Novus Applications

Novus Applications mejora el proceso del moldeo por inyección con la Rigid 10K Resin

El moldeo por inyección es un proceso de fabricación común y versátil que se usar para producir un volumen elevado de piezas. Mira a tu alrededor, ya que es probable que tengas cerca algo que se haya producido mediante moldeo por inyección: piezas y componentes de productos, embalajes y tapones de botellas, entre otras cosas. Muchos fabricantes recurren al moldeo por inyección para obtener piezas precisas y repetibles, usándolo en procesos de fabricación en sectores como la fabricación de electrodomésticos, la electrónica y la industria automovilística. La fabricación de moldes puede ser un proceso largo y costoso. Con costes iniciales elevados del equipo, mecanizar moldes puede resultar inconveniente. Sin embargo, existe alternativas a la mecanización de moldes en metal.

El trasfondo de Novus

Novus tiene un alcance amplio, ya que trabaja en los sectores de la asistencia médica personalizada, la asistencia en casa y la odontología, y colabora con algunas de las mayores marcas. Completa diseños para el fabricante, realiza estudios de moldeabilidad, realiza prototipos e iteraciones con rapidez, imprimen en 3D piezas y componentes y produceprototipos a pequeña escala para que los clientes puedan probar sus productos. Novus se centra en los plásticos moldeados por inyección y en el uso de estas piezas de plástico en ensamblajes de productos de consumo.
Hay una gran demanda de piezas moldeadas por inyección, que abarca desde empresas médicas a grandes marcas como Colgate y Liquiglide. Novus ha refinado su producción con años de experiencia.

“El moldeo por inyección es inherentemente exigente desde la perspectiva de la precisión y la de la experiencia. Para ser hábil al moldear por inyección, es necesario tener mucha experiencia en ello. Si se empieza a moldear sin mucha experiencia, hay mucho ensayo y error, frustraciones e incógnitas, a no ser que uno sepa qué es lo que se encuentra”.   

Mark Bartlett, presidente y fundador de Novus.  

“Del mismo modo, fabricar los moldes para el moldeo por inyección en el ámbito de la construcción de herramientas requiere un alto grado de precisión. Hay mucha experiencia que entender. ¿Cómo se resuelven los problemas antes de que ocurran? ¿Y qué hace falta para moldear la pieza sin rebaba, con un aspecto atractivo y cumpliendo de forma apropiada todos los requisitos del programa?” 

Cómo aprovechar la impresión 3D en el proceso de trabajo del moldeo por inyección

Las fases iniciales del proceso de moldeo por inyección de Novus son las siguientes:

  • Examina la pieza para comprender sus parámetros y cuál es el material más adecuado.
  • Piensa en cómo inyectar y desoldar la pieza de forma que tenga un resultado preciso que
    se corresponda con la forma deseada.
  • Renderiza el modelo de la pieza deseada en un software CAD.
  • Construye modelos sólidos que representen diferentes piezas del molde.
  • Decide cómo ensamblar el molde.

Con la impresión 3D, Novus puede prescindir del software de alta gama, con lo que ahorra tiempo por parte del usuario. Por consiguiente, el proceso está más automatizado. “La producción de estas piezas se realiza sin vigilancia. No necesito una persona con mucha experiencia, pero sí que necesito a alguien con experiencia en la impresión 3D. Así, la curva de aprendizaje es más rápida. La producción requiere mucha menos supervisión”, dijo Bartlett. 

Bartlett añadió que le había impactado la simplicidad de la impresión 3D después de haber trabajado anteriormente en la fabricación de herramientas y en la programación de máquinas CNC. A Bartlett también le asombró lo asequible que era el conjunto. Dijo que las impresoras 3D de Formlabs entraban sin problemas en su presupuesto y que superaban a las máquinas de modelado por deposición fundida (FDM). Según él, Formlabs ofrece impresión de alta calidad a un coste bajo y con una amplia gama de materiales. “Mucha gente no entiende que sí que existe un término medio entre una impresora 3D de precio muy elevado y la versión de escritorio [de calidad] que se puede comprar para el hogar. Yo creía que ese término medio no existía en el mercado, por lo que Formlabs ha hecho un trabajo excelente… Ha sido capaz de ofrecer resultados de un nivel profesional”.

Por ejemplo, Novus produce muchas tapas y cierres. La empresa necesitaba producir una gran cantidad de series pequeñas de prototipos, de modo que requería un método rápido de producción. Según Bartlett, crear prototipos rápidos de una tapa en un molde impreso en 3D ayudó a agilizar su proceso de trabajo.

