Cómo elegir el mejor proceso de acabado para piezas impresas en 3D
Los estudios han demostrado que el acabado abrasivo es lo suficientemente flexible como para acabar piezas impresas en 3D con geometrías complejas y materiales difíciles de mecanizar, aunque la selección del mejor proceso depende de una serie de factores.
Para las piezas metálicas de producción realizadas mediante fabricación aditiva (3DP), a menudo es necesario el acabado posterior al proceso, especialmente en las superficies funcionales. El acabado abrasivo, que incluye el esmerilado y el pulido, tiene la capacidad de acabar tanto las piezas convencionales como las fabricadas de forma aditiva, es decir, las impresas en 3D.
En comparación con el mecanizado, como el fresado y otros procesos de acabado alternativos, el rectificado tiene ventajas para producir tolerancias ajustadas, un acabado fino y la tensión residual de compresión deseada en la capa superficial rectificada. Las ventajas pueden ser más importantes en el caso de los materiales difíciles de mecanizar que se utilizan habitualmente en la impresión 3D, ya que la propiedad de autoafilado de los granos abrasivos prolonga la vida útil de la herramienta abrasiva más que la de otras herramientas de corte.
Las muelas pueden prepararse con formas complejas para el acabado de piezas de Inconel 718 y titanio 6-4 impresas en 3D. El uso de un proceso de rectificado con una muela preformada es una forma eficaz de acabar un lote relativamente grande de piezas. Además del rectificado de precisión, las herramientas abrasivas también pueden utilizarse para el acabado de forma libre en modo manual o con robot.
Para las operaciones de lotes pequeños, los usuarios de la impresión metálica en 3D están investigando cómo acabar de forma flexible la geometría compleja de las piezas. Norton / Saint-Gobain Abrasives se asoció con el Centro de Tecnología de Fabricación (MTC) de Coventry (Reino Unido) para estudiar el uso del rectificado CNC con muelas de punta montada y el acabado de forma libre con herramientas abrasivas para el acabado de piezas impresas en 3D.
Los estudios han demostrado que el acabado abrasivo es lo suficientemente flexible como para acabar piezas impresas en 3D con geometrías complejas y materiales difíciles de mecanizar, aunque la selección del mejor proceso depende de una serie de factores.
Para las piezas metálicas de producción realizadas mediante fabricación aditiva (3DP), a menudo es necesario el acabado posterior al proceso, especialmente en las superficies funcionales. El acabado abrasivo, que incluye el esmerilado y el pulido, tiene la capacidad de acabar tanto las piezas convencionales como las fabricadas de forma aditiva, es decir, las impresas en 3D.
En comparación con el mecanizado, como el fresado y otros procesos de acabado alternativos, el rectificado tiene ventajas para producir tolerancias ajustadas, un acabado fino y la tensión residual de compresión deseada en la capa superficial rectificada. Las ventajas pueden ser más importantes en el caso de los materiales difíciles de mecanizar que se utilizan habitualmente en la impresión 3D, ya que la propiedad de autoafilado de los granos abrasivos prolonga la vida útil de la herramienta abrasiva más que la de otras herramientas de corte.
Las muelas pueden prepararse con formas complejas para el acabado de piezas de Inconel 718 y titanio 6-4 impresas en 3D. El uso de un proceso de rectificado con una muela preformada es una forma eficaz de acabar un lote relativamente grande de piezas. Además del rectificado de precisión, las herramientas abrasivas también pueden utilizarse para el acabado de forma libre en modo manual o con robot.
Para las operaciones de lotes pequeños, los usuarios de la impresión metálica en 3D están investigando cómo acabar de forma flexible la geometría compleja de las piezas. Norton / Saint-Gobain Abrasives se asoció con el Centro de Tecnología de Fabricación (MTC) de Coventry (Reino Unido) para estudiar el uso del rectificado CNC con muelas de punta montada y el acabado de forma libre con herramientas abrasivas para el acabado de piezas impresas en 3D.
Los estudios han demostrado que el acabado abrasivo es lo suficientemente flexible como para acabar piezas impresas en 3D con geometrías complejas y materiales difíciles de mecanizar, aunque la selección del mejor proceso depende de una serie de factores.
