La inspección con Artec Leo reduce el riesgo de costosos errores en procesos de fundición con espuma perdida

Una fundición en espuma de un componente automotriz grande (molde de puerta de automóvil).

A medida que la fabricación digital sigue evolucionando, es cada vez más fácil fabricar productos a la medida con diseños únicos. Sin embargo, la realidad en la mayoría de las principales industrias es la siguiente: la viabilidad económica requiere producción en serie, y esto a su vez depende de una fabricación escalable.

Esto podría implicar mecanizado, estampado, conformado, ensamblaje de productos o fabricación textil. A pesar de ser una de las técnicas más antiguas, el moldeo también sigue siendo muy popular. Los moldes se pueden hacer de varias maneras en el presente, pero el proceso de moldeo suele ser muy similar. El material se vierte en una cavidad hueca en la forma del producto final. Una vez que esto se solidifica, se abre el molde y se retira la parte moldeada. Si es necesario, se procesa posteriormente para su uso final.

Generalmente, los métodos de fabricación de moldes difieren de dos maneras: el material para el que están diseñados y el material de sacrificio en el que se apoyan, ya sea cera, plástico, metal o espuma. Esta última ya se usa ampliamente en los principales mercados como China, India, Italia, Alemania y EE. UU. debido a su bajo costo, superficie prístina y facilidad de adaptabilidad. También se adapta a un flujo de trabajo más amplio y fácil de administrar.

Un almacén lleno de moldes industriales.

En la fundición con espuma perdida, se corta o ensambla un patrón de espuma en forma de producto. Este se recubre con una lechada cerámica que lo protege contra el metal caliente y se sumerge en arena de sílice para refuerzo. Finalmente, se vierte una aleación caliente en el patrón, vaporizando la espuma a medida que avanza. La cáscara de cerámica y la arena restantes dan forma al material en la cavidad que queda para formar un molde del producto.

Pero existen desafíos para la fundición con espuma que pueden dificultar su implementación efectiva. Por ejemplo, los moldes con ángulos negativos dificultan la extracción de piezas en una sola pieza. Además, como parte del proceso, los moldes de espuma a menudo se envían a terceros y se fabrican en metal. Entonces, ¿cómo se asegura al 100% que las piezas fundidas recibidas cumplan con las tolerancias deseadas?

Ahí es donde uno de los clientes indios de Artec 3D está cambiando las reglas del juego. Con el escaneo 3D de Artec Leo, el fabricante inspecciona las piezas fundidas y los moldes finales antes y después del envío. Al hacerlo, se aseguran de que los patrones de espuma salgan de la instalación tal como se diseñaron y, lo que es más importante, que los moldes de metal cumplan con los estándares requeridos. Los errores en esta etapa pueden costar varios cientos de miles de dólares para corregir, o incluso más para grandes piezas inservibles que deben refundirse por completo.

Cómo el Leo está modernizando la fundición con espuma perdida

El último cliente de fabricación de moldes de Artec trabaja en gran medida a escala, lo que hace que la fundición con espuma sea ideal. Esto se debe a que trabajar con el tipo de acero resistente necesario para fabricar piezas fundidas es muy caro y exige mucho cuidado, ya que el desperdicio de material también afecta los márgenes. Por el contrario, la espuma es barata y fácil de adaptar. Como parte de un proyecto reciente, lo demostraron con gran impacto.

Un piso de fábrica con recortes de espuma, o parte del proceso de fabricación de fundición con espuma.

Con la tarea de crear una forma de prensado para un chasis grande y complejo, la empresa optó por mecanizar con CNC un diseño CAD en espuma y luego enviarlo a un proveedor de servicios para su fabricación. En el flujo de trabajo de ensamblaje de vehículos, el molde resultante está diseñado para ser presionado hidráulicamente contra un material para hacer miles de puertas de automóviles, de manera que depende en gran medida de la resistencia y precisión de la pieza.

En el pasado, el usuario de Artec habría asegurado la precisión del patrón de espuma con el Artec Eva, el escáner 3D con cable, de 0,1 mm de precisión, probado en el tiempo. Pero sintiendo que la inspección podría acelerarse aún más, desde entonces han recurrido a Altem Technologies, un partner con certificación Gold; que les configuró, con un Artec Leo, un dispositivo de alta velocidad completamente libre de cables que ha revolucionado su flujo de trabajo.

