Documento realizado como requisito para el Proyecto de grado: “Curso Virtual

en manufactura rápida para la plataforma Open Course Ware en el marco del

convenio Universia – Universidad EAFIT”

AUTORES:

Ing. Natalia Maria Ossa Escobar

Ing. Jorge Mario Giraldo Diaz

ASESOR:

Ingeniero Mecánico. Carlos Arturo Rodriguez Arroyave

CO – ASESOR:

Ingeniera de Diseño de Producto. Adelaida María Henao

Este documento está protegido por la licencia Creative Commons (No

comercial): El material original y los trabajos derivados pueden ser distribuidos,

copiados y exhibidos mientras uso no sea comercial

FUNDAMENTOS DE FABRICACIÓN RÁPIDA DE HERRAMENTALES

El Proceso de Rapid Tooling (RT) o Fabricación Rápida de Herramentales es

un proceso basado en varias técnicas de Prototipaje Rápido. Mediante este se

obtienen herramientas funcionales para bajas series de producción, en cortos

periodos de tiempo y a menor costo en comparación con los métodos

tradicionales. Estas herramientas son utilizadas para la producción de

prototipos en materiales como: plástico, metal, siliconas, entre otros (Plantá,

1999 p.1)

El Rapid Tooling se considera como una de las alternativas más firmes para

dar respuesta a las necesidades reales del mercado, en cuanto a la obtención

de prototipos o pequeñas series en material y proceso lo más parecido al

definitivo para revisar precisión, plazos y precio. El término “tooling” abarca

tanto a los moldes y dados como también a los componentes de éstos; como

son los sistemas de colada, expulsores, pernos e inclusive herramientas

necesarias para su fabricación como punzones y electrodos. (Revista

Ambientes Plásticos, Junio 2004)

Una aplicación anticipada del Prototipaje Rápido es el Rapid Tooling, o la

fabricación automática de herramentales para máquinas herramientas. La

fabricación de herramentales es de hecho una de los pasos más lentos y

costosos en el proceso de manufactura, por la extremada y alta calidad

requerida. Los herramentales tienen, con frecuencia, complejas geometrías, y

deben ser dimensionalmente precisos dentro una centésima de milímetro. De

igual manera, las herramientas deben ser duras, resistentes al desgaste, y

tener muy baja rugosidad superficial (aproximadamente 0.5 micrómetros de

raíz cuadrada media). Con el fin de cumplir estos requerimientos, los moldes y

dados son tradicionalmente fabricados por máquinas de CNC (Control

Numérico Computarizado), maquinados por electro-descarga, o por fabricación

manual. Todos estos procesos son altamente costosos y consumidores de

tiempo, es por eso que los fabricantes quisieron incorporar técnicas de

Prototipaje Rápido con el fin de acelerar estos procedimientos. (Hilton, 1995).

El Rapid Tooling se clasifica, de una manera básica, a partir de tres conceptos:

Clasificación según método de definición, etapas o materiales

Los diferentes métodos que componen el Rapid Tooling forman una matriz

donde las diferentes técnicas y tecnologías se entrecruzan mezclándose según

las características que las definen y sus utilidades.

El Rapid Tooling se clasifica, de una manera básica, a partir de tres posibles

conceptos: (Plantá, 1999)

Según el método de definición de la figura a construir

La zona diferencial entre diferentes utillajes es evidentemente la zona de figura,

ya que es la que presenta mayor complejidad de definición y fabricación. Dicha

zona define la característica de la pieza final obtenida y usualmente se

denomina "Postizo de figura". El resto del utillaje suele ser un acopio de piezas

normalizadas o estándares, diversos procesos de mecanizado seriados,

montajes y ajustes. A menudo dichos procesos básicos son comunes entre

muchos desarrollos paralelos. Basándose en este criterio, podríamos clasificar

el Rapid Tooling en función del método de obtención del Postizo (inserto), tanto

de la zona positiva (punzón) como de la zona negativa (cavidad).

En función del concepto de obtención:

Concepto "Piel": Son los métodos que parten siempre de una pieza física

como maestro o patrón, obtenida por métodos tradicionales (modelo) o

mediante métodos más rápidos o avanzados (Rapid Prototyping), para la

definición del Postizo.

La característica geométrica de la pieza final obtenida con estos utillajes suelen

ser de grueso uniforme o constante, de formas suaves y de gran importancia

estética. Se suelen fabricar matrices para embutición, moldes de inyección de

termoplásticos, moldes de soplado, etc.

Concepto “Sólido”: Son los métodos a partir de los cuales obtenemos un

Postizo tridimensional o de concepto sólido, directamente del proceso de

fabricación, sin necesidad de la fabricación previa de un modelo maestro.

La característica de la pieza final obtenida será de espesor no uniforme, con

aristas vivas, de geometría no uniforme y de tolerancias ajustadas. Se suelen

fabricar moldes de inyección, de soplado, modelos para fundición, etc. (Plantá,

1999)

Según las etapas necesarias de creación de la figura.

Otro criterio posible de clasificación sería en función de los pasos necesarios,

etapas o sub.-estadios intermedios necesarios para la creación de la figura,

también denominada "postizo". Estas etapas están definidas por diferentes

tecnologías o diferentes aplicaciones de determinadas técnicas.

Existen métodos que son necesarios hasta 4 procesos intermedios diferentes

para disponer de la geometría de la zona de figura, lista para montar en el

utillaje.

El pulido y ajuste del postizo al utillaje, no se considera como estadio o etapa,

ya que prácticamente en todas las técnicas es necesaria para la finalización del

utillaje, incluso en los métodos tradicionales de fabricación.

Simple: Son los métodos con los que con tan sólo un paso se obtiene la zona

de figura. En caso de que el material del postizo obtenido fuese metálico se

pueden subdividir en:

MÉTODOS DIRECTOS

Los métodos directos facilitan la producción de insertos capaces de sobrevivir

desde unas pocas docenas hasta decenas de miles de ciclos y representan

buenas alternativas a las técnicas tradicionales de fabricación de moldes.

Los métodos directos de fabricación de herramentales reducen el tiempo total

de producción y las imprecisiones introducidas por etapas de replicación

intermedias. El rango restringido de materiales disponibles está mejorando

continuamente y nuevos materiales tales como los cerámicos para

estereolitografía, están ahora disponibles (Dunlop, 1995).

Otra dirección que promete un futuro mejoramiento en los métodos directos de

fabricación de herramentales es el combinar sus capacidades con aquellas de

los métodos convencionales. De esta manera, el área de aplicación de los

métodos directos puede ser extendida significativamente.

La durabilidad o expectativa de vida de los insertos producidos por esos

moldes varia significativamente dependiendo del material y el método de RT

empleado. Esto hace que el área de aplicación de los procesos directos de RT

sea bastante amplia, cubriendo fabricación de herramentales para prototipos,

pre-producción y producción. De acuerdo a su aplicación los métodos directos

de RT se pueden dividir en dos grupos principales. [Jacob, 1996].

