Tecnologías

Aunque se pondrá la relación sin especificar el centro, aquí indicamos que centro ha aportado cada una para completarlas con la explicación didáctica.

Principales Tecnologías Tradicionales para Fabricación de Molde y Matriz

­ - Fresado (tradicional y alta velocidad)

­ - EDM

­ - Torneado

­ - Taladrado

­ - Tratamientos superficiales (p.ej. Templado)

­ - Texturizado químico

­ - Pulido

­ - Soldadura

Tecnologías Láser Aplicables a la Fabricación de Molde y Matriz

­ - Corte

­ - Taladrado

­ - Mecanizado (ablación láser): el mecanizado por láser es un proceso no convencional que permite obtener mecanizados de formas complejas y de pequeño tamaño. La gran ventaja de esta tecnología es la posibilidad de mecanizar casi todo tipo de materiales independientemente de su dureza. La alta densidad de energía del haz láser en el punto de enfoque permite que se produzca el proceso de ablación, haciendo que el material se vaporice. Si a la tecnología del láser le añadimos la tecnología de fabricación a alta velocidad, se dispone de un equipamiento más completo que permite el mecanizado de moldes que presenten detalles complejos y precisos, a la vez que se pueden obtener paredes verticales y acabados de esquinas vivas. Una de las grandes ventajas de esta tecnología es que al ser una fuente de energía la que incide sobre el material, no se producen desgastes, roturas ni colisiones de la herramienta de corte, lo que supone una gran ventaja al proceso de arranque de viruta tradicional.

­ - Marcado (ablación láser): el marcado láser puede tener dos objetivos claramente distinguibles. Uno es el marcado con aplicaciones funcionales, en el cual se busca grabar un código alfanumérico sobre la superficie de un producto para indicar una identificacaión permanente. El otro es para usos decorativos, como pueden ser la obtención de patrones gráficos, textos artísticos, firmas, imágenes digitalizadas y logotipos. Las características básicas que proporciona el marcado de piezas por láser es la alta precisión, repetitibilidad y la trazabilidad. Se trata de un proceso fácil de controlar y de automatizar que permite trabajar con casi cualquier geometría de la pieza. El tipo de marcado que se obtiene está relacionado con la potencia del láser, la frecuencia y la energía del pulso. El grabado consiste en una considerable ablación del material. El material se funde y es lanzado hacia el exterior del surco que crea.

­ - Texturizado (ablación láser)

­ - Cladding: el láser cladding es una novedosa técnica de aporte de material que consiste en la deposición de material con el objetivo de crear capas funcionales, mejorar las características de la pieza tratada o restaurarla. Mediante la interacción de la energía del haz láser en la superficie del sustrato, se produce la fusión de una cama de polvo pre-depositado, del hilo de alimentación o de polvo arrastrado por una corriente de gas, obteniendo una dilución mínima. Se funde solamente una pequeña capa del sustrato, y se consiguen deposiciones de entre 50µm y 2mm de altura, conservando las propiedades originales del material de aporte.

­ - Soldadura: la soldadura por rayo láser es un proceso de soldadura por fusión que utiliza la energía aportada por un haz láser para fundir y recristalizar el material o los materiales a unir, obteniéndose la correspondiente unión entre los elementos involucrados. En la soldadura láser comúnmente no existe aportación de ningún material externo y la soldadura se realiza por el calentamiento de la zona a soldar, y la posterior aplicación de presión entre estos puntos. Mediante ópticas se focaliza toda la energía del láser en una zona muy reducida del material. Cuando se llega a la temperatura de fusión, se produce la ionización de la mezcla entre el material vaporizado y el gas protector (formación de plasma). La capacidad de absorción energética del plasma es mayor incluso que la del material fundido, por lo que prácticamente toda la energía del láser se transmite directamente y sin pérdidas al material a soldar. De ésta manera se consigue un cordón homogéneo y dirigido a una pequeña área de la pieza a soldar, con lo que se reduce el calor aplicado a la soldadura reduciendo así las posibilidades de alterar propiedades químicas o físicas de los materiales soldados.

