Los avances en la tecnología de fundición a presión permiten una producción compleja y de gran volumen

En este artículo, nos centraremos en los diversos nuevos avances en los procesos tecnológicos de la fundición a presión, como en los avances en la automatización, los avances en los materiales, los avances en el acabado de superficies y los avances en el software de simulación. Además, se explica cómo estos avances tecnológicos han profundizado en las dimensiones de la fundición a presión en industrias como la automovilística, la aeroespacial y la electrónica gracias a la mejora de la eficacia y la producción de piezas complejas sin contaminar el medio ambiente...

Nuevas tendencias en la tecnología de fundición a alta presión para mejorar la durabilidad

La tecnología de fundición a alta presión ha aportado mejoras asombrosas, como la eficacia, la automatización y la sostenibilidad del proceso de producción de la fundición a presión. En este artículo conoceremos todas las nuevas tendencias fundición a alta presión, que mejoran la durabilidad:

Mejoras en la automatización

La automatización de las máquinas de fundición a presión y de los equipos periféricos ha aumentado con el tiempo para reducir los costes de mano de obra y mejorar la productividad y la uniformidad. Las máquinas modernas suelen contar con sistemas automatizados de cambio de moldes que pueden intercambiarlos rápidamente sin intervención manual. Esto permite cambios más rápidos entre series de piezas. También se suelen utilizar robots para manipular la inyección de metal caliente en los moldes y retirar las piezas fundidas acabadas.

La integración de robots reduce los riesgos ergonómicos para los trabajadores y consigue un mayor rendimiento en comparación con el funcionamiento manual. Algunas instalaciones de tecnología de fundición a presión utilizan ahora líneas de manipulación de materiales y montaje totalmente automatizadas en las que las piezas fundidas se transportan automáticamente entre las estaciones de fundición, recorte, limpieza y montaje con poca o ninguna intervención humana.

Iniciativas ecológicas

Los fundidores a presión buscan formas de reducir el impacto medioambiental de sus operaciones a través de diversas iniciativas ecológicas. La chatarra de aleación de aluminio procedente de las operaciones de recorte se recicla eficazmente de nuevo en la granalla metálica utilizada en las máquinas de fundición a presión. Esto cierra el bucle de materiales y reduce la necesidad de materia prima. Algunas tecnologías de fundición a presión también han adoptado fuentes de energía renovables como los paneles solares para alimentar parcialmente sus instalaciones y reducir las emisiones de carbono. Los lubricantes de base acuosa para los sistemas de lubricación de las matrices sustituyen a los de base oleosa, lo que minimiza la contaminación durante el proceso de fundición. En general, la producción de fundición a presión se ha hecho más sostenible gracias a los esfuerzos de conservación y al uso de chatarra reciclada.

Avances materiales

Continuamente se desarrollan nuevas aleaciones de aluminio para conseguir piezas más ligeras que mantengan o mejoren su resistencia en comparación con las aleaciones más antiguas. Las aleaciones con adiciones de magnesio o litio se han hecho populares, ya que ofrecen reducciones de densidad significativas con respecto a las aleaciones tradicionales de aluminio y silicio. La fibra de carbono y otros refuerzos compuestos también se están probando como forma de optimizar la rigidez y el peso.

Estos avances en los materiales permiten que los componentes de la tecnología de fundición a presión ayuden a los vehículos a cumplir normas más estrictas de ahorro de combustible sin dejar de desempeñar funciones estructurales Los continuos avances en las aleaciones también aumentan las posibilidades de tamaños de cavidad y grosores de pared alcanzables mediante materiales de fundición a presiónque, a su vez, simplifican la integración de las piezas y reducen su número.

En conclusión, la fundición a presión de alta presión es un proceso dinámico que ha progresado gracias a los avances en la técnica de automatización, las preocupaciones medioambientales y la mejora de los materiales. Estos cambios han mejorado el uso de la fundición a presión como proceso de fabricación en términos de funcionamiento, sostenibilidad y rediseño. Se esperan aumentos adicionales con nuevas implementaciones tecnológicas en el futuro..

