Revolucionando el mecanizado: El impacto de la impresión 3D

 Los profesionales de la herramienta consideran cómo el impacto de la impresión 3D cambiará el mecanizado. Reconocen las ventajas de la impresión 3D, especialmente en la construcción de prototipos, pero están convencidos de que la fabricación aditiva no sustituirá por completo al mecanizado CNC, sino que lo complementará.

El impacto de la impresión 3D en el mecanizado

La introducción del impacto de la impresión 3D en la producción de prototipos ha mejorado significativamente el desarrollo de productos. Se ha vuelto más rápido y económico. Esta tecnología se considera ahora una alternativa a la Mecanizado CNC.

Sin embargo, hay que cuestionar este enfoque y aclarar si la impresión en 3D puede sustituir por completo a la producción mecánica en la fábrica inteligente.

Peritajes de Iscar

La respuesta de los expertos de Iscar: A pesar de las perspectivas positivas del impacto de la impresión 3D, no puede sustituir completamente al mecanizado CNC como tecnología dominante para la producción de componentes metálicos. "Sin embargo, no cabe duda de que la fabricación aditiva (AM) tendrá un impacto significativo en toda una serie de procesos de producción", afirma Erich Timons, CTO de Iscar.

Características de la impresión 3D y el mecanizado CNC

Ambas tecnologías crean la geometría de un componente formando capa a capa el material de la pieza que se va a procesar. Pero, ¿cuál de los procesos es más eficaz? ¿Y cómo afectará concretamente a la producción en el futuro la combinación de ambas soluciones?

Para responder a estas preguntas, es necesario examinar en detalle las principales características del impacto de la impresión 3D y el mecanizado CNC. Entre ellas se incluyen los materiales de las piezas de trabajo y sus propiedades físicas, las formas creadas y la precisión del mecanizado.

Los metales son los materiales más importantes de las piezas de trabajo en el mecanizado CNC. A pesar de un aumento significativo de la proporción de metales, los materiales no metálicos siguen dominando en la impresión 3D.

Al mismo tiempo, los avances en pulvimetalurgia han hecho posible imprimir piezas de materiales difíciles de mecanizar, como las superaleaciones con base de níquel. Esto abre nuevas perspectivas para la fabricación aditiva.

La física también desempeña un papel importante: los metales son isótropos. Esto significa que tienen las mismas propiedades físicas en todas las direcciones. Por el contrario, el impacto de los productos impresos en 3D es anisótropo: por ejemplo, su resistencia puede ser mayor en la dirección horizontal que en la vertical.

Comportamiento estructural y fiabilidad

El comportamiento estructural, la rigidez y la fiabilidad de los componentes fabricados con metales isótropos pueden calcularse con precisión. Sin embargo, es más difícil hacer predicciones precisas para los productos impresos en 3D.

Esta es una de las razones por las que la introducción de la AM en la producción de elementos metálicos clave avanza con bastante lentitud: los locales Servicios de mecanizado CNC es el proceso predominante para la producción de componentes críticos.

Ventajas y desventajas de ambos métodos

El mecanizado CNC está limitado principalmente por el hecho de que el acceso de una herramienta de corte a la superficie a mecanizar es limitado. El impacto de la impresión 3D es diferente: es más flexible y amplía significativamente las posibilidades de producir formas complejas. La eliminación de metal mediante mecanizado permite mecanizar componentes con una amplia gama de dimensiones.

Flexibilidad y complejidad en la impresión 3D

El impacto de la impresión 3D es mucho más limitado: en principio, un componente de gran formato puede fabricarse de forma aditiva. En este caso, es aconsejable dividir la pieza en varios componentes más pequeños y luego unirlos.

Sin embargo, este proceso aumenta considerablemente el tiempo de producción y también plantea la cuestión de la resistencia y rigidez necesarias.