Para las piezas metálicas de producción realizadas mediante fabricación aditiva (3DP), a menudo es necesario el acabado posterior al proceso, especialmente en las superficies funcionales. El acabado abrasivo, que incluye el esmerilado y el pulido, tiene la capacidad de acabar tanto las piezas convencionales como las fabricadas de forma aditiva, es decir, las impresas en 3D.
En comparación con el mecanizado, como el fresado y otros procesos de acabado alternativos, el rectificado tiene ventajas para producir tolerancias ajustadas, un acabado fino y la tensión residual de compresión deseada en la capa superficial rectificada. Las ventajas pueden ser más importantes en el caso de los materiales difíciles de mecanizar que se utilizan habitualmente en la impresión 3D, ya que la propiedad de autoafilado de los granos abrasivos prolonga la vida útil de la herramienta abrasiva más que la de otras herramientas de corte.
Las muelas pueden prepararse con formas complejas para el acabado de piezas de Inconel 718 y titanio 6-4 impresas en 3D. El uso de un proceso de rectificado con una muela preformada es una forma eficaz de acabar un lote relativamente grande de piezas. Además del rectificado de precisión, las herramientas abrasivas también pueden utilizarse para el acabado de forma libre en modo manual o con robot.
Para las operaciones de lotes pequeños, los usuarios de la impresión metálica en 3D están investigando cómo acabar de forma flexible la geometría compleja de las piezas. Norton / Saint-Gobain Abrasives se asoció con el Centro de Tecnología de Fabricación (MTC) de Coventry (Reino Unido) para estudiar el uso del rectificado CNC con muelas de punta montada y el acabado de forma libre con herramientas abrasivas para el acabado de piezas impresas en 3D.
RECTIFICADO CNC CON MUELAS DE PUNTA MONTADA
Las muelas de cBN galvanizadas o vitrificadas se utilizan ampliamente para el rectificado de piezas de Inconel 718 (IN718), con procesos que van desde el fuerte arranque de virutas hasta el acabado de precisión para tolerancias ajustadas. En este estudio, los investigadores seleccionaron una muela de cBN de punta montada para demostrar la viabilidad del rectificado CNC en piezas de IN718 impresas en 3D. La muela de punta montada era una muela de punta de bola galvanizada de 6,35 mm de diámetro y con abrasivo de cBN de grano 100.
Figura 1: Las pruebas realizadas en estas piezas impresas en 3D de Inconel 718 con superficies biseladas y curvadas demostraron que las muelas de cBN galvanizadas con punta montada producen buenos acabados superficiales y tienen una larga vida útil, lo que las convierte en una buena opción para el acabado de piezas impresas en 3D con tolerancias ajustadas que están hechas de materiales difíciles de mecanizar.
Una máquina de lecho de polvo láser RenAM500Q de Renishaw produjo las piezas IN718 con superficies biseladas y curvadas, que se muestran en la Figura 1. Después de la impresión, las piezas se sometieron a un tratamiento térmico para un ciclo de reducción de la tensión posterior a la fabricación, a 900°C durante 45 minutos, y luego se enfriaron con nitrógeno hasta la temperatura ambiente. Tras el tratamiento térmico, los investigadores comprobaron que la rugosidad media de la superficie (Sa) era de unos 14 micrómetros, medida con un microscopio de variación de enfoque Alicona Infinite Focus SL. En este estudio, la medición de Sa se utiliza para caracterizar el acabado superficial porque representa la rugosidad de toda la superficie y es independiente de la dirección de medición, mientras que la medición de Ra a lo largo de una línea puede verse afectada por la textura anisotrópica de la superficie.
Las piezas IN718 con superficies biseladas y curvadas se rectificaron con éxito hasta alcanzar un acabado superficial de 1,2 – 1,5 micras Sa. Durante el experimento de rectificado, un sistema automatizado de medición de herramientas Blum instalado en la máquina herramienta midió el desgaste de la muela. Aunque el sistema de medición de herramientas se desarrolló originalmente para herramientas de fresado y torneado, este estudio demostró que puede adaptarse a las muelas. La integración de este tipo de medición con el controlador de la máquina permite la compensación automática del desgaste de la muela.