El Leo no sólo cuenta con la misma precisión que el Eva, sino que tiene un campo de visión más grande. Esto mejora el seguimiento, mientras que su velocidad de captura más rápida permite escaneos 3D completos, de grandes compilaciones, en horas. En última instancia, estas mediciones 3D ayudan a la empresa a identificar errores en la etapa de modelado de espuma y hacer correcciones antes de que salgan de la fábrica, prácticamente sin costo adicional.

Una máquina CNC que se utiliza para aplicar los toques finales a un molde.

También vale la pena señalar que las tolerancias de fabricación de moldes se vuelven más estrictas a medida que avanza el flujo de trabajo. Los diseños iniciales que aún no se han pulido con mecanizado tienden a presentar superficies que no son perfectamente planas o alineadas. Como resultado, estos sólo necesitan tener una precisión de unos pocos milímetros, lo que hace que el Leo sea más que lo suficientemente preciso para las necesidades de los usuarios; tanto en la inspección de patrones de espuma como en las fundiciones recibidas, para garantizar que se produzcan según las especificaciones.

Análisis en profundidad para una fundición conforme

La captura de datos rápida e intuitiva es una cosa. Pero el fabricante todavía necesita convertir los datos de la nube de puntos en una malla para su análisis. Ahí es donde entra en juego Artec Studio. El último software de Artec cuenta con todos los elementos esenciales de ingeniería inversa e inspección, para que los usuarios puedan capturar, procesar datos y luego usar el modelo resultante para medir, analizar y encontrar desviaciones.

Para este caso de uso, el equipo de la empresa optó por exportar sus datos a ZEISS Inspect Optical 3D, un software de inspección aún más avanzado con herramientas para análisis en profundidad. Compartir los datos de Artec Studio es fluido y proporciona acceso a funciones como secuencias de comandos de Python y herramientas GD&T, así como a un software construido sobre principios paramétricos que recuerda cada paso de su flujo de trabajo.

Con estas funcionalidades, miden la contracción (un problema común en el mundo de la fundición con espuma), las desviaciones y otros problemas de fabricación. Antes, revisaban manualmente los moldes con un micrómetro. El cambio al escaneo 3D ha simplificado, acelerado y aumentado la precisión de estas comprobaciones, al tiempo que proporciona acceso a un conjunto de herramientas de inspección digital de siguiente nivel.

Ingenieros utilizando un micrómetro industrial analógico.

Cuando se trata de recibir el molde final, este nivel de control de calidad es extremadamente útil para el fabricante. Una vez que tienen evidencia de cómo los patrones de espuma salieron de la fábrica, pueden demostrarlo cuando los proveedores de servicios cometen un error en la producción y solicitar que se reembolsen los costos.

¿Cuál es el siguiente paso para la inspección digital de fundición?

La compañía, que ya es la orgullosa propietaria de dos Eva y un Leo de Artec, está considerando actualizar más su hardware para desbloquear una mayor optimización y ayudar a satisfacer la creciente demanda. Esto podría hacer que invierta en más Leo, o adopte el Artec Point: el primer escáner láser de Artec, con certificación ISO para exactamente el tipo de aplicaciones de grado de metrología industrial con las que está constantemente involucrada.

Muchas veces, este fabricante agrega detalles finales a las piezas con mecanizado, ya sean moldes de automóviles o cualquier otro tipo de objeto metálico grande. Como sus sistemas CNC funcionan con una precisión de hasta 20 micras, el punto de grado metrológico sería perfecto para la inspección final.

Un enorme molde industrial automotriz terminado.

Si nos alejamos un poco, el flujo de trabajo del fabricante también es impresionante, pero no único. El escaneo de Artec 3D se utiliza regularmente para la inspección de fundición en muchas industrias y mercados. En EE.UU., un servicio completo de fundición de Willman Industries despliega un Artec Eva para el análisis de escaneo CAD.

Ausco Products hace algo similar con los Artec Leo, Space Spider y Geomagic Design X. Las piezas de freno fundidas y tercerizadas se analizan y verifican según los estándares de precisión, tolerancia y rendimiento. En conjunto, estos casos de uso muestran cómo las soluciones de Artec 3D están permitiendo a los ingenieros adaptarse a las necesidades de los clientes, incluso en aplicaciones industriales aparentemente diversas.