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material. Así se logran incluir canales de refrigeración con geometrías complejas e incluso se pueden dejar zonas huecas para el ahorro de metal. De esta manera se reduce el tiempo de producción y la cantidad del costoso material en polvo. Otro ejemplo de la fabricación híbrida está dado por proveedores de maquinaria como Mazak y DMG Mori, quienes han instalado cabezales láser a sus centros de mecanizado basados en torno, en el primer caso (Integrex i-400AM) y en fresado en el segundo (Lasertec 65 3D). Estas máquinas ofrecen la capacidad de construir material a partir de la fundición láser de cordones de polvo depositado directamente en el punto donde el láser está adicionando calor. Los cordones se sueldan sobre piezas que pueden ser trabajadas por procesos de corte en la misma máquina sin necesidad de ser trasladadas. Dichos procesos se están evaluando actualmente para la fabricación de piezas complejas como álabes de turbinas con canales internos de enfriamiento y alta reducción de peso (geometría general construida mediante cordones de soldadura láser y acabado superficial mediante procesos de fresado en cinco ejes). Uso eficiente del material El tema de reducción de consumo energético para la industria del transporte aéreo o terrestre ha generado un impulso especial para el rápido desarrollo de tecnologías de optimización estructural de los productos, llamado optimización topológica, con las que se reduce al mínimo posible la cantidad de material que soporte las cargas necesarias. El resultado de estos análisis genera estructuras orgánicas muy similares al interior de los huesos o a la estructura de los árboles. Así se han logrado reducciones importantes de peso en piezas del interior de las aeronaves, como se ve en la Figura 3, para una hebilla de un cinturón de seguridad de un Airbus A380. La pieza original en aluminio pesa 120 g y el nuevo desarrollo en Ti alcanza los FIGURA 3. Hebilla para cinturón de seguridad de un Airbus A380. Pesa 70 g en Ti, reemplazando la tradicional de Al de 120 g. Cortesía EOS GmbH. FIGURA 4. Cabezal de cilindros de F1 fabricada por FIT AG usando una máquina de SLM Solutions. Alta reducción de peso, aumento de área de transferencia de calor y reducción de vibraciones. Cortesía SLM Solutions. 14 Edición 3 - Vol. 21 - Junio/Julio 2016 | www.metalmecanica.com 70 g. Esto reduce 42.5 kg en un avión de 850 sillas. Con lo anterior, durante la vida útil del avión se ahorrarán cerca de 1.9 millones de litros de combustible, o cerca de 1.1 millones de euros. Realmente un ahorro significativo gracias a la utilización inteligente de la nueva tecnología. Un ejemplo adicional para la industria automotriz para reducción de peso y mejora de desempeño funcional puede verse en la Figura 4. ¿Cadena de fabricación más corta? Según el doctor Kristian Arntz, director del Instituto para la Manufactura Aditiva de Aachen (ACAM) y miembro del Fraunhofer IPT y de la Academia de Fabricación de Moldes y Troqueles (WBA), “el uso de procesos de manufactura aditiva es un compromiso entre la fabricabilidad de la pieza y el tiempo total de procesamiento incluyendo todos los sub-procesos necesarios”. “Entre más compleja sea la pieza, más económicamente rentable será el uso de la manufactura aditiva”, agregó. “Se necesitan desarrollar métodos para el cálculo exacto entre una cadena de procesamiento clásica y una que incluye procesos aditivos”. El Dr. Arntz, quien estará presente en la ciudad de Bogotá el próximo 25 de agosto para el Seminario Internacional de Manufactura Aditiva organizado por el Instituto de Capacitación e Investigación del Plástico y del Caucho (ICIPC), asegura que las cadenas de fabricación se acortarán muy poco en el mediano plazo, debido a que los procesos tradicionales aún se requieren para lograr la funcionalidad de los productos fabricados por manufactura aditiva. Normalmente, una pieza luego de ser sinterizada debe ser llevada a limpieza con chorro de arena o perlas de vidrio para remover el polvo que queda en la superficie. Después de esto normalmente se necesita realizar un tratamiento térmico para eliminar los esfuerzos internos causados por las diferentes tasas de enfriamiento del material durante el sinterizado. FIGURA 5. Producto funcional parcialmente fabricado por sinterizado láser. Cortesía EOS GmbH. El buje trasero para bicicletas de la firma Kappius que se puede observar en la Figura 5 tiene un diseño bajo en peso y durable. La carcasa en fibra de carbón contiene un juego de piñones formado por tres componentes que incrementan la eficiencia de pedaleo a través del aumento de los puntos de contacto en el engranaje. Estas piezas fueron completamente fabricadas en acero de herramientas de alta duración usando el sistema de sinterizado láser (DMLS) de la firma alemana EOS GmbH. Tras un proceso de limpieza, los piñones se fresan sobre sus caras para eliminar los soportes y lograr la tolerancia adecuada retirando un par de centésimas de mm para luego ser llevadas a tratamiento térmico donde alcanzan una dureza de 52 HRC. La libertad de diseño obtenida por el proceso de manufactura aditiva, le permite a la pequeña compañía Kappius de dos personas en el estado de NY, EE.UU., diseñar un sistema totalmente innovador y producir cerca de 500 unidades al año para los entusiastas del ciclomontañismo en el mundo. MANUFACTURA 3D


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