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Junio de 2019 Página 3 de 3

Herramientas de corte hechas por manufactura aditiva

Dr.-Ing. Miguel Garzón

La manufactura aditiva de metales está logrando explotar su capacidad para generar diseños optimizados fuera de los estándares conocidos por el diseño tradicional.

Sujetador de herramientas con expansión hidráulica y chorro de refrigerante en una sola pieza 

Un ejemplo de aplicación de la libertad entregada por los procesos de manufactura aditiva es el de los sujetadores de herramientas por expansión hidráulica desarrollados por Mapal, firma alemana que acaba de inaugurar un segundo centro de manufactura en Querétaro. Los sistemas tradicionales están formados por un cuerpo principal y un buje de expansión que se unen por un proceso de soldadura por capilaridad. El problema en general es que en comparación con el cuerpo, la soldadura tan solo tiene un 15 % de la resistencia a la tensión del bloque sólido.

Esto limita la capacidad de agarre del mecanismo. Gracias a la manufactura aditiva se puede hacer todo el sistema de agarre con una sola pieza, mejorando drásticamente el desempeño mecánico. Es capaz de soportar mayor transmisión de momentos, mayor fuerza de agarre y mejora la resistencia a altas temperaturas.

La empresa KOMET, del grupo Ceratizit ha desarrollado un grupo de herramientas de taladrado totalmente nuevas con la capacidad de sacar todas las virutas que generan en la cavidad, a través de un sistema de retrolavado y desvío de la viruta optimizado. Los insertos impresos en 3D en los canales para las virutas hacen que estas se transporten de manera segura fuera del agujero taladrado gracias a un camino curvo diseñado para este fin. Debido a esto, se ahorra mucho tiempo después del mecanizado al obtener piezas libres de viruta en componentes críticos como bloques de motor.

El desarrollo va incluso hacia imprimir los insertos de carburo


Aún cuando hoy en día de manera comercial, las primeras aplicaciones que estamos viendo se están realizando para el cuerpo de las herramientas de fresado y no directamente para los insertos de corte, sí existen desarrollos en prueba en este momento en los que se trata de la herramienta de corte misma, la que está sinterizada de manera selectiva en carburo de tungsteno (WC-Co) por medio de rayo láser. Un ejemplo de esto lo ha trabajado el proyecto PräziGen en Alemania, en el que 8 socios industriales y de la academia se reunieron para generar una cadena de proceso que permita el aprovechamiento comercial de esta idea.

Entre los resultados más interesantes presentados por estos investigadores, está la reducción considerable de la porosidad en las piezas recién consolidadas mediante el proceso de sinterizado selectivo por láser, debido al precalentamiento de la placa de soporte a 800 °C. Una línea distinta de desarrollo la está llevando la Universidad de Pittsburgh y General Carbide Corporation en un proyecto bajo el marco de America Makes, la APP estadounidense dedicada al desarrollo de la manufactura aditivay la impresión 3D.

La iniciativa se concentra en desarrollar métodos para unir capas de polvo de carburo de tungsteno mediante el sistema de impresión 3D de chorros con aglutinante. De esta manera, se evita someter los carburos a los fuertes ciclos térmicos de calentamiento y enfriamiento del proceso de fundición selectiva por láser, los cuales pueden tender a generar importantes esfuerzos superfi ciales y quebrar los cerámicos.

Para los fabricantes de herramientas será una manera importante de reducir la fabricación de juegos de moldes para insertos, a la hora de poder hacer insertos de corte impresos de carburo de tungsteno. Esto reducirá tiempos para pruebas de moldes de inserto y el tiempo de puesta en el mercado se reducirá dramáticamente.

Aunque hay muy buenas perspectivas para las aplicaciones de la manufactura aditiva en la industriametalmecánica, hay limitaciones que aún no se pueden eliminar en este momento. La manufactura aditiva no puede eliminar los procesos de corte en cuanto a su capacidad de precisión y velocidad de transformación de material.

Existirán por un tiempo todavía (tal vez por siempre, debido a la forma como se remueve o aporta el material) características geométricas que deben complementarse con procesos de corte, por ejemplo, agujeros centrales y referencias de posicionamiento que deben ser rectifi cadas o agujeros que deben ser roscados de manera precisa.

Hay procesos de fabricación de insertos de corte, en los que se complementan ya procesos térmicos como la electroerosión, con corte de viruta, como el rectificado. Esto hace prever,que en el futuro cercano se puedan tener procesos funcionales que aprovechen las ventajas de la manufactura aditiva en la fabricación, no solo de los cuerpos de las herramientas o de los sujetadores, sino del inserto de corte mismo, para continuar aumentando así la productividad de los procesos de corte.

Fin.

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Acerca del autor

Dr.-Ing. Miguel Garzón

Dr.-Ing. Miguel Garzón

Director de Contenido de Metalmecánica Internacional
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