FUNDICIÓN DE BAJO COSTO A PARTIR DE IMPRESIÓN 3D

En muchas ocasiones, diseñadores de producto o miembros de equipos de I&D tienen la necesidad de producir series pequeñas de piezas metálicas para validar sus ideas. Normalmente, en esta etapa de validación el recurso económico es limitado ya que se busca evaluar tantos diseños como sea posible. Es por esto que se necesitan métodos de manufactura económicos. El proceso de fundición a la cera perdida permite fabricar piezas en gran variedad de aleaciones, haciendo posible evaluar el producto en material escogido por el diseñador. Sin embargo, este proceso tiene como primera etapa la producción de patrones mediante la inyección de cera en moldes metálicos. Estos moldes son fabricados mediante mecanizado CNC con largos tiempos de corte, haciéndolos costos. Como alternativa se propone reemplazar los patrones en cera por patrones plásticos impresos en 3D usando tecnología FDM. De esta forma se elimina el costo del molde de inyección y el tiempo que toma su elaboración.

En este artículo explicaré las ventajas y desventajas que tiene este método para así saber cuándo usar alguno de los dos.

^{Imagen: Molde de inyección en planta de CASTEM Colombia.}

Antes de decidir qué tipo de patrón usar en la fundición, es recomendable que el diseñador identifiqué qué método de manufactura es el más adecuado. El mecanizado por control numérico CNC, la fundición por cera perdida y la impresión 3D de metal, son los procesos de manufactura más adecuados para la producción de piezas metálicas en bajos volúmenes. Las ventajas de cada uno de estos métodos están descritas y comparadas a continuación. Es importante recalcar que para la selección del proceso adecuado, además de la cantidad de piezas, también se debe tener en cuenta la geometría del producto.

Si el diseñador ha seleccionado la fundición a la cera perdida como el proceso más idóneo, ahora sí debe identificar qué tipo de patrón es el más adecuado. Una de las razones por las cuales se usan los patrones en cera es su bajo contenido de ceniza; gracias a esto, al extraer la cera del molde cerámico no deja muchos residuos.Sin embargo, como ya se mencionó, el costo de los moldes mecanizados lo hace inviable para la producción de bajos volúmenes de piezas. Además su tiempo de fabricación puede ser de hasta 8 semanas.

La impresión 3D ha revolucionado varias industrias y la fundición a la cera perdida no es la excepción. Gracias al desarrollo de materiales “casteables” o diseñados especialmente para fundición, y máquinas especializadas para bajos volúmenes de producción, se pueden obtener patrones de características similares a los de cera a un costo mucho menor. Este tipo de patrones son muy usados en aplicaciones dentales y de joyería, y son producidas normalmente por mediante tecnologías de impresión 3D SLA / DLP. Gracias a estos tipos de impresión se pueden lograr muy buenos acabados superficiales. El tamaño de la pieza, no obstante, se convierte en limitante pues resulta costoso ya que la mayoría de las máquinas no cuentan con un volumen de impresión capaz de satisfacer estas necesidades. Cuando se requiere producir piezas de mayor tamaño, es necesario recurrir a la tecnología de impresión FDM.

Usar FDM para la producción de patrones es una solución rápida y de bajo costo, sin embargo, es necesario que los patrones sean pulidos después de haber sido impresos pues una superficie sea lisa es una característica importante de las piezas fundidas a la cera perdida de alta calidad.

Hay muchas ventajas en el uso de la impresión 3D FDM para producir patrones para piezas fundidas, las principales son:

● Bajo costo: La impresión 3D FDM es el proceso de mejor relación costo beneficio a usar para la producción de patrones pues elimina el costo y el largo tiempo de fabricación de un molde de inyección.

● Impresión de gran tamaño: Mediante el uso de impresión 3D FDM es posible producir tamaños más grandes de impresión (450x450x650mm) que con impresión SLA. Los costos de impresión son relativamente más bajos y competitivos cuando el tamaño de la pieza aumenta.

^{Imagen: Patrón impreso en PLA usando tecnología FDM, junto con pieza fundida en acero inoxidable.}