Impresión 3D para moldes y troqueles, Parte 1

Aug 08, 2023

Comparte este artículo

A medida que la adopción de la impresión 3D se extiende por todo el sector de la fabricación industrial, el valor de la tecnología como algo más que una simple herramienta de creación rápida de prototipos se vuelve cada vez más evidente. Incluso cuando la fabricación aditiva (AM) no se utiliza para producir piezas finales, las empresas están aprendiendo que se puede utilizar para la fabricación de herramientas para sus procesos de producción tradicionales. En particular, los moldes y matrices de impresión 3D para moldeo por inyección y fundición a presión tienen un gran potencial debido a los diversos beneficios que ofrece la fabricación aditiva en términos de fabricación de piezas complejas, personalizadas y bajo demanda.

El moldeo por inyección, el más común para la fabricación en masa de piezas de plástico, consiste en inyectar plástico líquido en un molde a alta presión. Llenando todas las cavidades del molde, el plástico se endurece y se retira la pieza terminada. La mayoría de las veces, los polímeros utilizados son termoplásticos, que se funden a altas temperaturas y se enfrían al entrar en el molde.

Las cuatro etapas del moldeo por inyección de tornillo.

Normalmente, los moldes se mecanizan con precisión a partir de aluminio o acero, lo que puede costar entre miles y cientos de miles de dólares. Por lo tanto, el moldeo por inyección es más rentable en grandes volúmenes para fabricar decenas de miles o millones de piezas. Para moldeo por inyección de tiradas bajas de 50 a 100 piezas, la impresión 3D puede ser una opción más rentable.

Otras razones por las que se podría elegir la impresión 3D para la producción de moldes incluyen el corto tiempo de respuesta. Un molde impreso se puede fabricar en tan solo unos días o un par de semanas, en comparación con el plazo de entrega de cinco a siete semanas para los moldes fabricados con una máquina CNC.

Dependiendo de los requisitos exactos de las piezas, la tecnología AM elegida no tiene por qué ser metálica. En cambio, se pueden utilizar chorros de material y SLA para fabricar moldes con alta precisión y buen acabado superficial. Esto es particularmente cierto para piezas más pequeñas, de menos de 150 mm de tamaño.

Un molde impreso en 3D con marco de aluminio. Imagen cortesía de Formlabs.

Como explica 3D Hubs en una guía de diseño particularmente útil para moldes de inyección de impresión 3D, los marcos de aluminio se utilizan a menudo para brindar soporte a los insertos de moldes de plástico impresos en 3D contra la presión y el calor del proceso de inyección. Sin dicho marco, es más probable que los moldes se deformen debido al uso continuo, pero los canales de enfriamiento conformes se pueden integrar más fácilmente en el molde de plástico. Sin embargo, si estás imprimiendo en 3D un molde de metal, no tienes que preocuparte por esto.

La fundición a presión es un proceso muy similar al moldeo por inyección, excepto que se cambia el plástico derretido por metal fundido. El metal líquido se inyecta a alta presión en un troquel metálico (lo mismo que un molde en este caso), que llena las cavidades del troquel y se endurece para formar una pieza metálica. La fundición a presión se utiliza generalmente para grandes cantidades de piezas de tamaño pequeño a mediano. Encontrará fundición a presión utilizada para componentes como hebillas de cinturones y motores de automóviles.

Un inserto de fundición a presión con canales de refrigeración integrados impreso en 3D por Exco Engineering. Imagen cortesía de Exco Ingeniería.

Los troqueles de impresión 3D tienen muchos de los mismos beneficios que la producción de moldes para moldeo por inyección con AM: entrega rápida y capacidad de producir geometrías complejas. La impresión 3D puede ser mucho más rentable cuando el troquel se utiliza para la producción de lotes pequeños.

Generalmente, los troqueles deben estar hechos de metal para resistir el alto calor y la presión del proceso de fundición a presión, lo que no es necesariamente cierto para algunas técnicas de fundición a la cera perdida. Las empresas que se especializan en troqueles e insertos de impresión 3D (utilizados para modificar troqueles y moldes) informan que tienen dificultades para seleccionar los materiales adecuados. La empresa canadiense Exco Engineering a veces ha elegido acero martensítico en lugar de acero para herramientas H13 (que normalmente podría usarse para fundición a presión tradicional) debido a la alta porosidad y el agrietamiento que han experimentado en moldes impresos en 3D hechos de H13. Sin embargo, como discutiremos en una publicación futura, existen tecnologías que abren la posibilidad de usar múltiples metales para lograr ciertos resultados para troqueles impresos en 3D.

En los artículos siguientes de esta serie, analizaremos algunas de las ventajas de los moldes y matrices impresos en 3D para moldeo por inyección y fundición a presión, así como algunos de los procesos de fabricación aditiva específicos utilizados y algunas aplicaciones específicas.

Únase a la discusión sobre este y otros temas de impresión 3D en 3DPrintBoard.com.

Manténgase actualizado sobre las últimas novedades de la industria de la impresión 3D y reciba información y ofertas de proveedores externos.

Comparte este artículo

Noticias sobre impresión 3D sin pelar: stents personalizados para las vías respiratorias, 3DM y MakerWorld

3DPOD Episodio 166: Zapatos impresos en 3D y grandes imágenes con Nicoline van Enter, directora ejecutiva de Footwearology

Diseño 3D

Arte impreso en 3D

Comida impresa en 3D

Armas impresas en 3D

Kerry Stevenson fue director de tecnología en la industria de seguros hasta que se centró en la impresión 3D y comenzó un blog llamado Fabbaloo. Desde 2007, Kerry ha ofrecido a la industria...

Una desaceleración en el financiamiento durante el verano significa que Troy, Danny y Alex pueden dedicar más tiempo a adquisiciones y mercados públicos en este episodio. Se prevén dos adquisiciones...

En este episodio de 3DPOD, hablamos con Tyler LeBrun. LeBrun, que actualmente se desempeña como líder de fabricación aditiva en Sandia National Laboratories, trabajó anteriormente en Aerojet Rocketdyne y Blue Origin. En...

En este episodio de 3DPOD, una vez más damos la bienvenida a Max Heres, quien habló más sobre su empresa de extrusión de material de gran formato, Loci Robotics. Profundizamos en las complejidades...

Cargue sus modelos 3D e imprímalos de forma rápida y eficiente.

Patrocinador del sitio

Eventos

Estrategias de fabricación aditiva

Cumbre de redes e inteligencia, del 6 al 8 de febrero de 2024

Trabajos

Trabajos de impresión 3D en todo el mundo.

Suscríbete a nuestro boletín de correo electrónico

Manténgase actualizado sobre las últimas novedades de la industria de la impresión 3D y reciba información y ofertas de proveedores externos.

Guías de impresión 3D