­ - Tratamiento superficial (modificación de características superficiales):

­ - Asistencia de mecanizado

 -­ Tecnologías Rapid Manufacturing (DMLS, SLM, etc): es un proceso de láser que permita fundir de forma selectiva (SLM, Selective Laser Melting). El punto de partida, igual que todos los procesos de fabricación generativos, es un modelo 3D de CAD, que se subdivide en capas de un grosor definido. La pieza real es generada por un proceso de repetición de nuevas capas de material y de transfusion del área y la información del contorno de cada capa en el material usando un haz láser. En comparación a otros procesos generativos del metal, se precisan dos diferencias importantes. Por una parte, el material usado es un sólo componente de metal en polvo como el acero inoxidable 1.4404, el acero de herramienta 1.2343 o el titanio TiAl6V4. Por otra parte, el proceso físico es una refundición completa de la capa del polvo con una vinculación metalúrgica entre las capas que rinden densidades de aproximadamente. 100% en un paso. Estas características aumentan el campo de aplicación para esta tecnología de Prototipado rápido a la Fabricación Rápida de piezas funcionales y de herramientas en serie. La exactitud dimensional son factores decisivos para el uso y la aceptación industrial del proceso SLM.

 

MODIFICACIONES METALÚRGICAS

Se pueden realizar tratamientos superficiales con vistas a modificar la dureza y resistencia de las superficies de los útiles metálicos destinados al moldeo. Las posibles modificaciones estarán controladas en primera instancia por las características de las aleaciones metálicas que se estén utilizando. Sin embrago una vez que una cierta aleación metálica sea susceptible de ser tratada térmicamente, mediante el uso adecuado de los diferentes sistemas láser disponibles, puede ser modificada su superficie en espesores controlables, desde espesores menores de 1 micra a típicos valores de cientos de micras. La ventaja de estos tratamientos localizados reside en que el cuerpo metálico permanece “frío”, por lo que se minimizan y evitan distorsiones, agrietamientos, cambios químicos, etc. Esto hace que estos tratamientos sean muy atractivos comparados con otras técnicas de tratamientos térmicos. En el caso de ser necesaria la utilización de atmósferas protectoras o de control, pueden ser protegidos en cámaras o mediante gases proyectados junto al haz.

MODIFICACIONES FÍSICAS

Hay otro tipo de tratamientos superficiales que también se pueden realizar con estas técnicas de forma adecuada. Son todos aquellos destinados a las modificaciones físicas de superficies, como por ejemplo el cambio de la rugosidad superficial. En este sentido se pueden crear de forma selectiva zonas con rugosidades distintas y controladas.

LIMPIEZA DE SUPERFICIES

La limpieza selectiva de superficies metálicas mediante haces láser es una técnica ampliamente contrastada. Se pueden retirar de forma selectiva, tanto posibles capas de óxidos o bien de otros materiales (residuos de los moldeos)

MICROMARCADO Y/O MICROMECANIZADO DE PRECISIÓN

Los actuales sistemas de control galvanométrico en los sistemas láser permiten el control y movimiento del haz láser con una gran precisión (micras) y una gran velocidad (metros/segundo). Si a ellos se une la posibilidad del uso de sistemas pulsados (milisegundos, microsegundos y nanosegundos) se puede retirar material de forma ablativa sin modificar o calentar el resto del material. Estas técnicas pueden competir con las presiones y tolerancias que se obtienen en micromecanizado por electroerosión (alrededor de las 50 micras).

MICROMARCADO

Mediante estos sistemas se pueden realizar cualquier tipo de caracteres con tamaños limitados solamente por el diámetro del haz focalizado (hasta 20 micras).

MICROMECANIZADO

De una forma similar es posible retirar material para dar lugar a micromecanizados en zonas específicas de las piezas.