Nuevas tendencias que vemos en el desarrollo de materiales de fundición

Avances en aleaciones de aluminio

Dado que aspectos como el aligeramiento de peso siguen siendo relevantes, se están creando nuevas aleaciones con tecnología de fundición a presión de aluminio para proporcionar una relación resistencia-peso aún mayor. Las aleaciones de cobre y níquel-aluminio ofrecen reducciones de densidad de aproximadamente 5%-8% en comparación con el aluminio convencional, al tiempo que proporcionan características mecánicas equivalentes. Permiten obtener paredes más delgadas pero aún rígidas en los componentes de fundición a presión. Las nuevas aleaciones tratables térmicamente también proporcionan una mayor flexibilidad de diseño para piezas de seguridad de alta integridad.

Investigación sobre materiales sostenibles y reciclables

Los esfuerzos de investigación están examinando materiales más sostenibles y reciclables para las piezas de fundición. Se están explorando las aleaciones de aluminio de base biológica que incorporan fundentes renovables de base biológica para reducir la dependencia de los materiales de fabricación derivados del petróleo. También se están desarrollando aleaciones con un mayor contenido de aluminio reciclado en lugar de aluminio primario.

Esto reduciría la energía incorporada y las emisiones en la producción de la tecnología de fundición a presión. Los investigadores están estudiando aleaciones de magnesio y zinc como alternativas cuya producción es aún más eficiente energéticamente que la del aluminio. Los nuevos materiales de fundición compuestos que utilizan refuerzos reciclables o basados en residuos agrícolas pueden abrir nuevas oportunidades. En general, el impulso es hacia aleaciones de fundición que puedan fundirse y reutilizarse repetidamente sin que se degrade su rendimiento.

Las tendencias observadas en los nuevos materiales de la tecnología de fundición a presión se centran en la sostenibilidad a través de diseños de aleaciones que reducen el uso de energía, disminuyen el impacto del ciclo de vida y permiten modelos de reciclaje de circuito cerrado. Simultáneamente, las innovaciones en materiales siguen ofreciendo soluciones ligeras a través de metalurgias avanzadas para una mayor complejidad de diseño y propiedades mecánicas optimizadas. Estos avances permitirán que los procesos de fundición sigan siendo competitivos en la fabricación.

Capacidad de diseño de piezas complejas

Avances en herramientas de ingeniería asistida por ordenador y papel de la fundición a presión software de simulación han ampliado enormemente las posibilidades de diseño de las piezas de fundición a presión. Los fundidores a presión pueden ofrecer ahora soluciones a medida para componentes altamente personalizados mediante técnicas como canales de refrigeración conformados, análisis automatizados de llenado de moldes y diseños optimizados de compuertas y bandas. Los diseños de tecnología de fundición a presión tridimensional con elementos de molde móviles permiten incluso rebajes y características interiores que antes no eran posibles. Esto permite a la fundición a presión producir piezas que antes podían requerir un mecanizado más costoso o la construcción de múltiples piezas.

Producción de geometrías intrincadas

Las tolerancias más ajustadas que se consiguen con la dosificación de precisión y la refrigeración controlada también significan que la fundición a presión puede manejar geometrías tridimensionales más intrincadas con tolerancias muy ajustadas y secciones de pared finas. Las cavidades internas, los clips y las características de encaje pueden integrarse sin ensamblaje añadido. Algunos ejemplos son las carcasas de productos electrónicos de consumo, las carcasas de conectores industriales y los complejos componentes del interior del automóvil que serían muy costosos de producir con otros métodos. Estos avances en la ingeniería de diseño de la tecnología de fundición a presión han ampliado significativamente la complejidad de las piezas que la fundición a presión puede fabricar con eficacia.