La figura 2 muestra el desgaste de la muela medido en función de la longitud del recorrido de rectificado. Con una profundidad de corte de 0,2 mm y una velocidad de avance de 150 mm/min, el desgaste de la herramienta fue relativamente rápido al rectificar tanto las superficies biseladas como las curvas. El acabado de la superficie se deterioró cuando la reducción del diámetro de la muela llegó a ser de aproximadamente 45 micrómetros, después de unos 8 metros de distancia de rectificado. A la misma velocidad de avance, la disminución de la profundidad de corte de 0,2 a 0,1 mm redujo significativamente el desgaste de la muela a menos de 10 micras después de 10 metros de rectificado.
Figura 2: Este gráfico del desgaste de la muela y la longitud del recorrido de rectificado muestra que con una profundidad de corte de 0,2 mm, el desgaste de la herramienta era rápido tanto en las superficies biseladas como en las curvas, y el acabado de la superficie se deterioraba a medida que la muela se desgastaba. La disminución de la profundidad de corte a 0,1 mm redujo significativamente el desgaste de la muela.
Los investigadores también realizaron experimentos de fresado utilizando una herramienta de metal duro recubierta de Titanio y las condiciones de proceso recomendadas por el Grupo Hoffmann (174 mm/min de avance y 0,2 mm de profundidad de corte). Estos estudios mostraron un acabado superficial y un desgaste de la herramienta similares a los del rectificado. Aunque el fresado puede lograr una mayor profundidad de corte (0,2 mm frente a 0,1 mm), el rectificado tiene una ventaja potencial en cuanto al coste: la muela utilizada en el estudio sólo costaba unos 15 euros, frente a los 50 euros de la herramienta de fresado correspondiente.
Los estudios demostraron que las muelas de cBN galvánicas pueden lograr un buen acabado superficial y una larga vida útil al rectificar IN718 y otros materiales difíciles de mecanizar. La compatibilidad con el refrigerante soluble en agua y el control del desgaste de la herramienta in situ hacen que las muelas de cBN con punta montada sean una opción atractiva para el acabado de piezas impresas en 3D. La ventaja del rectificado sobre el fresado u otro tipo de mecanizado se pone aún más de manifiesto en los metales templados. En el caso de una pieza impresa en 3D con forma preacabada, el post-procesamiento puede optimizarse tratando directamente las piezas impresas con calor sin mecanizarlas en estado blando y, a continuación, acabando las piezas tratadas con calor con rectificado.
ACABADO DE FORMA LIBRE CON HERRAMIENTAS ABRASIVAS
El acabado con robot o manual es una alternativa al rectificado para piezas con perfiles complejos pero sin tolerancias dimensionales estrictas. Para estudiar esto, los investigadores imprimieron dos piezas IN718 (mostradas en la Figura 3) para representar formas que se encuentran comúnmente en las industrias aeroespacial y de herramientas y las trataron térmicamente como se describe en la sección anterior. Se necesitaron soportes para imprimir la costilla/el puntal, como se muestra en la figura 4A. Se eliminaron con herramientas manuales, como una fresa, dejando marcas en la superficie de la pieza.
Figura 3: Saint-Gobain Abrasives y el Centro de Tecnología de Fabricación utilizaron estas piezas IN718 impresas en 3D, que representan formas habituales en las industrias aeroespacial y de herramientas, para probar el acabado de forma libre con herramientas abrasivas en piezas con perfiles complejos pero sin tolerancias dimensionales estrictas.
En el caso de las superficies de forma libre relativamente grandes, los estudios revelaron que una banda de lima es la mejor herramienta debido a su conformidad con el perfil de la superficie y a su flexibilidad. Una banda de lima revestida con un tamaño de grano medio (P60) consiguió una buena tasa de eliminación de material y una larga vida útil en la superficie tal y como fue impresa.
A continuación se utilizó una banda no tejida NW para obtener un buen acabado superficial. También se probaron discos de cambio rápido y espirabandas en la superficie de forma libre, pero no funcionaron tan bien como la banda de lima. Se comprobó que un disco de fibra dependía del ángulo de contacto de la herramienta y no podía llegar a zonas restringidas, lo que provocaba un cambio brusco de la eliminación de material y del acabado en las superficies perfiladas. Un rodillo en espiral podía acceder a zonas pequeñas, pero no podía mantener un contacto estable con las superficies cóncavas, lo que provocaba vibraciones en la herramienta y un acabado desigual.