El primer grupo incluye los métodos menos costosos con ciclos de tiempo más

cortos que son apropiados para la validación de herramientas antes de

volverse costosas. Estos métodos son también llamados como “Herramentales

firmes”, y pueden correr series de aproximadamente cincuenta a cien partes

usando el mismo material y proceso de manufactura que el de las partes de

producción. (Jacob, 1996)

El segundo grupo incluye métodos de RT que permiten insertos para pre-

producción y producción de herramientas a ser construidas. Los productores de

aparatos de PR venden estos métodos como soluciones de “hard tooling”, las

cuales están basadas en la fabricación de insertos de metal (acero, hierro y

cobre) sinterizado infiltrados con cobre o bronce.

Maquinado de Alta Velocidad sobre Aluminio

Similar a cualquier proceso convencional de maquinado, el proceso de

Maquinado de Alta velocidad, es un proceso de reducción de material a partir

de un corte vertical u horizontal. Normalmente es llevado a cabo en fresadoras

donde el objetivo primordial es la reducción del tiempo de maquinado y por

consecuencia la reducción de los tiempos de producción [metalmexico.com].

Mediante altas velocidades de avance y de giro, en combinación con valores

pequeños de profundidad de corte y tolerancias finas, se logra por un lado la

reducción de los tiempos de maquinado y por otro, la minimización de tiempos

de pulido, como resultado de la alta calidad de superficies que puede

obtenerse. En el caso de moldes para fundición a presión, o dados para forja,

es incluso posible fabricar las piezas con tal calidad, que se elimina la

necesidad del pulido.

Debido a los altos requerimientos dinámicos, las fresadoras de alta velocidad

HSC (High Speed Cutting) Fresado de alta velocidad y desbaste en una sola

máquina fueron inicialmente hechas de construcciones ligeras, lo cual

restringía notablemente su rigidez. Además a causa de las altas velocidades

exigidas, los husillos HSC poseían también una rigidez relativamente baja.

Ambos factores limitaban fuertemente la capacidad de desbaste de las

fresadoras HSC, especialmente en el maquinado de aceros duros. En

operaciones que requerían el desbaste de grandes volúmenes, se tenía que

fresar inicialmente la pieza en una máquina más adecuada para el desbaste.

De otra forma se originaban costos de herramientas muy elevados, pues los

diámetros máximos permisibles para las herramientas en las máquinas HSC

eran relativamente pequeños. Además, las vibraciones que se producían

durante el desbaste, aumentaban fuertemente el desgaste de las herramientas.

Por tales motivos, se menguaba la reducción de costos que podía obtenerse

mediante el acabado fino de alta velocidad [metalmexico.com]

Proveedores:

La más alta Dinámica, Precisión y Calidad de Superficie son los distintivos de

las Máquinas Fresadoras de Alta Velocidad HSC de la Compañía alemana

Röeders. Con su nuevo desarrollo, la máquina HSC RP800, Röders abre un

horizonte de nuevas posibilidades de fabricación. No obstante su alta dinámica,

con una aceleración de 1.3 g, la máquina posee una construcción

extremadamente rígida.

Mayor información sobre los productos, procesos, materiales, equipos y

aplicaciones de esta compañía, puede ser encontrada en el siguiente enlace:

http://www.roeders.de/eng/start.php

En el enlace http://es.youtube.com/watch?v=LtE2J9MraXY se puede encontrar

una demostración corta del Maquinado de Alta Velocidad sobre una pieza de

aluminio, es posible identificar en este video, la rapidez de elaboración de la

pieza y la alta calidad en el acabado.

Sinterizado láser directo de metal

El sinterizado láser directo de metal (DMLS, Direct Metal Laser Sintering, por

sus siglas en inglés), es una tecnología encargada de la fabricación de insertos

de molde de forma compleja y en metal desde un archivo CAD, garantizando

un 99.99% de densidad en las partes. (aserm.net, 2005).

Este proceso es realizado mediante la máquina EOS M250, la cual fue

diseñada mediante el principio de Sinterizado Selectivo por láser (SLS,

Selective Laser Sintering, por sus siglas en ingles) con el fin de trabajar con

materiales metálicos, el proceso es idéntico al realizado en SLS, la única

diferencia es la adición de una placa de acero la cual sirve como soporte para

la pieza que se esta construyendo y un láser mucho mas potente que el

utilizado en SLS, debido a que ésta trabaja con metales. (aserm.net, 2005).

El proceso de creación de insertos, consiste en la cauterización del material por

medio de un láser de alta potencia, cabe tener en cuenta que el estado inicial

del material es metal en polvo, el cual se va agregando a la superficie de acero

a medida que son formadas las capas del producto. (aserm.net, 2005).

Los materiales utilizados para la fabricación de herramientas a partir de DLMS

son: Bronce, titanio, aleaciones de bajo carbono, cromo, acero y cobalto.

(moldmakingtechnology.com, 2008).

Este proceso es realizado para la fabricación de piezas pequeñas,

generalmente de 240 mm * 240 mm, contando con una muy buena rapidez y un

espesor de capa entre 40 ųm y 60 ųm, entre mas grande sea el espesor de

capa, se gana rapidez, pero se pierde precisión; la cual se encuentra entre

dimension * 0.07 +/- 50 ųm. (aserm.net, 2005).

Entre sus aplicaciones se encuentra la creación de insertos en cantidades

pequeñas y medias para industrias del sector automotriz, aeroespacial,

electrónico y médico, entre otros. (3trpd.co.uk, 2008).

Figura XXX: Herramentales realizados con DMLS

Fuente: Elaboración Propia.

Entre las ventajas encontradas para este proceso se encuentra su buena

calidad superficial, las buenas propiedades que poseen sus productos y como

principal ventaja, este proceso no requiere de personal 24 horas pendientes de

la máquina.

Para un mejor entendimiento del proceso visitar la siguiente página:

http://es.youtube.com/watch?v=QMbQ5dsGB-U

http://es.youtube.com/watch?v=C9awF5te_2w&feature=related

Video: http://envivo.eafit.edu.co/manufacturarapida/DMLS/DMLS.htm

Moldeado por inyección directa

La estereolitografía es utilizada para producir insertos epóxicos para

herramientas de moldes de inyección para partes termoplásticos. Dado que la

temperatura de resistencia de las resinas epóxicas curables disponibles hasta

ahora, es hasta de 200°C y los termoplásticos son inyectados a temperaturas

aproximadas a los 300°C, existen unas reglas específicas que aplican a la

producción de este tipo de moldes de inyección (Decelles y Barritt, 1996).