Mejoras del acabado superficial

Los avances en la lubricación de la matriz, las estrategias de inyección y los controles de inyección han dado lugar a mejoras significativas en el acabado superficial de las piezas de fundición a presión. La lubricación optimizada garantiza una extracción suave de las piezas de la cavidad de la matriz, mientras que la inyección a alta presión llena los detalles de las compuertas estrechas con una turbulencia mínima. Las posiciones y velocidades de cierre precisas minimizan el atrapamiento de aire y los chorros que podrían estropear las superficies.

Los acabados superficiales mejorados proporcionan una mayor resistencia a la corrosión para una larga vida útil, especialmente importante en aplicaciones bajo el capó. También ha permitido a la tecnología de fundición a presión satisfacer requisitos estéticos para componentes exteriores visibles que antes sólo se conseguían mediante pintura. Los componentes fundidos requieren menos acabado secundario, lo que reduce los costes. Un ejemplo son las pinzas de freno de aluminio que antes requerían un mecanizado exhaustivo, pero que ahora pueden fundirse a presión con una definición de los detalles muy fina.

Expansión de las aplicaciones industriales

Innovaciones en el sector del automóvil

En la industria de la automoción, la tecnología de fundición a presión sigue experimentando una utilización creciente para piezas estructurales ligeras y de seguridad. El aumento de la adopción de acero de alta resistencia y contenido de aluminio está siendo posible gracias a la fundición a presión de componentes complejos como vigas de tableros de instrumentos, armazones de asientos y pilares B. También se utiliza mucho para los bloques de motor. Las nuevas aplicaciones de e-movilidad incluyen carcasas para motores eléctricos, cajas de cambios y recintos de baterías en los que debe optimizarse la disipación del calor.

Crecimiento en el sector aeroespacial y electrónico

Fundición a presión Las aplicaciones se están expandiendo también a industrias más allá de la automoción. En el sector aeroespacial, se está evaluando la fundición a presión para los largueros de las alas de los aviones y otras piezas de carga crítica para ahorrar peso. Los avances del proceso que permiten formas complejas de paredes finas y propiedades mecánicas mejoradas se adaptan a estas exigentes aplicaciones. En electrónica, la fundición a presión produce las carcasas de pequeños electrodomésticos, herramientas eléctricas y dispositivos móviles.

Los estrictos controles dimensionales permiten la integración de diversas interfaces. Características como las ventanas de la antena y los disipadores de calor pueden incorporarse mediante tecnología de fundición a presión para mejorar el apantallamiento de RF y la gestión térmica. El crecimiento de las redes 5G y otras tecnologías inalámbricas estimulará su uso. En general, las industrias están reconociendo mercado mundial de la fundición a presión como un proceso de fabricación viable para la producción sofisticada de grandes volúmenes en la que el diseño, la funcionalidad y el peso ligero de las piezas son prioritarios.

Con las continuas innovaciones, los fabricantes de tecnología de fundición a presión se asocian con una base de clientes cada vez más amplia, más allá de la automoción. Las nuevas aplicaciones aprovechan las ventajas que ofrece el proceso en la producción en forma de red de componentes complejos de alta integridad para aplicaciones exigentes de peso ligero y diseño.

Mejoras en la tecnología de fundición a presión

Mejoras en la asistencia al vacío

La incorporación de la tecnología de asistencia por vacío a las máquinas de fundición a presión ha permitido mejorar la calidad de las piezas y la eficacia del proceso. Al aplicar vacío durante la inyección y la solidificación, la asistencia por vacío reduce la porosidad y la oxidación para mejorar las propiedades del material. Permite el llenado de cavidades más intrincadas y paredes más finas. Algunas máquinas ofrecen ahora niveles de vacío y tiempos variables que se adaptan al diseño de cada molde.

Sistemas de control de tiro

Los avanzados sistemas de control de disparo miden con precisión la dosificación de metal fundido y la velocidad de inyección. La optimización del control de disparo en función de la geometría del molde ayuda a conseguir un llenado uniforme, chorros reducidos y turbulencias para superficies impecables. Los sensores en el molde proporcionan datos de llenado en tiempo real a los ordenadores de disparo para el control del proceso en bucle cerrado. Esto maximiza el rendimiento al minimizar los rechazos por disparos cortos o atrapamiento de aire. Junto con la asistencia al vacío, los controles de disparo mejoran la calidad de los componentes fundidos y la repetibilidad dimensional.

