Aplicacion: Herramientas desechables para la fabricacion de piezas de materiales compuestos
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Herramientas desechables para la fabricación de piezas de materiales compuestos Descripción general Las piezas de material compuesto complejas y huecas presentan un desafío de fabricación único. Las herramientas internas, que normalmente se denominan núcleos, se utilizan para crear las características de cavidad en estructuras de material compuesto cuando se necesita un acabado superficial interior suave y una construcción sin costuras. Algunas herramientas se pueden retirar con facilidad de la geometría de diseño de dicha pieza de naterial compuesto, pero cualquier configuración que capture una herramienta en su interior requiere una herramienta desechable o una herramienta más compleja, plegable o infiable. La tecnología actual de fabricación de herramientas desechables utiliza sales eutécticas, cerámica, uretano fundido o materiales similares. Estas opciones presentan varias complicaciones: • Resultan difíciles de manejar debido a los materiales frágiles. • Requieren herramientas adicionales para la producción. • Limitan la creación de geometrías específicas debido a los métodos de producción y retirada. Un modo de evitar estas desventajas es crear las estructuras de composite en herramientas de cáscara. Este proceso se lleva a cabo mediante la fabricación de dos mitades de la pieza de composite en paralelo, que se unen para crear la estructura hueca. Si hay suficiente acceso al interior de una herramienta de dos secciones cerrada, se pueden añadir capas de material compuesto a la interfaz de las dos mitades para que realizar la unión in situ. Con geometrías más complejas donde el acceso es limitado, se debe curar la pieza en dos mitades y, a continuación, unir ambas mitades en una etapa de posprocesamiento. Este proceso secundario requiere un mayor tiempo de fabricación y en ocasiones herramientas adicionales, lo que genera una costura que puede debilitar la pieza o requerir adhesivos estructurales. Las herramientas desechables de tecnología FDM® (Fused Deposition Modeling), que utilizan un material termoplástico soluble patentado denominado ST-130™, facilitan enormemente el proceso de producción de piezas de material compuesto complicadas, con huecos interiores. Las herramientas desechables de FDM permiten la producción de una pieza compuesta sin costuras adheridas. Se crea sin herramientas de soporte adicionales y se retira sin manos, lo que reduce los plazos de entrega del diseño a la pieza. VENTAJAS DE FDM • No son necesarias herramientas previas al proceso para la fabricación. • Retirada sin manos de la herramienta tras la consolidación de la pieza. • Resistencia a la presión y altas temperaturas. • Mano de obra limitada necesaria para la preparación de la herramienta. • Capacidad para crear piezas huecas, individuales y complejas. • Construcción sólida para resistir la manipulación brusca. • Tiempo desde el diseño a la pieza de días en lugar de meses. • Material estable a nivel dimensional. FDM ES PERFECTO PARA • Estructuras de material compuesto huecas, continuas, complejas e individuales • Piezas con requisitos de acabado superficial interno • Volúmenes de piezas inferiores, lo que resulta rentable • Piezas que no se verán afectadas por unas herramientas de mayor coeficiente de expansión térmica (CTE) • Cortos plazos de entrega Curado a hasta 121 °C (250 °F) sin presión Presiones de curado de hasta 60,21 bares (90 psi) junto con temperaturas < 98 °C (210 °F) El CTE es aproximadamente seis veces superior al del aluminio

Descripción de la aplicación La fabricación de herramientas desechables de FDM empieza con el diseño de la herramienta, basado en el diseño de la pieza compuesta final. La herramienta desechable se diseña para rellenar el interior de la pieza y puede incluir líneas de corte o características de ubicación. A continuación, la herramienta desechable se procesa mediante el software Insight™ (figura 1), que utiliza un patrón de relleno personalizado que se ha desarrollado específicamente para que este material favorezca el flujo de líquidos durante el proceso de retirada de la herramienta. El...

Demostración de la aplicación La pieza mostrada en este resumen de la aplicación es un ejemplo de implementación de herramienta desechable. La pieza es una entrada del conducto de frenos usado en una carrera automovilística, que proporciona aire del parachoques delantero a los frenos para mantener las mordazas y los rotores refrigerados ante la enorme cantidad de calor de frenado que se genera durante la carrera. En la figura 4 se muestra dónde se ubica el conducto en el vehículo. El conducto necesitaba un acabado superficial interior suave para permitir una circulación libre del aire y era...