El sinterizado está evolucionando del prototipado rápido a la producción en serie

El sinterizado láser puede convertirse en la llave que abra las puertas de la fabricación a medida, conocida también como e-manufacturing o producción electrónica. Es un tipo de producción flexible que ofrece soluciones para cada fase del proceso de fabricación de un producto, desde su desarrollo y producción hasta la entrega a los clientes. Por otra parte, se adapta tanto a la producción masiva de productos como a las producciones pequeñas orientadas a nichos de mercado o tendencias de temporada sujetas a fluctuaciones de la demanda. En esta línea está trabajando la firma EOS (representada en España por Protoser), uno de los principales especialistas en este tipo de producción y cuyos avances detallamos en este artículo.

El sistema de alta productividad Eosint S 750 emplea el proceso patentado DirectCast para la fabricación sin molde de cavidades y machos para fundición en arena. Comparado con su predecesor, Eosint S700, está equipado con láseres muy potentes y una tecnología de doble foco patentada y que ahora se emplea bajo licencia en algunos sistemas de estereolitografía. Los dos láseres del sistema Eosint S 750 escanean las regiones internas de las piezas sinterizadas a mucha más velocidad, lo que aumenta la producción. El doctor Florian Wendt, de ACTech (Freiberg, Alemania), socio de desarrollo y cliente de EOS explicó que este incremento puede incluso doblar la productividad.

PrimeCast 100 para fabricar modelos para colada por vacío

DirectCast es un método revolucionario para la producción de piezas de colada en muy poco tiempo. Fue desarrollado por EOS GmbH Electro Optical Systems de Múnich (Alemania). Este sistema emplea el sinterizado láser para fabricar moldes y machos para fundición en arena directamente de ficheros CAD, con lo que ahorra tiempo y dinero en el desarrollo de pequeñas series o componentes únicos.

De acuerdo con este método patentado, el modelo se diseña primero en CAD, luego se produce automáticamente en una máquina de sinterizado láser, que aglutina los granos de arena recubiertos de resina capa por capa de acuerdo con el modelo digital del que dispone la máquina. Los machos pueden terminarse en horas y emplearse para producir piezas de fundición de acero, aluminio o magnesio, por poner algunos ejemplos. Normalmente, la mayor parte de las piezas de fundición requieren moldes mecanizados, lo que retrasa la producción como mínimo varias semanas.

Esta tecnología la ha introducido EOS en un sistema de sinterizado láser llamado Eosint S 700, que utilizan compañías de automoción como BMW, DaimlerChrysler, Ford, ITT Flygt, Nissan, Porsche y Volkswagen. Eosint S 700 es un sistema de prototipado rápido —que emplea dos láseres— que trabaja directamente a partir de datos tridimensionales en CAD. Su volumen de trabajo es de 720x380x380mm, suficiente para fabricar componentes de motores de cuatro y seis cilindros de una sola pieza, como culatas, ó una gran cantidad de machos más pequeños simultáneamente. Las aplicaciones típicas son desarrollo de motores y grupos motopropulsores, bombas y sistemas hidráulicos.

El sistema de doble láser Eosint P700 se emplea para el sinterizado láser de piezas de plástico. Con el sistema—"Integrated Process Chain Management (IPCM)"— que incluye la alimentación y el reciclado de los materiales y un sistema de desbroce de las piezas fabricadas con depósito intercambiable- ofrece un alto nivel de automatización y facilidad de uso. Para la preparación de datos, existe un nuevo software denominado Eospace, desarrollado por Materialise para EOS. Eospace es una aplicación para colocar automáticamente las piezas en el volumen de construcción optimizando su altura, que trabaja con arreglo a la superficie real de las piezas.

Por otra parte, Eosint P 700 asegura la calidad superficial de las piezas sinterizadas mediante un cuidadoso control de la temperatura. Según un miembro del departamento de Prototipado Rápido de la firma DaimlerChrysler, este sistema, junto con el nuevo material PrimerCast 100, es la máquina más productiva del mundo de prototipado rápido.

PrimeCast 100 es un nuevo material hecho de poliestireno para los sistemas de sinterizado láser de Eosint P. Con este material pueden fabricarse en poco tiempo y de forma económica patrones para moldes para colada por vacío. Son patrones de gran precisión dimensional y resistencia, además de fáciles de manejar. La calidad superficial es muy buena: después de una infiltración con resina puede conseguirse un acabado superficial de espejo. Este poliestireno puede emplearse también en técnicas de cera perdida. De todas formas y se use como se use, el material es completamente reutilizable.

Este nuevo material ha sido probado por varias empresas, como Alphaform o DaimlerCrhysler, a la que ya habíamos hecho referencia. La empresa nuremburguesa FIT (Fruth Innovative Technologien), por ejemplo, cliente de hace muchos años de EOS, empleó este nuevo material en una Eosint P para producir modelos para una parrilla directamente a través del sinterizado láser, fabricada empleando el método de la cera perdida. El bastidor de plástico de la parrilla se produjo mediante colada por vacío. Empleando este método directo, FIT redujo sus costes un 29 por ciento.

El sinterizado láser puede emplearse sin problemas en la producción de moldes para pequeñas series con materiales como DirectMetal 20 o Direct Steel 20, basados en bronce y acero de 20 micras, respectivamente. Éstos se construyen con una máquina Eosint M 250 Xtended.

En industrias como la fabricación de artículos deportivos, por ejemplo, con frecuencia se necesita disponer de pequeñas series que no son rentables si se emplean métodos más convencionales de producción de moldes. Estos sectores son terreno abonado para el sinterizado láser, que además ofrece una libertad desconocida hasta ahora en el diseño de estos moldes. Un ejemplo claro es la integración de los canales de refrigeración.

Este método fue el objeto de un proyecto conjunto entre la firma italiana EsTec con Democenter, que consiguieron series de 20 millones de pelotas de golf con moldes sinterizados por láser. Las piezas se fabricaron mediante extrusión- soplado de polipropileno, seguido de una inyección de elastómero. El elevado número de pelotas producidas puede parecer asombroso, pero los canales de refrigeración siguiendo la forma de la pieza y los sistemas de ventilación desaireación en los insertos del molde —impensables en sistemas convencionales— mejoraron de forma crítica las propiedades del molde. Esto mejoró los índices de la producción y la esfericidad de las pelotas.

Otro ejemplo extraído de los productos "de temporada" —sujetos a modas y a tendencias varias— fue el llavero en forma de scooter para motocicleta, producido en series pequeñas de centenares de piezas. Era un llavero bicolor que se inyectaba mediante un proceso bicomponente. El molde se hizo usando Direct Metal 20 como material en una Eosint 250 Xtended y la calidad fue tan alta que no se requirió postmecanizado ni pulido.

Otro ejemplo, la compañía TransCat quería un molde para la inyección de un ventilador tan pronto como fuera posible, así que empleó DirectMetal 20 y la Eosint M 250 Xtended y construyó su molde en 16 horas. después de un breve micro-chorreado y pulido, el molde se empleó para inyectar series de piezas de paredes delgadas (PA6 + 30% FV) para trabajar a 30.000 rpm

Así quedaron los llaveros-scooter.