Rendimiento mejorado de la fundición a presión

Integración de la automatización

Las líneas de tecnología de fundición a presión totalmente automatizadas maximizan la productividad reduciendo los costes de mano de obra y mejorando los índices de producción. La manipulación robótica de materiales y los controles de bucle cerrado permiten transferir a alta velocidad las piezas calientes entre las máquinas de fundición y las estaciones de recorte. La programación por control numérico computerizado (CNC) permite una producción sin luces con supervisión remota.

Las operaciones de montaje complejas, como la inserción de casquillos o fijaciones, se automatizan para eliminar riesgos ergonómicos. Algunas instalaciones están adoptando sistemas ciberfísicos que utilizan sensores IoT, computación en la nube y aprendizaje automático y optimizan aún más la secuenciación, el uso de la energía y el mantenimiento predictivo.

Iniciativas de sostenibilidad

Los fabricantes están emprendiendo iniciativas para reducir su huella medioambiental. Los programas de reciclaje de metales recuperan valiosa chatarra para su refundición, al tiempo que minimizan los residuos de los vertederos. El uso de energías renovables, como los paneles solares in situ, reduce las emisiones de carbono. La iluminación de bajas emisiones y las máquinas de bajo consumo reducen los costes operativos. Los lubricantes para troqueles y los productos de limpieza a base de agua sustituyen a los perjudiciales para el suelo y las aguas subterráneas. Los informes de sostenibilidad permiten cuantificar las ganancias anuales.

Medidas de control de calidad

Los controles avanzados del proceso y los sistemas de aseguramiento de la calidad ayudan a conseguir una precisión dimensional y unas propiedades del material uniformes. En la tecnología de fundición a presión, los sensores proporcionan datos en tiempo real sobre el llenado y el enfriamiento para realizar ajustes rápidos del proceso. Las pruebas no destructivas con rayos X o ultrasonidos comprueban las características y ubicaciones internas. Los métodos de control estadístico de procesos identifican las fuentes de variaciones inherentes para su eliminación. El software de trazabilidad rastrea los lotes de material, los ajustes de la máquina y los detalles del operario para localizar las causas de origen de cualquier pieza no conforme.

Optimización de procesos

El software de simulación de fundición en coquilla modela el llenado de la coquilla, la solidificación y los patrones de tensión para optimizar los controles de la temperatura de la coquilla, el venteo y la inyección antes de la producción de herramientas. El análisis térmico ayuda a seleccionar las aleaciones con tratamiento térmico. Las ventanas de proceso identifican los límites de los parámetros para un funcionamiento impecable. Los sensores en máquina facilitan los ajustes dinámicos del perfil de disparo o del vacío en función de las condiciones de la cavidad en tiempo real. La digitalización de los procesos mediante tecnologías IoT industriales mejorará aún más la calidad, reducirá los residuos y maximizará el tiempo de actividad de los equipos mediante diagnósticos predictivos.

Con una automatización y un control de procesos avanzados que se combinan con iniciativas de calidad y digitalización, las operaciones tecnológicas de fundición a presión ofrecen hoy en día un rendimiento y una sostenibilidad sin precedentes. Esto impulsa una mayor adopción en aplicaciones de peso ligero en diversas industrias.

Aumento de la eficiencia de la fundición a presión

Utilización del software de simulación

Los programas de simulación de fundición a presión ayudan a analizar los diseños de las piezas y a determinar los parámetros óptimos del proceso antes de incurrir en costes de utillaje. Los patrones de llenado, las trampas de aire y las tensiones pueden predecirse para evitar defectos. El análisis térmico ayuda a seleccionar la aleación. Combinadas con la captura de datos del proceso, las simulaciones proporcionan un gemelo digital para la optimización continua del proceso. Esto reduce significativamente las iteraciones de prototipado físico.

