Fabricados por fundición de precisión a la cera perdida

Insertos de moldes rápidos, a partir de compuestos de matriz metálica

Ana García, Pedro Egizabal, Jonatan Atxa, Igor Leunda, Iñaki Leizaola
Fundación Inasmet
15/05/2002

Moldes

Los insertos de moldes destinados a la inyección de polímeros y del compuesto SMC (“sheet moulding compound”) se han fabricado por medio de un proceso de fundición de precisión a la cera perdida (“investment casting”).
El material usado para producir el inserto era un compuesto de aluminio comercial reforzado, compuesto por una aleación de aluminio con la adición del 10% de partículas del carburo del silicio. La fabricación rápida de los moldes (RT, de rapid tooling) se basó en el uso de modelos de prototipado rápidos (RP, de rapid prototyping) para producir finalmente los insertos de moldes de aluminio reforzado con alta resistencia al desgaste. Los problemas principales que tuvieron que ser abordados fueron relacionados con el proceso de fundición del material del MMC.
Otro aspecto importante a evaluar fue la disponibilidad y la calidad de los modelos de prototipado rápidos producidos por las diversas tecnologías disponibles en el mercado. Varios insertos fueron producidos y probados con éxito bajo condiciones del servicio. Se confirmó la viabilidad para producir los insertos de molde complejos y la validez del proceso RT para la obtención rápida de los útiles en un tiempo entre 7 y 18 días.

1. Introducción

Este artículo resume los trabajos y los resultados obtenidos en un proyecto europeo de una duración de dos años. El objetivo era desarrollar un proceso rápido de los moldes para la producción de insertos de molde hechos de los materiales del MMC (“metal matrix composite” o composites de matriz metálica) con procesos de fundición a la cera perdida. Los modelos de prototipado rápido fueron utilizados para disminuir el tiempo de la producción de los componentes finales. La fabricación de insertos de molde de MMC en un tiempo corto (cualquiera que sea su forma) por medio de este medio de fundición de precisión abre la posibilidad de un nuevo proceso de fabricación rápido de moldes para prototipos y series cortas. Aspectos tales como la selección de las tecnologías de prototipado rápidas más convenientes, de las características de los materiales del MMC en términos de las características obtenidas y su comportamiento en la fundición, así como los resultados obtenidos de las medidas de las tolerancias y la precisión obtenida, se han estudiado a conciencia.
Los materiales usados en el proyecto fueron compuestos de una aleación de aluminio reforzada con partículas de cerámica de carburo del silicio (SiC) en un rango del 10-20%. El último ha proporcionado unas características específicas, muy interesantes para el sector del molde. Por una parte proporcionan una elevada resistencia al desgaste comparados con las aleaciones de aluminio no reforzadas y, por otra, presentan buenas características mecánicas a altas temperaturas ybuena resistencia a la fatiga.
Las tecnologías de fundición agrupadas bajo el nombre genérico de fundición a la cera perdida son tecnologías de fundición de precisión muy convenientes para la fabricación de piezas metálicas muy complicadas y enrevesadas. Esto puede representar una ventaja clara en lo que respecta a las tecnologías de mecanizado de alta velocidad (arranque de viruta en general), que podrían competir con el proceso RT aquí estudiado.
Los resultados obtenidos al final del proyecto garantizaron la viabilidad técnica del proceso en su totalidad. Insertos de gran precisión han sido fabricados y probados en condiciones de servicio, mostrando que podrían ser utilizados realmente para la producción de series de al menos 10.000 piezas de prototipos polímeros y compuestos orgánicos. Además, fue demostrado que el tiempo necesario para producir los insertos podría ser de 10 - 20 días a partir del momento en el cual el cliente entregó el fichero 3D del inserto que se fabricará.
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Fig. 2.- Gráficos del inserto molde macho y hembra para inyección de plástico

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