Con la progresión de la ciencia y la tecnología, la competencia en el mercado es cada vez más feroz, y el ciclo de renovación del producto es cada vez más corto, por lo tanto, acortar el ciclo de desarrollo de nuevos productos y reducir el coste de desarrollo son los problemas urgentes a los que se enfrentan todos los fabricantes, y surge el requisito de la fabricación rápida de moldes.
La tecnología de fabricación rápida de moldes incluye la tecnología tradicional de fabricación rápida de moldes, como el molde de aleación de bajo punto de fusión, el molde de electroformación, etc., y la creación rápida de prototipos (RP) para la fabricación rápida de herramientas.
Principios y características de la tecnología de prototipado rápido
Hay muchos métodos de proceso específicos de la tecnología de prototipado rápido, pero el principio básico es el mismo, es decir, el método de adición de materiales es el método básico para transformar rápidamente un modelo CAD 3D en un prototipo sólido 3D compuesto de sustancias específicas. En primer lugar, se obtiene un modelo CAD 3D en el sistema de modelado CAD, o la forma y el tamaño de la entidad se miden con instrumentos de medición y se transforman en un modelo CAD, a continuación, los datos del modelo se procesan y se discretizan en un plano de estratificación a lo largo de una determinada dirección, y luego el embrión es procesado por un sistema CAM especial para la formación de capas y el apilamiento en un prototipo.
La tecnología de creación rápida de prototipos abre el camino a la fabricación rápida de diversas piezas sin ninguna herramienta y proporciona un nuevo medio de fabricación para piezas o modelos que no pueden o son difíciles de fabricar por métodos convencionales. Ha mostrado buenas perspectivas de aplicación en los campos de la industria aeroespacial, el diseño de automóviles, el diseño de productos industriales ligeros, la fabricación de órganos humanos, el diseño arquitectónico, el diseño de moldes y la fabricación.
En resumen, la tecnología de conformación rápida tiene las siguientes características de aplicación
1, debido a que la tecnología de conformación rápida utiliza el mecanismo de transformación de formas tridimensionales en fabricación de capas planas bidimensionales, es insensible a la complejidad de la estructura geométrica de la pieza, por lo que puede fabricar piezas complejas, reflejar plenamente los detalles del diseño y fabricar directamente piezas compuestas.
2, fabricación rápida de moldes
①Puede fabricar moldes metálicos a partir de piezas fundidas a presión con la ayuda de la electroformación, la pulverización por arco y otras tecnologías.
②El prototipo de fabricación rápida como molde de fuga también puede utilizarse para la fabricación por lotes de moldes de fuga para la fundición de precisión mediante el torneado de prototipos y la fabricación de moldes maestros.
③Fabricación rápida de moldes maestros complejos de alta precisión para la posterior fundición de piezas metálicas.
④Fabricación de electrodos de grafito por prototipo, y posterior procesamiento de la cavidad del molde a partir del electrodo de grafito.
⑤ Mecanizado directo de cavidades de cerámica para la fundición de precisión.
3, aplicación en el desarrollo de nuevos productos, a través del modelo físico prototipo, el diseñador puede evaluar rápidamente la viabilidad de un diseño y expresar plenamente su concepción.
①Diseño de formas. Aunque los sistemas de modelado CAD pueden ver el modelo de diseño de un producto desde todas las direcciones, no son en absoluto tan intuitivos y visibles como los prototipos obtenidos a partir de la RP, especialmente para las formas complejas. Los fabricantes pueden utilizar los prototipos conceptuales como herramienta de promoción para vender sus productos, es decir, pueden utilizar los prototipos de RP para que los usuarios puedan comparar y evaluar rápidamente los nuevos productos que desarrollan y determinar la apariencia óptima.
②Comprobar la calidad del diseño. Tomando como ejemplo la fabricación de moldes, el método tradicional consiste en abrir el molde en una máquina CNC según la forma geométrica, lo cual es demasiado arriesgado para moldes caros y complejos, y cualquier descuido en el diseño puede causar daños irreparables. Utilizando la tecnología RPM, las piezas que se van a fundir a presión se pueden fabricar con precisión antes de abrir el molde, y varios problemas sutiles y errores en el diseño se pueden ver de un vistazo en el modelo, lo que reduce en gran medida el riesgo de abrir el molde a ciegas.El modelo realizado por RP también se puede utilizar como una fresadora de copia CNC contra el molde.