Figura 4: Esta costilla/soporte requirió soportes durante la impresión, que se retiraron con herramientas manuales. Los bordes exteriores se acabaron con una muela Non Woven unified y una muela de punta montada de fibra de algodón, mientras que las superficies interiores se desbastaron con un rodillo en espiral y se acabaron con una muela NW unified.
En el caso de las superficies externas o de fácil acceso con perfiles contorneados, un disco unified NW y un disco de punta montada de fibra de algodón fueron capaces de acabar las superficies sin alterar significativamente la geometría de la pieza. Sin embargo, ambas herramientas se desgastaron rápidamente cuando se aplicaron directamente sobre la superficie rugosa, tal como se había previsto. Por lo tanto, se recomienda utilizar una muela FlapWheel o un rodillo en espiral como primer paso en la superficie bruta. A continuación, se puede utilizar una muela NonWoven para el acabado de superficies relativamente grandes, y las muelas Unified de punta montada pueden utilizarse para zonas intrincadas o pequeñas.
En las figuras 4 y 5 se comparan las piezas impresas y acabadas. Los procesos abrasivos descritos anteriormente lograron una mejora significativa del acabado superficial. Las mediciones del perfil de la superficie y de la rugosidad que se muestran en la figura 6 indican una reducción de la rugosidad superficial Sa desde unos 12 micras en la superficie bruta tal como se imprimió, hasta aproximadamente 2 micras en la superficie acabada.
Figura 5: Debido a que las muelas Non Woven Unified y las muelas con punta montada de fibra de algodón se desgastan rápidamente cuando se realiza el acabado del borde, el estudio sugiere utilizar primero una muela FlapWheel revestida o un rodillo en espiral en la superficie bruta impresa.
Se recomienda un proceso de dos pasos para eliminar rápidamente los defectos u otras características de la superficie con un producto abrasivo de grano grueso. A continuación, se puede dar un acabado a la superficie con un producto abrasivo más fino. Los productos abrasivos no tejidos NonWoven fabricados con fibras de nylon impregnadas de granos abrasivos son una opción ideal para el acabado de forma libre de superficies perfiladas, ya que pueden ajustarse a la superficie de la pieza y darle un acabado uniforme con una distorsión mínima de su geometría.
Figura 6: El método de acabado en el estudio redujo el acabado superficial desde 12 micras Sa a aproximadamente 2 micras Sa
Para el acabado de formas libres, existe una amplia gama de bandas, discos y muelas de punta montada. La tabla 2 resume una orientación general para seleccionar los productos abrasivos adecuados en función de las características comunes de las piezas impresas en 3D. Se recomiendan los abrasivos cerámicos para los aceros inoxidables y superaleaciones, y los abrasivos de SiC o Zirconio para el titanio y el aluminio.
Los productos abrasivos que se muestran en la Tabla 2 se utilizan con herramientas eléctricas portátiles, incluidas las mini amoladoras de ángulo recto, las amoladoras angulares y las amoladoras de banda de lima. El peso ligero, el pequeño tamaño y la flexibilidad de las herramientas abrasivas portátiles permiten diferentes configuraciones, como llevar las herramientas a las piezas fijas, llevar las piezas a las herramientas y trabajar simultáneamente con las herramientas y las piezas. Se pueden configurar múltiples herramientas abrasivas en una estación de trabajo para terminar una variedad de características complejas. Utilizando dibujos CAD y otra información de la pieza desde el proceso anterior (impresión 3D), la selección de herramientas abrasivas y los procesos de acabado pueden automatizarse completamente con máquinas CNC y células robotizadas, que pueden garantizar resultados consistentes con la ayuda de la medición de la fuerza en el proceso, sensores de visión y mecanismos de control de ciclo cerrado.
Para encontrar los productos Norton adecuados para el acabado de piezas metálicas impresas en 3D en función de la geometría de su pieza, la eliminación de material y las necesidades de acabado, descargue nuestra guía de aplicaciones en https://www.nortonabrasives.com/es-es
Esta tabla muestra qué productos abrasivos funcionan mejor para el lijado, desbaste y acabado de diferentes formas
Los estudios han demostrado que el acabado abrasivo es lo suficientemente flexible como para acabar piezas impresas en 3D con geometrías complejas y materiales difíciles de mecanizar, aunque la selección del mejor proceso depende de una serie de factores.