Cómo la Rigid 10K Resin permitió a Novus diseñar más rápido

Hay muchas formas de mejorar la impresión 3D y elegir el material adecuado es una de ellas. Bartlett buscó específicamente la Rigid 10K Resin porque quería estudiar la longevidad de un molde impreso y para ello necesitaba un material lo bastante rígido como para soportar la presión de este proceso, incluso con un diseño complejo. La tenacidad, la rigidez y la resistencia térmica de la Rigid 10K Resin la hacen ideal para fabricar moldes de moldeo por inyección en series cortas. Novus necesitaba producir rápidamente una gran cantidad de series pequeñas de prototipos. Las piezas de resina curada sirvieron como base en el moldeo por inyección para fabricar moldes sencillos a pequeña escala, que con el tiempo, evolucionaron hasta convertirse en piezas cada vez más complejas. “Cuanto más compleja se vuelve la tapa o el embalaje, más difícil es hacerlos con un conjunto de moldes impresos en 3D”, dijo Bartlett. “Queríamos explorar qué nos podía ofrecer la nueva resina con un alto nivel de relleno. ¿Qué era capaz de soportar? ¿Qué nos permitiría hacer?”

La precisión es esencial en el moldeo por inyección, con lo que la calidad de las piezas es crucial. “Necesitamos piezas que no solo puedan soportar temperaturas y presiones determinadas, sino que estén bien colocadas en el molde y no vayan a doblarse, derretirse o romperse. Y claro, necesitan poder soportar esas presiones. A continuación, durante el proceso de desmoldeo, tengo que poder ejercer fuerzas sobre esas mismas piezas que sacarán el plástico del molde sin destrozar las piezas impresas”, dijo Bartlett. 

Novus eligió la Rigid 10K Resin porque combina una gran tenacidad, rigidez y resistencia térmica. Necesitaban un material capaz de soportar el gran calor y la gran presión de este proceso, plasmando al mismo tiempo detalles pequeños. Concretamente, el núcleo roscado era una pieza delicada. Gracias a este conjunto de propiedades, pudieron inyectar cientos de piezas de polipropileno y polietileno con un molde sin que se produzcan roturas.

La siguiente tabla muestra algunas de las condiciones de moldeo aplicadas a un único molde sin daños visibles. El molde mostró ciertos fallos a una presión de 11 500 psi.

La siguiente tabla muestra mediciones sobre la pieza final inyectada en tres materiales distintos. En cada caso, el equipo midió 20 diámetros de las piezas roscadas para evaluar la repetibilidadde este proceso. Podemos observar una desviación media respecto al diámetro medio de ±0,04mm en esas 60 tapas, lo que refleja una buena estabilidad dimensional.

La Rigid 10K Resin no solo muestra una buena estabilidad dimensional, sino que también es más rápida y fácil de imprimir en comparación con el fresado del aluminio y el acero. “¿Qué comportamiento ha tenido la Rigid 10k Resin sometida a las presiones y las temperaturas de los materiales que utilizamos? Tuvo un rendimiento excelente… rendía a un nivel del que no considerábamos capaz al material tradicional [Rigid 400 Resin]”, dijo Bartlett.

Novus pasó por una iteración para llegar al diseño final y pudo ahorrar tiempo. “Puedo imprimir formas complejas con precisión, en mucho menos tiempo del que tardaría en fabricarlas de forma mecánica”, dijo. Aunque Bartlett no se esperaba conseguir piezas completamente perfectas, Novus no tuvo que ajustar las superficies de moldeo, solo refinó el exterior de los moldes múltiples. “Cuando llegamos hasta el molde, lo probamos. Después, inspeccionamos las piezas de plástico moldeadas y resultaron ser sorprendentemente precisas para no haber realizado iteraciones. Hicimos una impresión, una única serie, y el resultado fue magnífico”, dijo Bartlett.

Al ver las piezas repetibles con estabilidad dimensional que producía la Rigid 10K Resin, Bartlett dijo que la resina se convirtió en su elección para piezas pequeñas y complejas. “La hemos estado usando en otros componentes internos en los que la precisión y la estabilidad son imprescindibles”.

Ensayo de materiales impresos

Ensayo de materiales

Este año, en el Congreso de la Cámara Argentina de Impresión 3d, realizamos ensayos de resistencia sobre probetas impresas en distintos materiales.

Anclamos cada probeta en un banco de trabajo y sobre la misma se fue aplicando gradualmente peso hasta llegar al punto de quiebre de cada material. 

Para estas pruebas se seleccionaron algunos de los materiales más utilizados de la tecnología de FFF (Fusion Filament Fabrication) 

PLA

ABS

NYLON 

NYLON LUVOCOM 

PAHT CF 15 

El archivo utilizado fue diseñado por nuestro equipo con el objetivo de realizar una pieza que quiebre con poco peso, buscando no extendernos en tiempo y facilitar la operación. 