Figura 1: Moldeado por inyección para fabricación de piezas de plástico

Fuente: http://ocw.mit.edu/.../15-792JFall-2005/CourseHome/

La principal desventaja del moldeado por inyección directa es que el número de

partes que se pueden obtener utilizando este proceso es dependiente de la

forma y tamaño de la parte moldeada, así como de las habilidades de un buen

operario quien puede presentir cuando parar entre ciclos y permitir mayor

refrigeración. Dado que el acabado debe ser hecho sobre las formas internas

del molde, el proceso es levemente más complicado que para los métodos

indirectos donde la mayoría de los acabados de los modelos son externos. De

igual manera, los ángulos de ventilación del orden de ½ a 1 grado y la

aplicación de un agente liberador en cada ciclo de inyección es requerida con

el fin de asegurar un retiro apropiado de la parte.

Aunque el tiempo del ciclo de inyección (3 a 5 min) es largo en comparación

con el moldeado por inyección convencional (5 a 15 s), una herramienta

fabricada mediante este Directo, puede moldear hasta 100 partes, y es posible

su fabricación en el material elegido dentro de una semana después de

recibido el diseño.

Con el fin de incrementar la resistencia a la erosión y la conductividad térmica

de las herramientas fabricadas por este método se ha investigado la posibilidad

de hacer la deposición de una capa de 25 um de cobre sobre la superficie del

molde. (Jacobs, 1996a).

Herramentales por Manufactura de Objetos Laminados (LOM)

El proceso original de LOM produce partes con una madera que aparentan

usar hojas de papel. Se han reportado experimentos para construir moldes

directamente o cubiertos con una capa delgada de metal. Desafortunadamente

los moldes construidos de esta manera solo pueden ser utilizados únicamente

para fundición baja de termoplásticos. Por esta razón, se han desarrollado

nuevos materiales basados en epóxicos o cerámicos capaces de soportar

fuertes condiciones operativas. (Pak et al, 1997).

• Hojas poliméricas: Estas hojas consisten en fibras cerámicas y de vidrio

en una matriz epóxica en etapa B. Las partes hechas con este material

requieren un pos-curado a 175°C por una hora. Una vez están

totalmente curadas tienen buenas propiedades compresivas y una

temperatura de deflección de 290°C (Klosterman et al, 1996).

• Hojas cerámicas: Dos materiales cerámicos han sido desarrollados para

LOM, un cerámico AIN sinterizable y un cerámico de silicona SiC

infiltrable. Ambos materiales son mezclados con un 55% de volumen de

pegante polimérico (Klosterman et al, 1996).

La compañía DTM patentó 3 materiales para la fabricación de herramentales

por este método, cada uno con condiciones y propiedades diferentes, éstos

son: Acero Rápido 1.0, Acero Rápido 2.0, y una poliamida de cobre. (Pham et

al, 2000).

SandForm

Se trata de otro proceso patentado pro la compania DTMTM que utiliza los

metales Si y Zr para construir moldes y corazones directamente de los datos

3D CAD empleando el proceso de Sinterizado Selectivo por Láser. Los moldes

de arena y las cavidades producidas son de una precisión equivalente, y tienen

propiedades que son idénticas a los corazones fabricados mediante métodos

convencionales. Los moldes SandForm y corazones pueden ser usados para

fundición por arena a baja presión. (DTM, 1998f).

Proceso DirectTool EOS

El proceso DirectToolTM es un proceso comercial de fabricación rápida de

herramentales introducido por la compañía EOS GMBH in 1995. Actualmente

hay procesos para su desarrollo y el incremento de materiales utilizados, así

como la productividad de la técnica y al calidad de las partes construidas. La

aplicación más común de este proceso es la producción de insertos para

moldeado por inyección de plásticos y vulcanización de caucho. El proceso de

DirectTool utiliza polvos de metal, los cuales son selectivamente sinterizados

en una máquina desarrollada especialmente para ello; la EOSIN M 250. Las

partes sinterizadas son porosas y usualmente de menor infiltración con una

resina epóxica para incrementar su fortaleza (Fritz, 1998). Después de la

infiltración, se pulen las superficies de la parte para lograr que la calidad

requerida en los insertos.

El método DirectTool es principalmente utilizado para fabricación de insertos

con superficies complejas que no pueden ser maquinados directamente. Este

proceso es considerado una alterativa viable para el prototipaje y la pre-

producción de aplicaciones que requieren la manufactura de hasta unas pocas

miles de partes a partir de plásticos comunes de ingeniería.

Fabricación directa de herramentales usando 3DPTM

El proceso de impresión 3D fue desarrollado por el MIT (Sach el al, 1997; MIT,

1999), y puede ser empleado para construir partes de metal mediante

insertos/herramientas moldeadas por inyección a partir de modelos CAD en un

rango de materiales que incluye aceros inoxidables, tungsteno y carburo de

tungsteno. El proceso permite la fabricación de partes con volúmenes internos

mientras que exista una ruta de escape para la pérdida inusual de polvo. La

producción de partes de metal incluye los siguientes pasos:

1. Construir la parte combinando polvo y pegante empleando el proceso de

3DPTM.

2. Sinterizar las partes impresas en un horno para incrementar su fortaleza.

3. Infiltración de las partes sinterizadas con aleaciones de bajo punto de

fusión para producir partes completamente densas.

El proceso 3DPTM puede ser fácilmente adaptado para la producción de partes

en una variedad de sistemas de materiales, por ejemplo composiciones metal-

cerámicas con novedosas propiedades (Sachs et al, 1997).

El proceso 3DPTM también puede ser empleado para construir moldes

cerámicos directamente a partir de datos CAD sin necesidad de pasos

intermedios. Este proceso tiene los siguientes pasos (Uziel, 1997; Soligen

1999):

1. Crear un modelo 3D CAD desde un árbol de fundición que incluye

sistema de escape a través del cual fluirá el material fundido.

2. El modelo CAD del árbol se usa como referencia para general un

modelo digital de un molde cerámico.

3. el modelo CAD del molde es utilizado para construir el actual molde

cerámico con el proceso 3DPTM

4. El polvo desatado se remueve del molde.

5. Se llena el molde con el metal fundido. Después de la solidificación del

metal, la cerámica y el metal sobrante se remueven y la fundición es

sometida a procesos de acabado.

Algunas de las compañías líderes en el mercado para esta tecnología son:

Prometal: En el siguiente enlace de la compañía ExOne, se encuentra

información puntual sobre aplicaciones, procesos, materiales y equipos

relacionados específicamente con su proceso central de impresión 3D.

http://www.exone.com/eng/technology/x1-prometal/index.html

En el enlace http://es.youtube.com/watch?v=tkg6JSVAwi0 se encuentra un

video que explica de manera breve y concisa el proceso de impresión 3D

llevado a cabo por la compañía ProMetal Inc., con una aplicación sencilla

conducida a través de una entrevista a un experto en el proceso (video en

inglés)

ZCorporation es otro proveedor de impresoras 3D para desarrollar piezas,

prototipos y herramientas a través de este proceso.