Para las piezas metálicas de producción realizadas mediante fabricación aditiva (3DP), a menudo es necesario el acabado posterior al proceso, especialmente en las superficies funcionales. El acabado abrasivo, que incluye el esmerilado y el pulido, tiene la capacidad de acabar tanto las piezas convencionales como las fabricadas de forma aditiva, es decir, las impresas en 3D.
En comparación con el mecanizado, como el fresado y otros procesos de acabado alternativos, el rectificado tiene ventajas para producir tolerancias ajustadas, un acabado fino y la tensión residual de compresión deseada en la capa superficial rectificada. Las ventajas pueden ser más importantes en el caso de los materiales difíciles de mecanizar que se utilizan habitualmente en la impresión 3D, ya que la propiedad de autoafilado de los granos abrasivos prolonga la vida útil de la herramienta abrasiva más que la de otras herramientas de corte.
Las muelas pueden prepararse con formas complejas para el acabado de piezas de Inconel 718 y titanio 6-4 impresas en 3D. El uso de un proceso de rectificado con una muela preformada es una forma eficaz de acabar un lote relativamente grande de piezas. Además del rectificado de precisión, las herramientas abrasivas también pueden utilizarse para el acabado de forma libre en modo manual o con robot.
Para las operaciones de lotes pequeños, los usuarios de la impresión metálica en 3D están investigando cómo acabar de forma flexible la geometría compleja de las piezas. Norton / Saint-Gobain Abrasives se asoció con el Centro de Tecnología de Fabricación (MTC) de Coventry (Reino Unido) para estudiar el uso del rectificado CNC con muelas de punta montada y el acabado de forma libre con herramientas abrasivas para el acabado de piezas impresas en 3D.
Los estudios han demostrado que el acabado abrasivo es lo suficientemente flexible como para acabar piezas impresas en 3D con geometrías complejas y materiales difíciles de mecanizar, aunque la selección del mejor proceso depende de una serie de factores.
Para las piezas metálicas de producción realizadas mediante fabricación aditiva (3DP), a menudo es necesario el acabado posterior al proceso, especialmente en las superficies funcionales. El acabado abrasivo, que incluye el esmerilado y el pulido, tiene la capacidad de acabar tanto las piezas convencionales como las fabricadas de forma aditiva, es decir, las impresas en 3D.
En comparación con el mecanizado, como el fresado y otros procesos de acabado alternativos, el rectificado tiene ventajas para producir tolerancias ajustadas, un acabado fino y la tensión residual de compresión deseada en la capa superficial rectificada. Las ventajas pueden ser más importantes en el caso de los materiales difíciles de mecanizar que se utilizan habitualmente en la impresión 3D, ya que la propiedad de autoafilado de los granos abrasivos prolonga la vida útil de la herramienta abrasiva más que la de otras herramientas de corte.
Las muelas pueden prepararse con formas complejas para el acabado de piezas de Inconel 718 y titanio 6-4 impresas en 3D. El uso de un proceso de rectificado con una muela preformada es una forma eficaz de acabar un lote relativamente grande de piezas. Además del rectificado de precisión, las herramientas abrasivas también pueden utilizarse para el acabado de forma libre en modo manual o con robot.
Para las operaciones de lotes pequeños, los usuarios de la impresión metálica en 3D están investigando cómo acabar de forma flexible la geometría compleja de las piezas. Norton / Saint-Gobain Abrasives se asoció con el Centro de Tecnología de Fabricación (MTC) de Coventry (Reino Unido) para estudiar el uso del rectificado CNC con muelas de punta montada y el acabado de forma libre con herramientas abrasivas para el acabado de piezas impresas en 3D.
Los estudios han demostrado que el acabado abrasivo es lo suficientemente flexible como para acabar piezas impresas en 3D con geometrías complejas y materiales difíciles de mecanizar, aunque la selección del mejor proceso depende de una serie de factores.
Para las piezas metálicas de producción realizadas mediante fabricación aditiva (3DP), a menudo es necesario el acabado posterior al proceso, especialmente en las superficies funcionales. El acabado abrasivo, que incluye el esmerilado y el pulido, tiene la capacidad de acabar tanto las piezas convencionales como las fabricadas de forma aditiva, es decir, las impresas en 3D.