El resultado de los ensayos nos dejó al PAHT CF15 como el más resistente. Se trata de un poliamida de alta temperatura con agregados de fibra de carbono, lo que le brinda un excelente desempeño ante altas temperaturas y cargas mecánicas exigentes. 

En el siguiente cuadro se detalla la carga soportada por cada probeta:

 

Video de ensayo de materiales 

Impresoras 3D en la Industria

Impresoras 3D en la Industria: ¿Qué pueden hacer?

Hace más de 30 años que la impresión 3D existe en la industria y su primera aplicación, que es la más difundida, es la fabricación de prototipos. Las primeras impresoras eran lentas, caras y utilizaban materiales frágiles. Y por muchos años eso era lo único que se podía hacer con una impresora 3D.

La nueva generación de impresoras 3D, liderada por las empresas Formlabs, Ultimaker y Zortrax, han cambiado este paradigma permitiéndonos hoy resolver una gran variedad de problemas con impresoras 3D económicas, confiables, rápidas , fáciles de usar y que ocupan un pequeño espacio de un escritorio.

Prototipos

Como nombramos al principio de esta nota, la fabricación de prototipos fue siempre el primer y más difundido uso de estas tecnologías. Es una aplicación de muy alto valor ya que nos permite pasar de un diseño 3D a una pieza física en cuestión de horas.

Esto permite probar, ensayar y validar los diseños en muy poco tiempo: ¡podemos hacer una iteración de diseño en un mismo día! Reducimos de esta manera el tiempo de desarrollo, reducimos riesgos de errores o fallas de cálculo y podemos salir antes al mercado, bajando el “time to market”.

Actualmente los materiales disponibles para impresión 3D nos permiten realizar todo esto a muy bajo costo y con características mecánicas, químicas, estéticas y funcionales nunca antes vistas, logrando que los prototipos sean 100% funcionales. Dicho todo esto, la fabricación de prototipos industriales es hoy el uso más difundido uso de la impresión 3D.

Prototipo funcional de un componente de una óptica automotriz. Impresión realizada en tecnología SLA de Formlabs. Gentileza: F2J Lighting / Cibié

Preseries

La creciente capacidad de las impresoras 3D y su baja en los costos, junto con la disponibilidad de más y mejores materiales está habilitando hace unos pocos años la posibilidad de fabricar preseries de productos a un costo razonable.

Es así que productos que han culminado su etapa de diseño, pueden estar en manos de testers, clientes y el mercado en cuestión de días o semanas gracias a la impresión 3D.

En la imagen a continuación podemos ver el cargador para condiciones extremas Frost 5000 de la empresa Box Synergy que fue fabricado con la tecnología SLA de Formlabs. Podes leer una nota completa sobre cómo la impresión 3D potenció el desarrollo haciendo clic aquí.

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Preserie de cargador Frost 5000 fabricado en SLA. Foto cortesía de Box Synergy.

Este es solo uno de tantos casos de éxito donde la impresión 3D permite a diseñadores e ingenieros llegar antes al mercado y potencias sus productos.

Piezas finales

Cuando se necesitan piezas únicas, con formas complejas o en muy bajas cantidades, la impresión 3D es una de las primeras opciones para fabricarlas.

Dado que no se requiere herramental, ni moldes y no son necesarias cantidades mínimas, podemos obtener piezas en cuestión de horas y por costos realmente muy bajos.

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Pieza final de un equipo de electromedicina que se integra al producto final. Foto: Hornero 3DX.

Las aplicaciones más difundidas son: partes de máquinas, tooling, JIGS para líneas de ensamblaje, mordazas especiales, dispositivos poka yoke, plantillas para soldadura, cunas para piezas, partes de automatismos industriales, protección de máquinas, dispositivos de bloqueo de seguridad, dedos para brazos robóticos, herramientas especiales… y la lista sigue!!!

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Componente actuador de máquina de packaging de latas. Foto gentileza: Ultimaker y Heineken.

Repuestos

Esta gran aplicación, muy difundida en los últimos años, está creciendo mucho en Argentina. Pueden conocer más de esta aplicación en esta nota y en nuestro seminario web gratuito sobre repuestos industriales haciendo clic aquí.

Matrices de inyección

Esta nueva aplicación está corriendo la barrera de lo que se puede hacer con una impresora 3D de escritorio.

Las nuevas resinas de Formlabs están habilitando la fabricación de moldes para inyección con un acabado superficial excelente, tolerancias dimensionales ajustadas y una rigidez nunca antes vista. Podés conocer más sobre esta aplicación en este seminario.

