Vaupell ahorra tiempo y dinero en la microfusión con 3D Systems

La microfusión tradicional, que es la creación de piezas de metal a partir de un molde de cerámica después de que se ha fundido un patrón de cera, existe hace más de 5000 años. Durante el último siglo, el proceso ha incorporado muchas innovaciones, pero aún es lento y costoso crear este tipo de maquinado para piezas complejas. El tiempo de producción suele medirse en meses y los costos pueden ascender a cientos de miles de dólares.

Pero, si tomamos de ejemplo a Vaupell, un proveedor de componentes y subconjuntos aeroespaciales con 70 años de trayectoria y 20 años de trayectoria en la impresión 3D, el flujo de trabajo está cambiando rápidamente.

Vaupell utiliza QuickCast^®, el proceso de estereolitografía (SLA) desarrollado por 3D Systems para microfusión, para brindarles a sus clientes una velocidad y calidad sin precedentes a una fracción del costo de las metodologías tradicionales. El proceso de QuickCast es ideal para el mercado aeroespacial, que suele requerir volúmenes bajos 
de piezas altamente complejas.

Andy Reeves, ingeniero de ventas de Vaupell para el desarrollo de nuevos negocios, calcula que se puede producir un patrón de piezas específico de 26 in de diámetro con QuickCast en una impresora ProX^® 800 de 3D Systems en dos o tres días por aproximadamente de USD 6000 a USD 15 000. Utilizar una herramienta de cera para la misma pieza podría demorar de varios meses a más de un año a un costo de USD 200 000 a USD 300 000.

La ProX 800 tiene un sobre de impresión grande de 650 x 750 x 550 mm (25,6 x 29,5 x 21,65 pulgadas), lo que proporciona flexibilidad y velocidad para una sola impresión de una pieza grande o para tiradas rápidas de varias piezas.

“La plataforma grande es una gran ventaja sobre otras máquinas”, dice Austin Wong, gerente de creación rápida de prototipos de Vaupell. “Puede hacer una pieza más grande en una tirada que requeriría dos tiradas en una máquina más pequeña. No solo produce más en menos tiempo, sino que las piezas más grandes reducen los costos de mano de obra: cuantas menos piezas sean, menos soldaduras se necesitarán”.

La precisión de ProX 800—0,025-0,05 mm (0,001-0,002 pulgadas) por pulgada de dimensión de la pieza: permite que Vaupell cumpla con los exigentes requisitos de sus clientes aeroespaciales.

“La ProX 800 nos ofrece bandas laterales de gran calidad, mejores tolerancias y la placa de impresión grande”, dice Wong. “Estamos ahorrando tiempo en el acabado posterior a la impresión, porque el acabado de la resina es muy bueno, y también estamos ahorrando tiempo al no tener que crear las piezas en dos partes y luego unirlas”.

Reeves dice que el mercado de la microfusión de QuickCast deriva de dos necesidades comerciales imperiosas: crear piezas de fundición para piezas que no se pueden maquinar de otra manera y crear piezas de fundición para piezas que son tan complicadas que llevaría algunos años realizar un molde apto para la producción.

Las empresas aeroespaciales han descubierto que la impresión 3D puede ofrecer diseños complejos que les permiten reducir la cantidad de piezas en un ensamblaje y disminuir el peso mientras mantienen o superan los niveles de resistencia y durabilidad.
“Muchas de estas piezas se utilizan en turbinas de aviones, de modo que tienen que ser perfectas”, dice Wong. “Moldear algunos de estos contornos con una herramienta de cera sería muy costoso e implicaría extensos plazos de entrega”.

La necesidad de patrones aptos para la producción a partir de moldes cuyo diseño y producción en cera requerirían mucho tiempo ha creado un importante negocio de maquinado de puentes para la división de creación rápida de prototipos de Vaupell, con sede en Hudson, New Hampshire.

“Los patrones de fundido rápido permiten a nuestros clientes obtener una pieza mucho antes de poder diseñar, fabricar, probar y utilizar una herramienta de producción o creación de prototipos”, dice Wong.

Wong menciona un proyecto en el que Vaupell utilizó QuickCast para crear un patrón complejo de microfusión y producir 20 piezas en solo dos días y medio, escalando rápidamente a 120 piezas por mes.

“El cliente no habría podido cumplir con el contrato si no hubiéramos utilizado QuickCast para entregar las piezas. A veces producimos 150 piezas de dos o tres patrones de fundido rápido al mes en el transcurso de un año mientras el cliente aún está desarrollando y fabricando herramientas de cera”.

QuickCast reduce considerablemente uno de los grandes desafíos de la microfusión: calcular la contracción durante la fabricación.

“Una gran ventaja de QuickCast sobre las herramientas de cera es que solo se calcula la contracción del metal”, dice Wong. “No se calcula la contracción del metal y la cera encima. Los patrones de fundido rápido son mucho más precisos y pueden mantener una tolerancia más rigurosa que cualquier herramienta de cera”.

Según Reeves, el proceso de QuickCast es mucho más tolerante en general. Si hay un error en el patrón o no funciona como se esperaba, solo se necesitan unos días para crear e imprimir una nueva iteración, en comparación con las semanas o meses necesarios para modificar (o volver a hacer) un molde de cera.

Para las aplicaciones de creación de prototipos, la capacidad de QuickCast de proporcionar iteraciones es fundamental, hasta el punto en que muchas empresas tradicionales de microfusión han abandonado por completo el negocio de creación de prototipos.

“No es económico hacer prototipos de diseño iterativo con moldes de cera tradicionales”, dice Reeves, “pero QuickCast realmente se ajusta al diseño iterativo para apoyar tanto la pieza como el desarrollo del proceso”.

Una de las principales inquietudes en torno a la microfusión durante la primera época de la impresión 3D eran la calidad y las propiedades de los materiales disponibles. Esa preocupación se ha eliminado con materiales como Accura^® CastPro™ Free de 3D Systems.

CastPro Free es un material transparente similar al policarbonato que no contiene metales pesados. Es un material de alta precisión para patrones de microfusión estables y de alta calidad.

“Debido a que CastPro Free no contiene antimonio, no crea oclusiones y otros defectos cuando se funde el metal”, dice Dave Pellegrino, gerente de tecnología de fabricación avanzada de Vaupell.

CastPro Free se funde con menor contenido de ceniza que cualquier resina del mercado, lo que permite ahorrar tiempo de postprocesamiento y garantizar una mejor calidad.

“Si la resina no puede fundirse por completo, el cliente tendrá un problema”, dice Wong. “La fundición completa y la limpieza de la fundición que ofrece CastPro Free son definitivamente claves para la calidad”.

Más allá de las capacidades técnicas de la impresora 3D ProX 800, el proceso y los materiales QuickCast, Vaupell se ampara en una asociación de 20 años con 3D Systems para brindar la calidad de servicio que sus clientes esperan.

“La fabricación aditiva depende de quién puede hacerlo más rápido, quién puede hacerlo mejor y quién puede hacerlo más barato”, dice Wong. “Vaupell se centra en la velocidad y la calidad. A menos que sea una pieza particularmente grande, prometemos la entrega en uno a tres días. La asistencia oportuna de 3D Systems garantiza que cumplamos esa promesa”.