Insight

Cobre

Your masterclass in product design and development

Serie de vídeos Insight de Protolabs

Los vídeos de la serie Insight de Protolabs le serán de gran ayuda para conocer todos los secretos de la fabricación digital.

Regularmente publicaremos un nuevo vídeo con información detallada sobre cómo diseñar mejores piezas. En ellos trataremos temas específicos, como la elección del material adecuado para la impresión 3D, la optimización del diseño para el mecanizado CNC y los acabados de superficie de las piezas moldeadas.

Así que únase a nosotros y no se lo pierda.

 

Insight: Cobre

29.11.2019

Transcript

Hola, bienvenido al vídeo de Insight de esta semana.

Esta semana te traemos un regalo.  Vamos a hablar de una nueva tecnología que hace posible lo imposible.

No es que estemos a punto de diseñar un motor de curvatura para propulsarnos a las estrellas, pero igualmente el tema de hoy es bastante espectacular. Vamos a ello.

El cobre es un componente vital para gran parte del sector de la ingeniería y su papel está creciendo en algunas industrias, como la automotriz.

Hasta hace poco, si se quería prototipar o producir una pieza, la mejor opción casi siempre era el mecanizado CNC. Quede claro que este sistema sigue siendo perfectamente válido, pero tiene sus limitaciones.

Aunque es posible utilizar la impresión 3D para otros metales, con el cobre no se podía, al menos hasta ahora.

Pensemos en lo que esto significa. Para algunas aplicaciones solo se puede utilizar el cobre.

Si se quieren crear geometrías complejas en este material, como canales internos o una estructura alveolar hexagonal para ahorrar peso, ahora esta pieza se puede diseñar y fabricar.

A continuación exploraremos las posibilidades que existen, pero cabe señalar también que, si bien esta nueva tecnología abre nuevas posibilidades de diseño, no siempre es la mejor opción. 

A veces, el mecanizado CNC sigue siendo la mejor alternativa.  Sopesaremos los pros y contras de cada tecnología para que puedas tomar la mejor decisión.

Empecemos por el principio.  La mayoría de los proveedores que pueden proporcionar piezas de cobre impresas en 3D utilizarán un material de cobre de baja aleación como este.

Esta aleación tiene una alta conductividad eléctrica y térmica, pero también es resistente a la corrosión y tiene grandes propiedades mecánicas. Esto significa que se puede utilizar en entornos donde no se usaría el cobre puro.

Se puede utilizar en embarrados, toberas de cohetes, intercambiadores de calor o bobinas de inducción, entre otras aplicaciones.

Los proveedores que proporcionan impresión 3D de cobre utilizarán el sinterizado directo de metal por láser, también conocido como DMLS. Este proceso añade sucesivas capas de polvo metálico a la pieza, que se van microsoldando a la estructura mediante un láser.  El espesor de cada capa es de solo 20 micras.

Con esta tecnología, puedes crear virtualmente cualquier forma que desees.  Pero el proceso puede ser lento.

Aquí es donde debemos pensar en las diferentes opciones que ofrece el cobre.

El mecanizado CNC ofrece geometrías más limitadas, pero es mucho más rápido.

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Así pues, debemos plantearnos estas preguntas:

¿La pieza o piezas se pueden mecanizar?

¿Cuántas piezas necesito?

Si la respuesta a la segunda pregunta es de varios centenares o miles, entonces la mejor opción probablemente sea el mecanizado CNC.

Sin embargo, para la creación de prototipos o piezas personalizadas, la impresión 3D de piezas de cobre podría abrir las puertas a un mundo nuevo de diseños.

Lamentablemente, debemos tener presentes algunas limitaciones. 

Como los metales se calientan y enfrían de forma considerable a medida que el láser avanza, se producen algunas tensiones internas.  Esto puede generar un movimiento minúsculo de la pieza y una cierta pérdida de precisión. Esto significa que si las tolerancias son más estrictas que 0,1 mm, la pieza necesitará algún tipo de mecanizado.

Por supuesto, se puede aprovechar lo mejor de ambos sistemas. Se puede producir una pieza de cobre compleja utilizando el DMLS y luego terminarla mediante el mecanizado.

Además, para las superficies verticales u horizontales, el DMLS producirá una superficie lisa, pero en otras superficies se generará cierto escalonado al ir añadiendo las capas.  Si necesitas un acabado liso, la pieza se tendrá que someter a un proceso de granallado, lijado o mecanizado.

Es importante que lo tengas en cuenta cuando diseñes una pieza y que resaltes cualquier elemento crítico en el modelo CAD cuando lo envíes al proveedor.

Cuando utilices la impresión 3D para crear piezas metálicas, también deberás pensar en las estructuras de soporte. En el DMLS, para que el metal semifundido se mantenga en su sitio, se deben añadir soportes parecidos a un andamiaje.  Habitualmente, estos soportes se pueden eliminar con un Dremel, pero quizá sea preferible el mecanizado en caso de que el volumen de piezas sea mayor.

Bien, ahora ya puedes diseñar piezas de cobre imposibles, aunque tampoco es una solución mágica para todos los casos.

El mecanizado CNC puede seguir siendo la mejor solución y a veces es posible que se puedan combinar ambas tecnologías.

Existen aspectos del diseño tanto en la impresión 3D como en el mecanizado CNC que debes tener en cuenta. Lo mejor es que trates el tema con tu proveedor.  Busca un proveedor que ofrezca ambas opciones para que pueda asesorarte con objetividad.

Y hasta aquí el vídeo de hoy. Espero verte de nuevo la próxima semana.

 

With special thanks to Natalie Constable.

 

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