En el siguiente enlace http://es.youtube.com/watch?v=4YOx1_DznXM se halla

un video con explicaciones en detalle sobre el proceso de impresión 3D, que va

desde el diseño de la pieza, hasta su producción final, analizando cada etapa

del desarrollo del producto desde una perspectiva técnica y gerencial.

Formación Topográfica (TSF)

La técnica de Formación Topográfica es bastante similar al 3DP. Esta

tecnología es utilizada fundamentalmente para la producción rápida de

moldes. Las partes son construidas mediante una adición sucesiva de capas de

polvo de sílice y atomización selectiva de cera parafina a partir de una boquilla

controlada (X, Y, Z). La cera ata el polvo para formar cada sección cruzada de

la parte y funde parcialmente la capa anterior para asegurar una buena

adhesión. Una vez la parte es completada, se pule, y se cubre en cera y luego

empleada como molde para las partes finales. Los materiales que se utilizan

incluyen el concreto, la fibra de vidrio y espuma expansiva (Formus, 2000)

Una ventaja de esta tecnología es que puede fabricar partes de gran tamaño

rápidamente y manera económica, que de otro modo pueden ser más costosos

y de mayor tiempo de fabricación. La principal desventaja es la característica

arenosa de las partes producida, que pueden necesitar un último proceso de

acabado manual.

El procedimiento es básicamente el mismo para cualquier tipo de molde bajo

construcción: El primer paso es ajustar el molde para obtener la línea de

división requerida, luego se aplica el metal sobre el caparazón hasta obtener el

grosor deseado; éste puede variar de 1 a 5mm. El armazón se debe ajustar

para favorecer su aplicación. Un armazón de 1 – 1.5 mm de grosor sería usado

para moldes de poliuretano, formación en vacío y herramientas por moldeado a

presión en frío.

Proveedores:

BMS (Bristol Metal Spraying & Protective Coatings): Es una compañía

inglesa establecida en 1935, especialista en el área de recubrimientos que

ofrece la aplicación de un rango extensivo de recubrimientos de protección

contra la corrosión, erosión y condiciones abrasivas.

La página web de esta compañía es:

http://www.bmspc.co.uk/. En este sitio se podrá encontrar información relevante

sobre los tratamientos practicados en la empresa y ejemplos en las diferentes

industrias de aplicación como (Aeroespacial, construcción, marina, militar,

naval, petrolífera, entre otras).

MCP Group: La grupo MCP se formó en 1929 en Londres para desempeñar

las tareas de mercadeo de la compañía Aramayo Bismuth en Europa.

En el enlace: http://www.mcp-group.com/index.html

Su división de Prototipaje Rápido (http://www.mcp-group.com/rpt/rpttmst.html)

Describe en detalle los procesos desarrollados por la compañía, tales como:

Moldeo por inyección, fundición de metales, Metal spray, entre otros.

En el área específica de Metal Spray, que puede ser encontrada en el link

http://www.mcp-group.com/rpt/rpttmst.html, se detalla el procedimiento paso a

paso, los materiales utilizados y ejemplos de aplicación.

METODOS INDIRECTOS

También son llamados Métodos de Baja Densidad. De ellos se obtienen piezas

o partes metálicas de baja densidad, que posteriormente se someten a un

proceso de infiltración o post-sinterización, con el objetivo de mejorar su calidad

(dureza y densidad), obteniendo así piezas de estructura metálica de alta

densidad.

En los años recientes, las tecnologías de Prototipaje Rápido (PR) han emergido

para reducir los retrasos inherentes en las re-iteraciones y los ajustes

necesarios para crear productos de alta calidad. Estas tecnologías ofrecen la

capacidad de una producción rápida de objetos sólidos tridimensionales

directamente desde los diseños generados en sistemas CAD (Diseño Asistido

por Computador). Un prototipo puede ser completado a en pocos días o incluso

en pocas horas, en vez de semanas, Desafortunadamente, con las técnicas de

PR, existe un rango limitado de materiales con los cuales los prototipos pueden

ser fabricados. Consecuentemente, aunque la visualización y la verificación

dimensional/geográfica son posibles, las pruebas funcionales de los prototipos,

con frecuencia no lo son, debido a las diferencias en propiedades mecánicas y

térmicas del prototipo comparado con la parte a producir (Jacobs, 1996a).

Todo esto condujo al siguiente paso, el cual significa para la industria de PR

alcanzar, la fabricación rápida de herramentales como una manera natural de

capitalizar las tecnologías de CAD 3D y PR. Con el incremento de la precisión

de las técnicas de PR, numerosos procesos han sido desarrollados para

producir herramientas a partir de patrones de PR. (Childs and Juster, 1994). La

amplia mayoría de métodos de Rapid Tooling, se usan para patrones de PR

con el fin de fabricar moldes de silicona por vulcanizado a temperatura

ambiente (RTV por sus siglas en inglés) para partes de plástico y como moldes

sacrificados para moldeado por inversión de partes metálicas (Dickens et al.,

1995). Estos procesos son apropiados para lotes entre 1 y 20 unidades y son

usualmente conocidos con el nombre de técnicas “soft tooling”.

A pesar del incremento de los rangos de materiales permitidos por el soft

tooling, la elección es aún limitada y no todas las necesidades pueden ser

satisfechas. Por lo tanto, otros métodos indirectos para la fabricación de

herramentales han sido desarrollados. Estos nuevos métodos permiten

prototipos para ser construidos usando el mismo material y proceso de

manufactura que la parte a producir.

Los métodos indirectos que serán descritos a continuación son una nueva y

buena alternativa a las técnicas para la fabricación tradicional de moldes. Estos

métodos, menos costos y con ciclos más cortos permiten conducir la validación

de herramientas antes que los cambios se vuelvan muy costosos.

El amplio rango de soluciones indirectas de RT hace difícil determinar el

método más apropiado para un proyecto particular. Las compañías necesitan

conocer todos los procesos disponibles y tener un entendimiento claro de sus

fortalezas y debilidades junto con los meritos comparativos de los varios

materiales que ellos emplean.

Herramentales RTV (Room Termperature Vulcanizing)

Los herramentales RTV (Vulcanización a temperatura ambiente, por sus siglas

en español) son una forma fácil, relativamente económica y rápida de fabricar

prototipos o herramientas de pre-producción. Los herramentales RTV también

son conocidos como moldes en goma de silicona. La fabricación de moldes

RTV usualmente incluye los siguientes pasos básicos (Jacobs, 1996):

1. Fabricar un patrón. Cualquier método PR puede ser empleado.

2. Agregar una abertura (entrada / salida) y la ventilación al patrón.

3. Ajustar el patrón en una caja molde con una línea de partición en

plastilina.