Las impresoras 3D alcanzan actualmente una precisión dimensional de 0,25 milímetros. Servicios de mecanizado CNC a medida es mucho más preciso y consigue tolerancias al menos dos o tres veces más ajustadas. El proceso también funciona con mayor repetibilidad y produce calidades de superficie superiores.

También hay que tener en cuenta las cuestiones de rentabilidad y sostenibilidad. Una impresora 3D es significativamente más barata que una máquina CNC moderna. Además, el mecanizado CNC produce virutas que deben reciclarse. Con la impresión en 3D, en cambio, se producen menos residuos, el material de la pieza se utiliza de forma eficiente y el consumo de energía es menor.

Aproximación a la forma final

En el procesamiento de metales, la fabricación aditiva produce piezas precisas muy próximas a la forma final deseada. La producción de componentes complejos requiere un mecanizado CNC con una eliminación mínima de material, así como una gran precisión y calidad superficial.

"La impresión en 3D permite obtener resultados rápidos y precisos en la creación de prototipos, acortando así el valioso tiempo de producción para lograr la solución óptima", afirma Erich Timons.

"Sin embargo, el impacto de los procesos de impresión en 3D no sustituye al mecanizado CNC, sino que complementa los procesos de mecanizado". Ya existen en el mercado máquinas que combinan el mecanizado preciso multieje con la impresión en 3D, integrados en un solo sistema.

Precisión en la fabricación aditiva

El uso de la impresión en 3D para la fabricación de componentes repercute en las herramientas de fresado que forman piezas complejas y deben satisfacer las crecientes demandas de eficacia y precisión. Para lograr tasas óptimas de arranque de material con bajas tolerancias, en la práctica se suele recurrir al mecanizado de alta velocidad (HSM) con avances y velocidades elevados.

Esto requiere herramientas de corte precisas que permitan un mecanizado fiable con el menor número posible de pasadas de mecanizado y una muy buena calidad superficial. Algunos ejemplos son las fresas de mango de metal duro (VHM), las herramientas modulares con cabezales de corte intercambiables y las fresas de perfil preciso con plaquitas indexables de Iscar para el mecanizado económico de formas complejas.

Los fabricantes de herramientas de corte tienen en cuenta los componentes aditivos a la hora de confeccionar su cartera. Por ejemplo, Iscar ha ampliado su gama de fresas de metal duro macizo de filos múltiples para el mecanizado de alta velocidad.

La gama actual se centra en fresas con geometrías de corte especiales, que se utilizan en el mecanizado de alta velocidad en 5 ejes de perfiles complejos y ofrecen la solución adecuada para procesos de acabado eficaces. Además, estas geometrías de plaquita pueden encontrarse en herramientas de plaquita indexable de filo único que cubren diámetros nominales de fresa mayores.

Iscar ha integrado estos filos de corte en su línea modular de herramientas MULTI-MASTER con cabezales de fresado intercambiables, combinando las ventajas de los conceptos de plaquita de metal duro e indexable.

Un ejemplo de la sinergia entre el impacto de la impresión 3D y el mecanizado CNC puede verse en la producción de complicadas configuraciones de herramientas especiales de plaquitas indexables.

La impresión 3D también ofrece ventajas en el diseño de herramientas: optimiza el diseño de una fresa, especialmente las superficies interiores y los canales de refrigerante para una refrigeración dirigida directamente a cada vanguardia.

Los ingenieros ven en la impresión 3D un proceso adecuado para encontrar soluciones óptimas y sostenibles para productos especiales y de nuevo desarrollo. El impacto de la impresión 3D de insertos indexables representa un importante paso adelante.

La producción aditiva de prototipos no requiere costosas matrices y permite probar de forma fiable diferentes variantes de diseño de los insertos, lo que acorta significativamente el tiempo de desarrollo, reduce los costes de producción y minimiza los residuos.

La impresión en 3D no desplazará por completo al mecanizado CNC de las naves de producción en el futuro. Erich Timons lo resume: "La simbiosis de estas dos tecnologías será un rasgo característico del procesamiento del metal en un futuro próximo".