En comparación con el mecanizado, como el fresado y otros procesos de acabado alternativos, el rectificado tiene ventajas para producir tolerancias ajustadas, un acabado fino y la tensión residual de compresión deseada en la capa superficial rectificada. Las ventajas pueden ser más importantes en el caso de los materiales difíciles de mecanizar que se utilizan habitualmente en la impresión 3D, ya que la propiedad de autoafilado de los granos abrasivos prolonga la vida útil de la herramienta abrasiva más que la de otras herramientas de corte.
Las muelas pueden prepararse con formas complejas para el acabado de piezas de Inconel 718 y titanio 6-4 impresas en 3D. El uso de un proceso de rectificado con una muela preformada es una forma eficaz de acabar un lote relativamente grande de piezas. Además del rectificado de precisión, las herramientas abrasivas también pueden utilizarse para el acabado de forma libre en modo manual o con robot.
Para las operaciones de lotes pequeños, los usuarios de la impresión metálica en 3D están investigando cómo acabar de forma flexible la geometría compleja de las piezas. Norton / Saint-Gobain Abrasives se asoció con el Centro de Tecnología de Fabricación (MTC) de Coventry (Reino Unido) para estudiar el uso del rectificado CNC con muelas de punta montada y el acabado de forma libre con herramientas abrasivas para el acabado de piezas impresas en 3D.
RECTIFICADO CNC CON MUELAS DE PUNTA MONTADA
Las muelas de cBN galvanizadas o vitrificadas se utilizan ampliamente para el rectificado de piezas de Inconel 718 (IN718), con procesos que van desde el fuerte arranque de virutas hasta el acabado de precisión para tolerancias ajustadas. En este estudio, los investigadores seleccionaron una muela de cBN de punta montada para demostrar la viabilidad del rectificado CNC en piezas de IN718 impresas en 3D. La muela de punta montada era una muela de punta de bola galvanizada de 6,35 mm de diámetro y con abrasivo de cBN de grano 100.
Figura 1: Las pruebas realizadas en estas piezas impresas en 3D de Inconel 718 con superficies biseladas y curvadas demostraron que las muelas de cBN galvanizadas con punta montada producen buenos acabados superficiales y tienen una larga vida útil, lo que las convierte en una buena opción para el acabado de piezas impresas en 3D con tolerancias ajustadas que están hechas de materiales difíciles de mecanizar.
Una máquina de lecho de polvo láser RenAM500Q de Renishaw produjo las piezas IN718 con superficies biseladas y curvadas, que se muestran en la Figura 1. Después de la impresión, las piezas se sometieron a un tratamiento térmico para un ciclo de reducción de la tensión posterior a la fabricación, a 900°C durante 45 minutos, y luego se enfriaron con nitrógeno hasta la temperatura ambiente. Tras el tratamiento térmico, los investigadores comprobaron que la rugosidad media de la superficie (Sa) era de unos 14 micrómetros, medida con un microscopio de variación de enfoque Alicona Infinite Focus SL. En este estudio, la medición de Sa se utiliza para caracterizar el acabado superficial porque representa la rugosidad de toda la superficie y es independiente de la dirección de medición, mientras que la medición de Ra a lo largo de una línea puede verse afectada por la textura anisotrópica de la superficie.
Las piezas IN718 con superficies biseladas y curvadas se rectificaron con éxito hasta alcanzar un acabado superficial de 1,2 – 1,5 micras Sa. Durante el experimento de rectificado, un sistema automatizado de medición de herramientas Blum instalado en la máquina herramienta midió el desgaste de la muela. Aunque el sistema de medición de herramientas se desarrolló originalmente para herramientas de fresado y torneado, este estudio demostró que puede adaptarse a las muelas. La integración de este tipo de medición con el controlador de la máquina permite la compensación automática del desgaste de la muela.