③ Inspección funcional. Uso de prototipos para realizar rápidamente pruebas funcionales de diferentes diseños para optimizar el diseño del producto. Por ejemplo, el diseño de un ventilador, etc., puede obtener la mejor superficie de las aspas del ventilador y la estructura de menor ruido.
4, sala de proceso de formación rápida es altamente automatizado, mucho tiempo continuo, la operación simple puede hacer día y noche sin vigilancia, una vez que la máquina está encendida, puede completar automáticamente todo el procesamiento de piezas de trabajo.
5, el proceso de fabricación de la tecnología de formación rápida no requiere la entrada de herramientas, y su costo sólo está relacionado con el costo de operación de la máquina de formación, el costo de los materiales, y el salario del operador, y no tiene nada que ver con el lote de productos, que es adecuado para la fabricación de la pieza única, lote pequeño, y los productos especiales y nuevos de prueba.
6, la ingeniería inversa en el modelado rápido tiene una amplia gama de aplicaciones. Los escáneres láser 3D, los escáneres de tomografía automática y muchos otros dispositivos de medición pueden medir rápidamente los contornos internos y externos de los objetos con gran precisión y convertirlos en datos de modelos CAD para el procesamiento de RP.
Tecnología de herramientas rápidas basada en la RP
En el campo de la tecnología de prototipado rápido, el desarrollo más rápido y el crecimiento más evidente del valor de la producción es la tecnología de utillaje rápido, RP. Aplicando la tecnología de prototipado rápido para hacer el utillaje rápido RP+RT, podemos mejorar en gran medida la tasa de éxito del desarrollo de productos, acortar eficazmente el tiempo de desarrollo y reducir el coste realizando pruebas de nuevos productos y la producción de pequeños lotes antes del molde de producción final.
La tecnología RP+RT proporciona un nuevo concepto y método de fabricación de moldes directamente a partir de modelos CAD de moldes, que integra el diseño conceptual y el proceso de mecanizado de moldes dentro de un sistema CAD/CAM, creando buenas condiciones para la aplicación de la ingeniería paralela. La tecnología RT adopta el método de diseño y fabricación RP multi-loop, de retroalimentación rápida de información, combinado con varios medios de simulación y análisis por ordenador, formando un conjunto de Un nuevo sistema de diseño y fabricación de moldes.
La fabricación de utillaje rápido mediante la tecnología de prototipado rápido puede dividirse en dos categorías: fabricación de utillaje rápido directo y fabricación de utillaje rápido indirecto.
1, Fabricación de utillaje rápido directo
La fabricación directa de utillaje rápido se refiere a la fabricación directa de un molde utilizando diferentes tipos de técnicas de prototipado rápido, seguidas de algunos tratamientos posteriores y mecanizados necesarios para obtener las propiedades mecánicas, la precisión dimensional y la rugosidad de la superficie del molde. Actualmente, los procesos de prototipado rápido que pueden fabricar directamente moldes metálicos incluyen el sinterizado selectivo por láser SLS, la fabricación por deposición de forma SDM y la soldadura 3D.
Los enlaces directos de fabricación rápida de moldes son sencillos y pueden aprovechar mejor las ventajas de la tecnología de conformación rápida, especialmente en estrecha combinación con la tecnología informática, para completar rápidamente la fabricación de moldes. En el caso de los moldes de inyección que requieren formas complejas y refrigeración interna del canal, el uso de la fabricación rápida directa de moldes tiene ventajas que no pueden ser sustituidas por otros métodos.
Los moldes de inyección de producción pueden producirse en 5-10 días utilizando el proceso de fabricación rápida directa de moldes SLS.
2, Fabricación rápida indirecta de moldes
Utilizando el molde maestro de prototipado rápido y vertiendo materiales blandos como cera, caucho de silicona, resina epoxi o poliuretano, puede constituir un molde blando. La vida útil del molde de inyección hecho con este material sintético puede ser de hasta 50-5000 piezas.
Un molde duro puede fabricarse combinando un molde maestro de prototipado rápido o un molde blando con procesos tradicionales como la fundición a la cera perdida, la fundición de precisión de cerámica, el electroformado o la pulverización en frío, que pueden producir piezas de plástico o metal a granel. Los moldes duros suelen tener una mejor maquinabilidad y pueden mecanizarse parcialmente para obtener una mayor precisión y pueden incorporar insertos, piezas de refrigeración y bebederos, etc.