sorteos, campañas principales, estudios de mercado tanto online como offline, portales web especializados y ofertas de e-learning. En caso de que también se haya recopilado mi número de teléfono personal, éste podrá ser utilizado para ofertas de los productos antes mencionados, para servicios de las empresas antes mencionadas y con fines de investigación de mercado.

En caso de que acceda a datos protegidos en los portales de Internet de Vogel Communications Group, incluidas sus empresas afiliadas, según los §§ 15 y siguientes. AktG, necesito proporcionar más datos para poder registrarme y acceder a dicho contenido. A cambio de este acceso gratuito al contenido editorial, mis datos podrán utilizarse de acuerdo con este consentimiento para los fines aquí indicados.

Derecho de revocación

Entiendo que puedo revocar mi consentimiento a voluntad. Mi revocación no cambia la legalidad del procesamiento de datos que se realizó con mi consentimiento antes de mi revocación. Una opción para declarar mi revocación es utilizar el formulario de contacto que se encuentra en https://support.vogel.de. En caso de que ya no desee recibir determinados boletines a los que me he suscrito, también puedo hacer clic en el enlace para cancelar la suscripción incluido al final de un boletín. Puede encontrar más información sobre mi derecho de revocación y su ejecución, así como las consecuencias de mi revocación, en la declaración de protección de datos, sección editorial del boletín.

(ID:49614323)