La figura 2 muestra el desgaste de la muela medido en función de la longitud del recorrido de rectificado. Con una profundidad de corte de 0,2 mm y una velocidad de avance de 150 mm/min, el desgaste de la herramienta fue relativamente rápido al rectificar tanto las superficies biseladas como las curvas. El acabado de la superficie se deterioró cuando la reducción del diámetro de la muela llegó a ser de aproximadamente 45 micrómetros, después de unos 8 metros de distancia de rectificado. A la misma velocidad de avance, la disminución de la profundidad de corte de 0,2 a 0,1 mm redujo significativamente el desgaste de la muela a menos de 10 micras después de 10 metros de rectificado.
Figura 2: Este gráfico del desgaste de la muela y la longitud del recorrido de rectificado muestra que con una profundidad de corte de 0,2 mm, el desgaste de la herramienta era rápido tanto en las superficies biseladas como en las curvas, y el acabado de la superficie se deterioraba a medida que la muela se desgastaba. La disminución de la profundidad de corte a 0,1 mm redujo significativamente el desgaste de la muela.
Los investigadores también realizaron experimentos de fresado utilizando una herramienta de metal duro recubierta de Titanio y las condiciones de proceso recomendadas por el Grupo Hoffmann (174 mm/min de avance y 0,2 mm de profundidad de corte). Estos estudios mostraron un acabado superficial y un desgaste de la herramienta similares a los del rectificado. Aunque el fresado puede lograr una mayor profundidad de corte (0,2 mm frente a 0,1 mm), el rectificado tiene una ventaja potencial en cuanto al coste: la muela utilizada en el estudio sólo costaba unos 15 euros, frente a los 50 euros de la herramienta de fresado correspondiente.
Los estudios demostraron que las muelas de cBN galvánicas pueden lograr un buen acabado superficial y una larga vida útil al rectificar IN718 y otros materiales difíciles de mecanizar. La compatibilidad con el refrigerante soluble en agua y el control del desgaste de la herramienta in situ hacen que las muelas de cBN con punta montada sean una opción atractiva para el acabado de piezas impresas en 3D. La ventaja del rectificado sobre el fresado u otro tipo de mecanizado se pone aún más de manifiesto en los metales templados. En el caso de una pieza impresa en 3D con forma preacabada, el post-procesamiento puede optimizarse tratando directamente las piezas impresas con calor sin mecanizarlas en estado blando y, a continuación, acabando las piezas tratadas con calor con rectificado.
ACABADO DE FORMA LIBRE CON HERRAMIENTAS ABRASIVAS
El acabado con robot o manual es una alternativa al rectificado para piezas con perfiles complejos pero sin tolerancias dimensionales estrictas. Para estudiar esto, los investigadores imprimieron dos piezas IN718 (mostradas en la Figura 3) para representar formas que se encuentran comúnmente en las industrias aeroespacial y de herramientas y las trataron térmicamente como se describe en la sección anterior. Se necesitaron soportes para imprimir la costilla/el puntal, como se muestra en la figura 4A. Se eliminaron con herramientas manuales, como una fresa, dejando marcas en la superficie de la pieza.
Figura 3: Saint-Gobain Abrasives y el Centro de Tecnología de Fabricación utilizaron estas piezas IN718 impresas en 3D, que representan formas habituales en las industrias aeroespacial y de herramientas, para probar el acabado de forma libre con herramientas abrasivas en piezas con perfiles complejos pero sin tolerancias dimensionales estrictas.
En el caso de las superficies de forma libre relativamente grandes, los estudios revelaron que una banda de lima es la mejor herramienta debido a su conformidad con el perfil de la superficie y a su flexibilidad. Una banda de lima revestida con un tamaño de grano medio (P60) consiguió una buena tasa de eliminación de material y una larga vida útil en la superficie tal y como fue impresa.
A continuación se utilizó una banda no tejida NW para obtener un buen acabado superficial. También se probaron discos de cambio rápido y espirabandas en la superficie de forma libre, pero no funcionaron tan bien como la banda de lima. Se comprobó que un disco de fibra dependía del ángulo de contacto de la herramienta y no podía llegar a zonas restringidas, lo que provocaba un cambio brusco de la eliminación de material y del acabado en las superficies perfiladas. Un rodillo en espiral podía acceder a zonas pequeñas, pero no podía mantener un contacto estable con las superficies cóncavas, lo que provocaba vibraciones en la herramienta y un acabado desigual.