4. Verter la silicona para formar una mitad del molde

5. Invertir la primera mitad del molde y remover la plastilina.

6. Verter la silicona para producir la segunda mitad del molde.

Existen dos tipos de silicona usados en este proceso: Siliconas a base de

estaño y a base de platino. Generalmente las primeras son menos costosas y

más durables.

Los herramentales RTV pueden ser utilizados para moldear partes en cera,

poliuretano y unos pocos materiales epóxicos. Este proceso se ajusta mejor

para proyectos donde la forma, el ajuste o pruebas funcionales puedan ser

hechas con un material que imite las características del material de

producción.

Otra forma de RTV es conocida, y ampliamente utilizada para producir

herramientas precisas en silicona para partes por fundición, con detalles finos y

paredes delgadas. El proceso requiere una inversión inicial en una cámara de

vacío con dos secciones. La sección superior es para mezclar la resina y la

inferior para fundir la resina en el molde.

Es la más simple y antigua de las técnicas de mecanizado rápido. Un patrón

positivo de Prototipaje Rápido (PR) es suspendido en un tanque de silicona

líquida o a temperatura ambiente de vulcanización de la goma (RTV por sus

siglas en inglés). Cuando la goma se endurece, se corta en dos mitades y el

patrón de PR se remueve. El molde de goma resultante puede ser usado para

fundir hasta 20 réplicas en poliuretano del patrón original de RP. Una variante

muy útil, conocida como proceso de sinterizado de metal por polvo Keltool,

utiliza los moldes de cómo para fabricar herramientas de metal (Ashley, 1997).

Desarrollado por 3M y ahora propiedad de 3D Systems, el proceso Keltool,

involucra el llenado de los moldes de goma con herramientas de acero y

ligantes epóxicos. Cuando el ligante se seca, la herramienta de metal “verde”

es removida del molde de goma y luego es sinterizada. En esta etapa la

densidad del metal alcanza sólo el 70%, y por lo tanto es infiltrado con cobre

con el fin de acercarse a su máxima densidad teórica. Las herramientas tienen

una precisión relativamente alta, pero su tamaño se limita a menos de 25 de

centímetros

Una forma de moldeo RTV conocida como fundición al vacío es ampliamente

conocida para producir herramientas precisas de silicona para partes fundidas

con detalles finos y paredes muy delgadas.

El proceso incluye nueve pasos que son detalladamente descritos en el

siguiente enlace del Centro de Excelencia de I+D Internacional para

Manufactura avanzada y tecnologías de información.

http://www.mec.cf.ac.uk/services/?view=vacuum_casting&style=plain

Ejemplo de creación de un molde de Silicona: en el taller de diseño de la

Universidad EAFIT se realizó la construcción del molde en silicona para un

candelabro, La experiencia se ilustra a continuación..

Para la elaboración de este son necesarios los siguientes materiales:

• El modelo.

• Plastilina 200 gr aproximadamente.

• 5 tablas: 1 para la base y otras 4 para la construcción de la caja; las

medidas de estas dependen del molde que se quiera construir.

• Balanza.

• Espátula

• Silicona.

• Catalizador.

• Regla

• Recipiente para la mezcla

Figura 2: Materiales para la construcción de un molde

Fuente: Taller de Diseño – Universidad EAFIT.

Para empezar el proceso se necesita, en primera instancia, la tabla en la cual

se delimita la zona en la cual se conforma la caja para vaciar la silicona, para

este caso se trabaja con un espesor de pared de dos centímetros a cada lado y

por encima partiendo del punto mas alto del modelo.

Figura 3: Rayado tabla para construcción Molde

Fuente: Taller de diseño – Universidad EAFIT.

Luego de este proceso, se construyó una capa de plastilina sobre el recuadro

donde va la pieza ya que es un molde de dos caras y esto es necesario para la

construcción de la otra cara del molde.

Figura 4: Creación de cama para la otra cara del molde

Fuente: Taller de diseño – Universidad EAFIT

Al tener la cama, se construye la caja, la cual limita el espacio donde se vierte

la silicona. La cantidad de silicona requerida se calcula mediante el volumen

del cuadrado, para este caso las medidas fueron 12 * 12 * 7 = 1008 cm3 y esto

se multiplica por la densidad de la silicona: 1.2 gr / cm3, lo cual da como

resultado: 1109.6 gr de silicona.

El catalizador siempre es el 4% de la cantidad de silicona, para este caso: 45

gr, mediante la ayuda de la balanza se van agregando estos componentes, se

debe mezclar hasta lograr una mezcla homogénea y se agrega a la caja de

una forma lenta con el fin de evitar la formación de burbujas, una vez

terminado, se deja reposar por 24 horas.

Caja en forma de espiral silicona dentro de la caja

Figura 5: Creación de la caja y vaciado de la silicona

Fuente: Taller de diseño – Universidad EAFIT.

Pasadas las 24 horas se invierte la caja y se desmolda con el fin de repetir el

mismo proceso anterior pero por la otra cara del molde.

Figura 6: Cara dos del molde (Caja invertida)

Fuente: Taller de diseño – Universidad EAFIT.

Luego se realiza el mismo proceso de cálculo de la cantidad de silicona +

catalizador para esta cara del molde: 12 * 12 * 2 = 288 * 1.2 gr / cm3 = 345.6 gr

de silicona; 15 gr de catalizador.

Se vacía esta nueva cantidad de mezcla sobre la cara del molde y

nuevamente se deja reposar durante 24 horas.

Pasadas las 24 horas se retiran las dos partes del molde original y se obtiene el

molde en silicona.

Fuente: Taller de Diseño – Universidad EAFIT.

Figura 7: Molde de un candelabro en Silicona

Fuente: Elaboración Propia.

Para una mejor visualización del proceso de creación de un molde en silicona,

visitar la página:

http://envivo.eafit.edu.co/manufacturarapida/MoldenSilicona/MoldenSilicona.ht

m

Ejemplo de creación de un candelabro vaciado en Poliuretano a partir de un

molde de silicona:

Los materiales necesarios para realizar este proceso son:

• Taladro.

• Balanza.

• Dos vasos plásticos de polipropileno.

• Poliuretano tipo A y B

• Jeringa

Figura 8: Materiales para el vaciado en PU

Fuente: Taller de Diseño – Universidad EAFIT

El proceso comienza realizando agujeros en el molde con la ayuda del taladro.

del propósito de éstos es inyectar el material por medio de la jeringa, en este

caso Poliuretano.

Debido al volumen irregular de la pieza, éste se puede calcular utilizando el

principio de Arquímedes. Llenando un Beacker con agua hasta 500 cm3 (para

este caso particular), se introduce la pieza, la cual desplaza el agua hasta 561

mm3. La resta entre estos dos volúmenes da como resultado 61 cm3, cantidad

de PU de cada componente que debe ser preparada.

