Técnica y Tecnología

FABRICACIÓN AVANZADA 13 del País Vasco y la Diputación Foral de Bizkaia, en colaboración con el Parque Tecnológico y Científico de Bizkaia, permite al Centro focalizarse en técnicas avanzadas de fabricación abarcando un amplio espectro. Este enfoque tiene como objetivo avanzar los niveles actuales de desarrollo tec- nológico asociados en el ámbito de las universidades (MRL, Manufacturing Readiness Levels 2 a 5) a niveles de preparación tecnológica en entornos suficientemente representativos (nive- les de MRL 6 a 8), situados más cerca de las necesidades de producción de las empresas. En este trabajo se resumen los últi- mos avances realizados por el Grupo durante este último período 2020-2021 en relación la fabricación aditiva, las técnicas de mecanizado y el rectifi- cado, así como otros procesos como la soldadura o el remachado. Los resul- tados obtenidos alcanzaron niveles de MRL 4-5, abriéndose camino para seguir siendo desarrollándose en el CFAA durante los próximos meses. A continuación, se exponen los avances más significativos desarro- llados en detalle para cada rama de investigación. AVANCES EN EL CAMPO DEL MECANIZADO Durante los últimos 3 años se ha estado investigando en nueva línea de investigación dentro del Grupo de Fabricación de Alto Rendimiento, concretamente en el Mecanizado Superabrasivos, del inglés Super Abrasive Machining (SAM). Esta nueva tecnología de mecanizado se carac- teriza por emplear la tecnología de rectificado con velocidades de corte del mecanizado. Por lo tanto, esta tec- nología proporciona la precisión del proceso de rectificado con avances y costes similares al uso del mecanizado. Uno de los primeros pasos en los que se está centrando la investigando es en la fabricación de herramientas de tipo SAM hechas a medida, Custom Shaped Tools. ¿Y por qué a medida? La respuesta es porque se está intentando realizar el acabado de las paredes de engranajes mediante esta técnica, y para ello, es necesario que las herra- mientas se adapten geométricamente a los dientes del engranaje. Para con- seguir este objetivo, se está trabajando conjuntamente con BCAM (Basque Center of Applied Mathematics), de tal manera que se están desarrollando algoritmos mediante los que poder crear una herramienta de geometría hecha a medida que sea capaz de acabar las paredes del diente del engranaje, obteniendo desviaciones dimensionalesmuy pequeñas (±20 µm). Las herramientas de tipo SAM se caracterizan por estar formadas por un núcleo metálico, en este caso acero F115, al que se le adhieren partículas abrasivas mediante un proceso de electrodeposición. El proyecto actual en el que nos encon- tramos se enmarca en la fabricación de tornillos sin fin o Screw Rotors, en los que poder emplear la tecnología de SAM. En concreto se ha seleccio- nado una geometría simétrica de este tipo de elementos, por lo que hay una pareja de tornillos sin fin; uno macho y una hembra. Por lo que es necesario emplear 2 herramientas de tipo SAM, una para cada tornillo sin fin. El proceso de fabricación de este tipo de herramientas empieza por el meca- nizado del mango de la herramienta. Es uno de los pasos más complejos y sencillos a la vez, y es que la medida tiene que ser muy precisa, ya que luego esa herramienta tiene que entrar en una pinza que va dentro de un portaherramientas. Para realizar el mecanizado del mango, y aunque parezca contradictorio, se ha empleado un torno manual, donde es posible controlar muy bien el material que se está eliminando. Una vez cilindrado los mango y teniéndolos a medida, se le ha realizado unos pequeños mecani- zados en la parte inferior para poder marcarlos y poder amarrarlos en una mordaza. Finalmente, se ha mecani- zado la geometría de las herramientas en un centro de mecanizado de 5 ejes. En el ámbito del mecanizado, se siguen desarrollando diferentes líneas de investigación para satisfacer las demandas de la producción moderna de componentes industriales; una alta productividad y una alta fiabilidad de los procesos de mecanizado. Con el fin de aumentar la productividad, en sectores como el aeronáutico o el auto- movilístico, se apuesta por aumentar el denominado Material Removal Rate (MRR), para incrementar los beneficios. Para ello, se puede optar entre dos estrategias, aumentar la velocidad de corte, o, aumentar la sección de viruta. No obstante, tanto el incremento de la velocidad de corte, como el incre- mento de la sección de viruta tiene un impacto negativo en la vida útil de la herramienta. Durante el proceso de corte debido al impacto de las eleva- das cargas térmicas y mecánicas sobre la herramienta, se produce un desgaste progresivo en los filos, que degenera las capacidades de la herramienta de corte, reduciendo su fiabilidad en la operación de mecanizado. El desgaste determina la vida útil de la herramienta, siendo el valor límite el definido por la norma ISO 8688-2:1989: desgaste uniforme de flanco Vb = 0,3 mm o en su defecto, desgaste localizado de Vb= 0,05 mm. Por consiguiente, numerosos esfuerzos se han focali- zado en torno a la reducción de las cargas termomecánicas producidas durante el mecanizado, para permitir el incremento de la productividad, siendo una de las principales líneas de estudio la influencia que tiene la micro geometría en el proceso, en especial la denominada zona corte. Las investigaciones de los últimos años han demostrado que la vida útil de las herramientas puede aumentarse esencialmente adaptando la geometría de la zona de corte. Esta adaptación,