Mecanizado de moldes de gran escala fabricados mediante impresión 3D de pellets termoplásticos
Informe del sector de la impresión 3D / fabricación aditiva 2025
Para las empresas manufactureras, los procesos de fabricación constituyen el principal motor de innovación. A través de nuevos procesos o mejoras en los ya existentes, es posible desarrollar productos novedosos o mejorados y crear nuevos modelos de negocio que repercuten en una mejora de la competitividad. Tecnalia colabora con empresas del sector en el desarrollo de procesos productivos y los equipos y sistemas auxiliares que los hacen sostenibles técnica y económicamente, sin olvidar el respeto al medio ambiente y a la calidad del entorno para sus trabajadores. En esta línea, Tecnalia ha trabajado junto a Brayner en el desarrollo de herramientas de corte de alta productividad para el mecanizado de moldes de gran escala fabricados mediante impresión 3D de pellets termoplásticos.
El salto de las tecnologías aditivas a la fabricación a gran escala ha llegado de la mano de la extrusión de pellets termoplásticos, que combinado con la programación de trayectorias 3D, hace posible generar geometrías capa a capa con tasas de aporte de hasta 100 kg/h para obtener piezas de dimensiones del orden de varios metros. Además de las elevadas tasas de aporte, trabajar con pellets presenta ventajas en cuanto al precio y la variedad en la selección de materiales, tanto en lo que se refiere a sus propiedades como a su origen, virgen o reciclado. El conocimiento previo relativo a la extrusión de plásticos y los desarrollos alrededor de otras tecnologías aditivas como las metálicas han sido sin duda también de gran ayuda para el desarrollo de la impresión 3D de pellets. Diversos fabricantes de máquina e integradores ofrecen ya equipos comerciales y trabajan con potenciales usuarios en el desarrollo de aplicaciones para sectores como el transporte marítimo, la construcción o el moldista.
Un aspecto relevante a la hora de valorar nuevos procesos de fabricación es el análisis de toda la cadena de procesos implicada hasta llegar a la pieza final. En este sentido, es importante no olvidar que las tecnologías aditivas no vienen a sustituir a las tecnologías de arranque, si no a transformar las cadenas de procesos combinando aporte y arranque para optimizar consumos y tiempos asegurando al mismo tiempo las funcionalidades, precisión y calidad esperados. En el marco del desarrollo de una solución competitiva para la fabricación de moldes de grandes dimensiones por impresión 3D de pellets, Tecnalia ha analizado las operaciones de fresado de semi-acabado y acabado necesarias para dotar a los moldes de la precisión e integridad superficial requeridas.
Partiendo de un diseño propio de Brayner y de un molde extruido por Tecnalia en PEI reforzado con fibra de vidrio, se ha llevado a cabo una campaña de ensayos destinada a identificar unos rangos parámetros de proceso capaces de garantizar los requisitos de esperados y al mismo tiempo compatibles con condiciones de alta productividad. Además, se ha analizado la robustez y estabilidad del proceso de mecanizado a través de la evolución de las principales variables de proceso (fuerza, temperatura, par) y la evolución del desgaste de la herramienta.
Mediante la adaptación de los parámetros de proceso se han alcanzado tasas de arranque cercanas a los 300 cm3/min en el semi-acabado y a los 3 cm3/min en las pasadas de acabado, donde la rugosidad no ha superado 1,6 micras y con valores cercanos a 0,8 micras con algunas de las condiciones probadas. Tras mecanizar más de 200 km de viruta (10 h de trabajo), la herramienta no ha mostrado señales de desgaste relevantes, asegurando la estabilidad dimensional de la pieza. Por otra parte, las temperaturas y los esfuerzos no se han mostrado significativos y en todo momento la viruta generada ha sido corta, confirmando la robustez del proceso.
Este trabajo se ha llevado dentro del proyecto Millpellets financiado por el Gobierno Vasco (Programa BDHI Konexio 2024).
Actualmente Tecnalia continúa trabajando en el desarrollo de una cadena de valor fiable y competitiva para la impresión de piezas 3D mediante pellets y en el desarrollo de aplicaciones para la tecnología. Por ello, está abierta a colaborar con potenciales usuarios finales y empresas de la cadena de valor como moldistas, integradores y desarrolladores de sistemas.
