Figura 2. Máquina SLM marca Renisaw, modelo RenAM 500Q. Iban González, Principal Researcher, Additive Manufacturing & 3D Printing Area, Leitat. 53 ESPACIO IAM3DHUB programa RIS3CAT. Como punto de partida, se tomó el inserto de molde para la inyección en plástico de una cápsula de café de una conocida marca. Dicho inserto estaba compuesto por tres piezas diferentes en su versión de manufactura convencional (figura 1a). Respetando la forma y las tolerancias exteriores del conjunto, se afrontó el rediseño de dicho componente considerándolo de una sola pieza y diseñando los canales de refrigeración. El punto fuerte de esta idea reside en que, al contrario que en los sistemas de manufactura convencionales, mediante la impresión 3D los canales de refrigeración se pueden diseñar de tal modo que proporcionen una refrigeración más homogénea y a su vez, ajustada a la necesidad de disipación de calor de cada parte. Los canales de refrigeración, nombrados canales conformados, siguen la forma de la cavidad y el núcleo, llegan a los puntos calientes y promueven la uniformidad de la temperatura en los materiales plásticos que se moldean. Y una refrigeraciónmás homogénea redunda en una pieza inyectada de mejor calidad. En el rediseño se aplicaron criterios de DfAM (design for additive manufacturing), los cuales facilitan y optimizan la fabricación de las piezas mediante manufactura aditiva. De las diferentes soluciones de enfriamiento propuestas se escogió la más adecuada para la pieza en cuestión (figura 1b). Ese modelo se probó y validó en el software de simulación mecánica, en el que se introdujeron las condiciones de contorno y propiedades del material, para determinar las deformaciones que podía sufrir el inserto (figura 1c). El rediseño de los canales en función de los resultados de las simulaciones fue un proceso iterativo que terminó con un modelo 3D listo para imprimir. Una vez materializada la pieza (figura 1d) y extraída del sustrato sobre el cual se fabrica, se realizaron operaciones de post procesado de tipo mecanizado y pulido mecánico, a fin de dotar al inserto de las geometrías y tolerancias requeridas (figura 1e). Igual que se realiza con cualquier pizametálica producida por manufactura convencional. Finalmente, y para validar el componente, el inserto semontó en unmolde y se realizaron pruebas de inyección (figura 1f); primero series cortas para realizar los ajustes necesarios y luego inyectando piezas de plástico en régimen 24/7. El resultado final puso de manifiesto una reducción de hasta el 12% del tiempo de ciclo mediante el uso de la tecnología SLM. Una mejora muy significativa, para todo aquél que no esté familiarizado con el sector de la inyección. Y todo ello obteniendo una pieza inyectada con la calidad requerida (figura 1g). Otro de los aspectos a tener en cuenta en el marco de este proyecto fue la formulación del material utilizado: se seleccionó un acero de alta conductividad térmica HTCS (high termal conductivity steel), el cual está especialmente indicado para la conducción de calor. Cabemencionar que los parámetros de procesado SLM se tuvieron que determinar y optimizar, empleando para ello una estrategia de diseño de experimentos. Tanto el desarrollo de parámetros como la propia fabricación del inserto, se realizó con la ayuda de una máquina SLM de 4 láseres de la marca Renishaw, la RenAM 500Q (figura 2). Además de insertos para la inyección de plástico, la mejora descrita se puede aplicar perfectamente a la inyección demetal, matrices de estampación o cualquier otra aplicación que requiera de canales conformados de refrigeración.n
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