Figura 9: Componentes A y B de PU

Fuente: Taller de Diseño – Universidad EAFIT.

Una vez preparada y homogeneizada la mezcla, se inyecta al molde, por

medio de la jeringa. El molde se debe encontrar completamente sellado y sin

posibilidad de que le entre aire; para esto se recomienda un caucho para lograr

un mejor apriete entre las dos caras del molde.

El PU inyectado se deja reposar durante 4 horas antes de ser desmoldado.

Figura 10: Candelabro vaciado en PU a partir de un molde en Silicona

Fuente: Taller de Diseño – Universidad EAFIT.

Para una mejor comprensión del proceso de vaciado en Poliuretano a partir de

un molde en silicona, visitar la siguiente página:

http://envivo.eafit.edu.co/manufacturarapida/VaciadoenPoliuretano/VaciadoenP

oliuretano.htm

Moldes en resina Epóxica

Los moldes en resina epóxica son usados para manufacturar partes prototipo o

series limitadas de partes finales. Las epoxi-herramientas (o moldes en resina

epóxica) son usadas por (3D Systems, 1995):

• Moldes para inyección de prototipos plásticos

• Moldes para fundición

• Moldes para compresión

• Moldes para inyección por reacción

La fabricación del molde empieza con la construcción de un marco simple

alrededor de la línea de partición del modelo PR. La mazarota y los canales

de inyección pueden ser agregados o cortados más adelante, una vez el molde

esté finalizado. La superficie expuesta del molde se cubre con un agente

liberador y la resina epóxica se vacía sobre el molde. Polvo de aluminio es

usualmente añadido a la resina epóxica y pequeños conductos de cobre para

refrigerar pueden ser también colocados en esta etapa para incrementar la

conductividad térmica del molde. Una vez la resina epóxica se ha curado, el

ensamble es invertido y el bloque se remueve por la línea de partición, dejando

el patrón incrustado en el lado de la herramienta que se acaba de fundir. Otro

marco se construye y se vacía la resina epóxica para formar el otro lado de la

herramienta, Cuando el segundo lado de la herramienta se cura, las dos

mitades se separan y se remueve el patrón (Mueller, 1995).

Desafortunadamente, curar la resina epóxica es una reacción exotérmica y no

siempre es posible fundir la resina epóxica alrededor del modelo PR sin

dañarlo. En este caso, un molde de silicona RTV es fundido a partir del patrón

de PR y un modelo en silicona RTV se hace a partir del molde y es usado como

patrón. Una pequeña pérdida de precisión ocurre durante la reproducción de

pasos. Un proceso alternativo es construir un molde de PR, como un maestro,

de manera que únicamente se necesite un paso de reproducción de silicona

RTV (Kampius and VanHeil, 1996). Dado que la herramienta epóxica no

requiere habilidades o equipos especiales , es una de las técnicas disponibles

más económicas.

También es una de las más rápidas. Varios cientos de partes pueden ser

moldeados en casi cualquier material plástico común para fundición.

Las herramientas epóxicas tienen las siguientes limitaciones (3D Systems,

1995):

• Vida limitada de la herramienta

• Pobre transferencia térmica

• Tolerancia dependiente de los patrones maestro

• Los epóxicos rellenos con aluminio tienen menos resistencia a la

tensión.

La vida de las herramientas aluminio-epóxicas hechas por inyección de plástico

para diferentes materiales termoplásticos está dada en la siguiente tabla. (3D

Systems, 1995):

Tabla 1. Vida aproximada de una herramienta aluminio-expóxica (3D Systems,

1995).

Material Vida de la

herramienta (usos)

ABS 200 – 3000

Acetal 100 – 1000

Nilon 250 – 3000

Nylon (vidrio) 50 – 200

PBT 100 – 500

Combinación de PC/ABS 100 – 1000

Policarbonato 100 – 1000

Polietileno 500 – 5000

Polipropileno 500 – 5000

Poliestireno 500 – 5000

Fuente: 3D Systems, 1995.

Proveedores:

Harrington Product Development Center: Es una compañía enfocada en el

diseño y ejecución en proyectos para del desarrollo de productos de plástico

para todo tipo de industrias.

Su página web es http://www.harringtonpdc.com. Allí se podrá información

relevante sobre sus productos, procesos y contactos.

Una de sus principales competencias es el proceso Epoxy tooling o Moldes en

resina epóxica: http://www.harringtonpdc.com/services/epoxytooling.asp. En

este hipervínculo se encuentra información básica sobre el proceso, industrias

de aplicación, tipos de patrones utilizados, y una descripción breve del

procedimiento.

Cytec Inc. Es una compañía especializada en el desarrollo de materiales

químicos, enfocada en la manufactura y venta de productos de valor agregado

para las industrias: espacial, automotriz, químicos intermedios y plásticos.

Su sitio web es http://www.cytec.com/engineered-materials/composite-

tooling.htm. Aquí se encontrará información relevante sobre sus principales

productos, normas de calidad, negocios, procesos de innovación.

Otros productos de la compañía pueden ser encontrados en el siguiente

enlace: http://www.cytec.com/products/overview.htm.

Herramentales cerámicos

En vez de una resina epóxica, cualquier revoque cerámico puede ser fundido

alrededor de un maestro para producir una cavidad de herramienta. Las

herramientas cerámicas pueden ser empleadas de igual manera en procesos

plásticos, formación de metales y fundición de metales (Dickens, 1996). En la

fabricación de herramientas cerámicas, la cantidad de agua usada tiene que

ser controlada con el fin de evitar contracciones excesivas dependiendo del

material. Recientemente la atención se ha enfocado en cerámicos no

contractivos. Estos cerámicos Fundibles basados en Silicato de calcio (CBC

por sus siglas en inglés) fueron inicialmente desarrollados para aplicaciones

donde la pulverización de metal no era posible.

Las etapas al producir las dos mitades de un cerámico CBC difieren levemente

del proceso de molde epóxico descrito anteriormente. Los cerámicos CBC sólo

generan una pequeña cantidad de calor durante la curación (aproximadamente

50°C). Esto les permite ser vaciados directamente sobre el maestro de PR sin

dañarlo. Las dos mitades del molde deben ser fundidas al vacío para evitar

burbujas de aire y una tabla de vibración puede ayudar a envasar el material.

Después de aproximadamente una hora, el patrón PR puede ser removido y la

herramienta cerámica se deja curar por otras 24 horas en un horno. Una vez la

cerámica esté completamente curada, las superficies traseras de las dos

mitades del molde son aplanadas (por maquinado) y las guías son taladradas

para recibir los pasadores de expulsión (Jacobs, 1996b).

