Aplicacion: Herramientas de moldeo de materiales compuestos de FDM
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RESUMEN DE LA APLICACION Descripción general Los métodos de fabricación tradicionales de estructuras de materiales compuestos de polímeros reforzados con fibras (FRP) requieren el uso de herramientas rígidas para el molde o el mandril que determinan la forma de la pieza final. Estos moldes suelen estar hechos de metal (aleaciones de invar, aluminio o acero), aunque también se utilizan materiales composite especializados y tableros de mecanizado para altas temperaturas. Independientemente del material, la fabricación requiere una importante mano de obra y mecanizado, lo que conduce a costes elevados, desperdicio de materiales y extensos plazos de entrega de semanas para formas relativamente simples y de muchos meses para herramientas más complejas. El uso de FDM® (Fused Deposition Modeling) para la fabricación de herramientas de materiales compuestos ha supuesto una reducción considerable de los plazos de entrega y los costes. Además, ofrece numerosas ventajas adicionales como la libertad de diseño y la iteración rápida, independientemente de la complejidad de la pieza. Figura 1: carenado aerodinámico de composite (derecha) producido en una herramienta de moldeo (izquierda) fabricada con resina ULTEM 1010 a alta temperatura. Reduce los plazos de entrega de meses a días. Reduce los costes de fabricación de herramientas en > 50 %. Permite el prototlpado rentable de piezas de composite. Simplifica el diseño y la fabricación de las herramientas, además de ofrecer más funcionalidades. La tecnología FDM se ha utilizado con buenos resultados durante años en aplicaciones de herramientas de reparación y de moldeo, pero estaba limitada por la falta de materiales capaces de resistir la temperatura de curado de 177 °C (350 °F) que con frecuencia requerían las estructuras aeroespaciales. ABS/ASA, PC y la resina ULTEM™ 9085 son eficaces hasta a 82 °C (180 °F), 132 °C (270 °F) y 149 °C (300 °F), respectivamente. Con la introducción de la resina ULTEM 1010, la tecnología ha ofrecido numerosas ventajas nuevas para la fabricación con parámetros de proceso superiores a 177 °C (350 °F) y 6,89 bares (100 psig). Figura 2: laminado de materiales compuestos producido en una herramienta de moldeo fabricada con resina ULTEM 1010 a alta temperatura. Resiste los ciclos de curado en horno y autoclave a altas temperaturas (> 177 °C [350 °F], 6,89 bares [100 psig]). Ofrece soluciones de lavado sencillas y desechables para aplicaciones complejas de herramientas de trampa. Permite cambiar fácilmente los diseños y la iteración para modificar los diseños de las herramientas. Herramientas de reparación y moldeo necesarias en días y no en meses. Descripción de la aplicación FDM se está convirtiendo en la tecnología preferida para la producción rápida de herramientas de reparación y de moldeo de compuestos a bajo volumen y a altas temperaturas (> 177 °C [350 °F]), así como para las herramientas desechables de producción a temperaturas moderadas (< 177 °C [350 °F]). En relación con la fabricación de herramientas tradicional, FDM ofrece ventajas considerables en cuanto a plazos de entrega, costes y simplificación del diseño, fabricación y uso de las herramientas, además de permitir una mayor funcionalidad y complejidad geométrica. Herramientas desechables de temperatura de curado moderada (< 177 °C [350 °F]). Volúmenes de piezas relativamente bajos (10 s - 100 s frente a 1000 s). Los tamaños de las herramientas se adaptan al volumen de fabricación de la impresora 3D Fortus 900mc™, aunque también se pueden usar herramientas segmentadas. Las geometrías de herramientas que se benefician de materiales con mayor CTE (p. ej., mandriles macho para una mayor compactación de la pieza).

Las herramientas de moldeo FDM presentan consideraciones de uso y diseño parecidas a las de la fabricación de herramientas tradicional, especialmente aquellas con coeficientes más elevados de expansión térmica (CTE), como el aluminio y los tableros de mecanizado, aunque la tecnología proporciona una mayor capacidad y libertad de diseño. Para garantizar un acabado superficial de máxima calidad y la integridad del vacío, es necesario el posprocesamiento de las herramientas de FDM. Las herramientas se lijan para suavizar las líneas de construcción, se sellan y, a continuación, reciben un...