Principios de fabricación ajustada

La tecnología de fundición a presión ha integrado conceptos lean como la producción justo a tiempo, la organización del lugar de trabajo 5S y el mapeo del flujo de valor para eliminar los residuos. La manipulación automatizada de materiales y los controles de circuito cerrado permiten el flujo de una sola pieza sin cuellos de botella. Los sistemas de reposición Kanban evitan el exceso de costes de mantenimiento de inventario. El montaje celular dispone los equipos de forma lógica para minimizar los movimientos sin valor añadido. Los tableros visuales de rendimiento de la fábrica hacen un seguimiento transparente de las métricas clave.

Mejoras en la integración

Las interfaces mejoradas entre los dispositivos periféricos como las unidades de elevación, las prensas de recorte y los componentes de automatización garantizan una transferencia fluida de los componentes calientes. Las interfaces estandarizadas permiten una reconfiguración modular. Integración con la planificación de recursos empresariales software automatiza programación, inventario y envío. El acceso a los datos de producción desde cualquier lugar facilita la gestión remota y la rápida resolución de problemas.

La adopción de la simulación, las estrategias ajustadas y la mejora de la integración han impulsado considerablemente la eficacia global de los equipos. Se reducen los tiempos de cambio, se aumenta el rendimiento y se mejora la consistencia del proceso. Las decisiones basadas en datos maximizan el rendimiento de la célula tecnológica de fundición a presión para satisfacer eficazmente la creciente demanda en diversas industrias y aplicaciones.

Conclusión

En conclusión, la industria de la tecnología de fundición a presión ha recorrido un largo camino gracias a los continuos avances tecnológicos. La aplicación de la automatización, las herramientas de simulación, los conceptos lean y las iniciativas de sostenibilidad han mejorado significativamente la productividad, la calidad y la eficacia operativa. Las nuevas aleaciones de aluminio ofrecen una flexibilidad de diseño ligera al tiempo que mantienen la resistencia. Los avances en los sistemas de control de la inyección y la asistencia al vacío proporcionan componentes de fundición impecables con detalles intrincados.

En la actualidad, el proceso produce piezas complejas con forma de red de forma más rentable que nunca para la fabricación de grandes volúmenes. Los nuevos avances de la digitalización y la fabricación inteligente potenciarán la producción variable bajo demanda. La tecnología de fundición a presión está bien preparada para seguir siendo un proceso de fundición fundamental que apoye a las industrias que exigen una fabricación competitiva en costes de componentes funcionales robustos.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la fundición a presión?

La fundición a presión es un proceso de fabricación en el que se inyecta metal fundido a alta presión en moldes de acero para producir componentes con geometrías complejas. Puede producir piezas con tolerancias estrechas a un ritmo rápido, lo que lo hace muy adecuado para la producción de grandes volúmenes.

¿Qué materiales se pueden fundir a presión?

Entre las aleaciones de fundición a presión más comunes se encuentran el aluminio, el magnesio, el zinc y las aleaciones a base de estaño. El aluminio es la más popular debido a propiedades como su ligereza, resistencia a la corrosión y maquinabilidad. Las nuevas aleaciones permiten la fundición a presión de piezas más resistentes y estables dimensionalmente.

¿Cuáles son las aplicaciones habituales de la fundición a presión?

Los componentes de automoción, como bloques de motor, cárteres y cajas de cambio, se funden a presión con mucha frecuencia. Otros usos importantes son los recintos electrónicos, los electrodomésticos, los equipos de jardinería, los muebles y la maquinaria industrial. Sustituye a los ensamblajes multicomponente con menos piezas conformadas directamente.

¿Cuáles son las ventajas de la fundición a presión?

Entre sus principales ventajas se encuentran la fabricación de formas netas, la versatilidad en el diseño de las piezas, la repetibilidad y una mayor rentabilidad para grandes volúmenes. Requiere menos mecanizado posterior a la producción que otros procesos de conformado.