Los cerámicos son materiales porosos, lo cual no es deseable cuando la

herramienta es usada para moldear polímeros muy adhesivos. Varios

tratamientos superficiales pueden ser llevados a cabo para reducir la porosidad

incluyendo la aplicación un lubricante de película seca, un agente removedor,

silicona o PTF (Bettany y Cobb, 1995).

La principal ventaja de este proceso, aparte del bajo costo de las cerámicas

usadas, es el corto tiempo necesario para construir un molde. Algunos

cerámicos CBC han sido probados (beta) se reportan con un tiempo de

curación de unas pocas horas (Bettany y Cobb, 1995), lo cual podría facilitar

una inyección de la herramienta en un día después de obtener el modelo PR.

Herramientales fundidos de metal

Los moldes de metal son, por lo general consumidores de tiempo y costosos

para maquinar, pero combinando técnicas de PR con técnicas de fundición,

algunos moldes de aleación de aluminio o zinc pueden ser hechos

rápidamente.

Proveedores

ZCast® El proceso de ZCast de ZCorp provee la habilidad de producir partes

fundidas de metal a partir de un archivo CAD significativamente más rápido y

menos costoso que los métodos convencionales de prototipaje por fundición.

En en enlace http://www.zcorp.com/Solutions/Castings--Patterns--

Molds/spage.aspx se detalla el proceso de ZCast, ventajas, desventajas y

preguntas frecuentes sobre el procedimiento.

Fundición por inversión: El uso de moldes de sacrificio de PR para fundición

por inversión fue una de las primeras aplicaciones del PR. Hoy en día, los

modelos para fundición por inversión pueden ser hechos en caso todas las

máquinas de PR. Estos pueden ser obtenidos directamente sin ningún cambio

al proceso de construcción (LOM), modificando el estilo de construcción, o

usando un material especial (SLS, FDM). Otra técnica es construir el armazón

cerámico que será usado para la fundición por inversión (Impresión 3-D).

El proceso de fundición por inversión incluye los siguientes pasos principales:

1. Múltiples patrones son producidos

2. Los patrones se ensamblan como un grupo en un “árbol” donde son

insertados a una mazarota central.

3. El árbol de patrones es remojado en una mezcla de compuestos

cerámicos para formar un recubrimiento. Luego, el grano refractario is

roseado sobre los patrones recubiertos para formar el armazón.

4. El paso 3 es repetido varias veces para obtener el grosor y fortaleza de

armazón deseados (5-10mm)

5. Después que el árbol se ha ajustado y secado, los patrones son

fundidos y quemados y retirados del armazón, formando una cavidad.

6. El metal fundido es vaciado dentro del armazón para formar las partes

7. El armazón cerámico se rompe para liberar las fundiciones.

8. Finalmente, las fundiciones son removidas de la mazarota y la rebaba

eliminada.

El proceso descrito anteriormente, es conocido como Fundición por Inversión

de armazón. Otra forma de fundición por inversión es fundición por inversión de

frasco sólido. Éste último emplea moldes en frascos sólidos en vez de

armazones. Adicionalmente, los moldes son llenados mientras se aplica un

método de vacío por diferencial de presión.

Fundición en Arena: Un modelo de PR es usado como un patrón positivo

sobre el cual se construye un molde de arena. Con frecuencia se usan moldes

para modelación de objetos laminados (LOM por sus siglas en inglés), los

cuales se asemejan a los moldes de madera utilizados tradicionalmente para

este propósito. Si un patrón LOM es terminado y sellado puede producir

aproximadamente 100 moldes de arena.

Cuando se emplean técnicas de PR, es mucho más conveniente construir

patrones que incluyan compensación por la contracción de las fundiciones al

igual que una reserva de maquinado adicional para las áreas que lo requieren

después de la fundición. Los otros beneficios de emplear técnicas de PR son la

reducción significativa de ciclo de producción y el aumento en la precisión del

patrón.

Proceso de 3D Keltool TM

El proceso de KeltoolTM es basado en un proceso de sinterización del metal el

cual 3M introdujo en 1976. Este proceso convierte patrones maestro de PR en

insertos para la producción de herramientas con muy buena definición y

acabado superficial.

La producción de insertos empleando el proceso de 3D Keltool incluye los

siguientes pasos:

1. Fabricación de patrones maestros de corazón y cavidad.

2. Producción de moldes de goma de silicona RTV a partir de patrones

3. Llenado de moles de goma de silicona con una mezcla de metal (acero

en polvo, carburo de tungsteno y pegante polimérico con partículas de

aprox. 5 nm) para producir partes “verdes” (metal en polvo unido por el

pegante polimérico) duplicando los maestros.

4. Se introducen las partes “verdes” en una caldera para remover el

pegante polimérico y se sinterizan las partículas de metal unidas.

5. Se infiltran las partes sinterizadas (insertos con 70% de densidad) con

cobre en un segundo ciclo de caldera para llenar el 30% de espacio

restante.

6. Finalización del corazón y la cavidad

Los insertos de 3D Keltool pueden ser construidos en dos materiales, estelita o

herramientas de acero compuesto A-6. Las propiedades del material permiten

que los insertos sean producidos usando este proceso para soportar más de

1’000.000 de ciclos de moldeo.

Moldeado por inversión: Algunos prototipos RP pueden ser usados como

patrones para moldeado por inversión. Este patrón no se debe expandir con el

calor o la cerámica quebrará el armazón durante el tratamiento térmico

(Autoclaving*). Prototipos LOM en papel pueden ser usados de igual manera,

dado que son dimensionalmente estables con la temperatura. Las armaduras

de papel se queman, dejando algo de ceniza por remover.

Moldeado por Inyección: En primer lugar una máquina de estereolitografía

(SLA por su acrónimo en inglés) es utilizada para fabricar un patrón de la placa

positiva del molde deseado. Para formar el molde, el patrón SLA es enchapado

con níquel, y luego reforzado con material cerámico endurecido. Las dos

mitades del molde son separadas para remover el patrón, obteniendo como

resultado un dado que puede producir decenas de miles de moldes.

MÉTODOS MÚLTIPLES:

Se obtiene las zonas de figura después de, como mínimo, dos estadios

intermedios. Oscilan entre 2 y 4 en la definición del postizo. Dichas etapas

están definidas por técnicas o tecnologías completamente diferentes en un

mismo proceso. Ejemplo: Rapid Prototyping, colado en resina, prensado, etc.

(Plantá, 1999).

Procesos para Lámina Metálica

En el caso de la fabricación de herramientas para embutición, como caso

específico de estudio, es posible definir las siguientes técnicas de de Rapid

tooling:

Vaciado de Resinas epóxicas:

Esta técnica implica el vaciado de un sistema de resinas epóxicas que consta

de resina y endurecedor, sobre un modelo o patrón para obtener una o dos

mitades de la herramienta (macho y hembra).