Figura 4: Esta costilla/soporte requirió soportes durante la impresión, que se retiraron con herramientas manuales. Los bordes exteriores se acabaron con una muela Non Woven unified y una muela de punta montada de fibra de algodón, mientras que las superficies interiores se desbastaron con un rodillo en espiral y se acabaron con una muela NW unified.
En el caso de las superficies externas o de fácil acceso con perfiles contorneados, un disco unified NW y un disco de punta montada de fibra de algodón fueron capaces de acabar las superficies sin alterar significativamente la geometría de la pieza. Sin embargo, ambas herramientas se desgastaron rápidamente cuando se aplicaron directamente sobre la superficie rugosa, tal como se había previsto. Por lo tanto, se recomienda utilizar una muela FlapWheel o un rodillo en espiral como primer paso en la superficie bruta. A continuación, se puede utilizar una muela NonWoven para el acabado de superficies relativamente grandes, y las muelas Unified de punta montada pueden utilizarse para zonas intrincadas o pequeñas.
En las figuras 4 y 5 se comparan las piezas impresas y acabadas. Los procesos abrasivos descritos anteriormente lograron una mejora significativa del acabado superficial. Las mediciones del perfil de la superficie y de la rugosidad que se muestran en la figura 6 indican una reducción de la rugosidad superficial Sa desde unos 12 micras en la superficie bruta tal como se imprimió, hasta aproximadamente 2 micras en la superficie acabada.
Figura 5: Debido a que las muelas Non Woven Unified y las muelas con punta montada de fibra de algodón se desgastan rápidamente cuando se realiza el acabado del borde, el estudio sugiere utilizar primero una muela FlapWheel revestida o un rodillo en espiral en la superficie bruta impresa.
Se recomienda un proceso de dos pasos para eliminar rápidamente los defectos u otras características de la superficie con un producto abrasivo de grano grueso. A continuación, se puede dar un acabado a la superficie con un producto abrasivo más fino. Los productos abrasivos no tejidos NonWoven fabricados con fibras de nylon impregnadas de granos abrasivos son una opción ideal para el acabado de forma libre de superficies perfiladas, ya que pueden ajustarse a la superficie de la pieza y darle un acabado uniforme con una distorsión mínima de su geometría.
Figura 6: El método de acabado en el estudio redujo el acabado superficial desde 12 micras Sa a aproximadamente 2 micras Sa
Para el acabado de formas libres, existe una amplia gama de bandas, discos y muelas de punta montada. La tabla 2 resume una orientación general para seleccionar los productos abrasivos adecuados en función de las características comunes de las piezas impresas en 3D. Se recomiendan los abrasivos cerámicos para los aceros inoxidables y superaleaciones, y los abrasivos de SiC o Zirconio para el titanio y el aluminio.
Los productos abrasivos que se muestran en la Tabla 2 se utilizan con herramientas eléctricas portátiles, incluidas las mini amoladoras de ángulo recto, las amoladoras angulares y las amoladoras de banda de lima. El peso ligero, el pequeño tamaño y la flexibilidad de las herramientas abrasivas portátiles permiten diferentes configuraciones, como llevar las herramientas a las piezas fijas, llevar las piezas a las herramientas y trabajar simultáneamente con las herramientas y las piezas. Se pueden configurar múltiples herramientas abrasivas en una estación de trabajo para terminar una variedad de características complejas. Utilizando dibujos CAD y otra información de la pieza desde el proceso anterior (impresión 3D), la selección de herramientas abrasivas y los procesos de acabado pueden automatizarse completamente con máquinas CNC y células robotizadas, que pueden garantizar resultados consistentes con la ayuda de la medición de la fuerza en el proceso, sensores de visión y mecanismos de control de ciclo cerrado.
Para encontrar los productos Norton adecuados para el acabado de piezas metálicas impresas en 3D en función de la geometría de su pieza, la eliminación de material y las necesidades de acabado, descargue nuestra guía de aplicaciones en https://www.nortonabrasives.com/es-es
Esta tabla muestra qué productos abrasivos funcionan mejor para el lijado, desbaste y acabado de diferentes formas
Get the
Circle App!
Nos caracterizamos por la distribución de productos absorbentes, en diferentes formatos , y por un servicio excelente.
Déjenos su correo para enviarle nuestra newsletter.