La construcción del molde se hace por vaciado de capas consecutivas.La

primera se llama capa de contacto y las demás, se conocen como backing o

respaldo y tienen como objetivo dar mayor rigidez a la herramienta (Ren

Shape, 2001). El tiempo de Fabricación o curado de cada una de las mitades

de las herramientas depende única y exclusivamente del fabricante de la

resina, pero se encuentra generalmente entre 16 horas y 3 días.

Tabla 2: Fabricantes de procesos por lámina metálica.

Fabricante Sitio web

RENSHAPE,

Hutsman

https://ww1. huntsmanservices.com/AM/ui/search.do

Star Technology http://www.star-technology.com/tooling.html

West Systems http://www.westsystems.com/webpages/productinfo/guide/

Resin Systems

Corportation

http://www.resinsystems.com/products/liquid/main.html

Fuente: Elaboración Propia.

Vaciado de aleaciones metálicas con bajo punto de fusión:

Esta técnica utiliza el colado de una aleación reciclable de bismuto y estaño

conocida como MCP 137, la cual funde a 138°C, y se utiliza para producir

moldes de embutición de bajas series de producción (Cresta, 2003).

Una vez la aleación se encuentra totalmente fundida, es vaciada

preferiblemente sobre un modelo de madera, yeso, lámina metálica o resina.

Una de las compañías pioneras y líderes en la industria para este

procedimiento es la compañía MCP, su sitio web es el siguiente

http://www.mcp-group.com/index

Aquí se p encuentra información relevante sobre todos los procesos y técnicas

utilizadas y vendidas por esta compañía en el sector del Prototipaje rápido y

Rapid Tooling.

Maquinado CNC de paneles de poliuretano de alto impacto

Es similar al proceso de maquinado sobre metales, pero a velocidades mucho

mayores. Este proceso puede realizarse sin la necesidad de un fluido de corte

por las características del material (REN SHAPE, 2001)

A continuación se nombran algunos fabricantes de poliuretano:

Tabla 3: Fabricantes de Poliuretano.

Fabricante Sitio Web

Liquid Plastic

Solutions

http://www.liquidplasticsolutions.com/pdf/urethanes_epoxies.pdf

GT products http://www.gtproducts.com

Freeman http://www.freemansupply.com/MachinableMedia.htm

Fuente: Elaboración Propia.

Dieless NC

La máquina Dieless NC creada por Amino Corporation

(http://www.amino.co.jp/en/products/243.html) no utiliza la aplicación de un

dado convencional. Usando una lámina delgada de material, la pieza se forma

lenta e incrementalmente por la presión de la herramienta de formado. Con

esta técnica formas complejas tridimensionales pueden ser fácilmente

producidas. Esta técnica de formado es apropiada para la fabricación de piezas

especializadas y en bajas cantidades. En el sitio web anteriormente señalado,

se describe el método (procedimientos) y las ventajas del mismo. Igualmente

en el enlace http://www.diginfo.tv/2007/03/07/070307-jimtof-amino-geoff.php se

presenta un video sobre la máquina, la explicación de su funcionamiento,

ejemplo de aplicaciones.

Para visualizar el proceso y la máquina visitar el siguiente link:

http://envivo.eafit.edu.co/manufacturarapida/Dieless/Dieless.htm

Clasificación de Técnicas de Rapid Tooling según el material de las piezas

obtenidas

Otro tipo de clasificación es en función del material de las piezas obtenidas a

partir de los utillajes prototipo. Podemos obtener prototipos en materiales que

emulan el comportamiento de otros materiales y que son perfectamente válidos

según sean las pruebas a realizar.

Ejemplo: resinas de poliuretano coladas versus termoplásticos inyectados.

Material y proceso definitivo: Existen métodos a partir de los cuales se

pueden obtener piezas prototipo en material y proceso definitivo (igual al

previsto para la producción en serie). Con estos métodos la verificación

funcional de la pieza es representativa en todos sus aspectos (diseño,

solicitaciones mecánicas, etc.), no así la verificación de ciclos productivos o

cadencias de producción.

Material no definitivo en proceso diferente: En función de cuáles deban ser

las pruebas a las que se han de someter, la utilización de piezas obtenidas en

materiales y procesos diferentes al previsto, podrían ser perfectamente válidas.

Dichos materiales emulan en características y propiedades a numerosos

termoplásticos, pero no su proceso de fabricación. Suelen ser obtenidas

mediante el colado al vacío o a baja presión, etc. (RTV o RIM).

Validaciones de montajes con otros componentes, de embalaje, de

manipulación o incluso funciones de Marketing pueden llegarse a cumplir.

(Planta, 1999)

Los métodos de obtención de prototipos mediante material no definitivo son los

que más se alejan del concepto de Rapid Tooling, a pesar de que hoy en día

están siendo altamente utilizados debido a su bajo coste y rapidez de obtención

de las piezas comparados con los métodos tradicionales.

El estado actual de desarrollo en que se encuentra esta tecnología, presenta

principalmente los siguientes problemas:

• Alto costo de maquinaria y materia prima

•Limitaciones de Tamaño para la construcción de la herramienta

dependiendo de la tecnología utilizada

• Poca oferta existente de dichas tecnólogas en el mercado internacional

Actualmente en todos los países del primer mundo, se esta apostando

fuertemente por la investigación para el desarrollo y mejoramiento de esta serie

de técnicas para la obtención rápida de herramental. (Planta, 1999)

BIBLIOGRAFÍA

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prototype plastic injection. Primera Conferencia Nacional sobre

Investigación en PR y RT. Buckinghamshire, UK.

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AIMTM. Guía procedimental, 3D Systems, Valencia, CA, USA.

DICKENS, PM; STANGROOM, G; HOMER, H; HOYTUN, N;

NOEKEN, R & WIMPENNY, D. (1995). Conversión de modelos PR a

fundición por inversión. Journal of RP. Vol. 001.

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fabricadas por atomización de metales. Primer Conferencia Nacional

de Investigación en PR y Fabricación de herramientas.

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Herramentales a partir de la estereolitografía. Artículo borrador, 3D

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JACOBS, P. (1996). Estereolitografía y otras tecnologías de PR y

MR. Sociedad de Ingenieros de Manufactura. Sociedad Americana

de Ingenieros.

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SAMPE Symposium and Exhibition, Covina, CA, USA. Vol. 41

KLOSTERMAN, D; PARK, S & PIORE, B. (1997). Tooling and low

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Prototyping Technology International ’97. UK & International Press.

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y Tallere-conferencia. Pórtland, Orengon.

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PLANTÁ, X. (1999). Nuevas Técnicas de fabricación rápida de

moldes prototipo. Revista Plásticos Universales. VOL 058.

UZIEL, Y. (1997). Seamless cad to metal parts, Prototyping

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