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Piezas inyectadas con matrices impresas en la impresora 3D Formlabs Form 3. Foto: Gentileza Multiplus y Formlabs.

Herramental de estampado

La posibilidad de fabricar preseries de piezas estampadas en chapa metálica ya es una realidad. Pueden conocer más en nuestro seminario gratuito a demanda sobre Estampado de chapa con impresión 3D haciendo clic aquí.

¿Cuál impresora comprar?

Existe una gran variedad de equipos, que van desde máquinas hogareñas/DIY de menos de 500 dólares hasta equipamiento industrial de alto desempeño que supera el medio millón de dólares.

Ford utiliza impresoras Ultimaker y Formlabs para la fabricación de utillaje y dispositivos. Foto: gentileza Ultimaker y Ford.

Para tomar esta decisión de forma inteligente, es necesario asesorarse con un profesional para asegurarse de realizar las inversiones adecuadas: hay que conectar correctamente la necesidad con la combinación máquina – material – software adecuada para obtener la solución esperada.

El laboratorio 3D para fabricación aditiva de Heineken. Foto: Cortesía Ultimaker.

Hemos visto muchas empresas que adquirieron equipos de alto porte Stratasys o 3DSystems y no han obtenido el retorno de esa inversión, ya que son equipos de costos operativos muy altos además de inversiones iniciales muy elevadas. En contrapartida, las soluciones de Formlabs, Ultimaker y Zortax son de bajo costo y grandes prestaciones, permitiendo retornos de inversión en cuestión de semanas.

La empresa Honeywell/Elster implementó la impresión en su centro de desarrollo de Valentín Alsina gracias a nuestro asesoramiento profesional. Foto: Hornero 3DX.

Nuestro equipo de especialistas está a disposición para asesoramiento personalizado con el objetivo de que cada día mas industrias y profesionales puedan incorporar estas tecnologías y puedan aportar valor a sus procesos, productos y servicios, resolviendo problemas de manera eficiente e inteligente.

Manufactura aditiva como alternativa a importaciones de repuestos industriales

Mejora en la productividad y el mantenimiento industrial gracias a la fabricación de repuestos con impresión 3D

La manufactura aditiva en Argentina tiene un rol preponderante para la industria nacional: fabricar piezas de repuesto para mantener la producción.

Esta solución es de muy alto valor y tiene amplia adopción en todo el mundo, especialmente en plantas industriales. Y es de mayor valor aún en Argentina donde tenemos costos y tiempos altos de logística, costos impositivos aduaneros relevantes y un parque de máquinas relativamente mas viejo que en los países desarrollados.

El problema

Es natural que una parte de una máquina se rompa o sufra desgaste, pero muchas veces resulta muy difícil, lento y costoso conseguir un reemplazo original, en especial si son repuestos importados.

Ya sea porque no hay en stock, la pieza no se fabrica más o bien la empresa fabricante ya no existe, es común que esta problemática atente contra la productividad de nuestras fábricas.

Fabricación con impresión 3D

Hoy los materiales avanzados de manufactura aditiva permiten replicar una amplia gama de piezas finales de alto desempeño para mantenimiento industrial, logrando una resistencia mecánica similar a la de la pieza original y por lo tanto piezas 100% funcionales.

La nueva generación de impresoras 3D está permitiendo que tanto Pymes como grandes corporaciones puedan fabricar piezas finales con inversiones muy bajas, retornos de la inversión récord y tiempos de implementación de tan solo unas pocas semanas.

Muchas de las aplicaciones que requieran baja fricción, alta temperatura, resistencia al impacto, flexibilidad, dureza, resistencia a químicos, y muchas solicitaciones que nos encontramos en el piso de planta, son factibles de fabricarse con manufactura aditiva. El asesoramiento con un ingeniero de aplicaciones 3D para validar la factibilidad y proponer la mejor combinación de material-máquina.

Mejora de la productividad

Disponer de impresoras 3D en planta permite obtener piezas de repuesto en cuestión de horas, permitiendo minimizar el tiempo de paradas de máquinas por falta de un repuesto.

Además, en muchos casos, gracias a la implementación de la impresión 3D, obtuvimos piezas de mayor durabilidad que el repuesto original, mejorando aún más la disponibilidad de las máquinas (OEE) y mejorando el tiempo medio entre fallas (MTBF).

Ya sea incorporando sus propias impresoras como contratando el servicio de impresión, hoy estas soluciones están al alcance de la mano en Argentina.

Impacto económico

La mejora de la productividad implica una mejora económica directa, ya que se obtiene mayor producción con igual cantidad de recursos. Y esto es tan solo uno de los beneficios de incorporar la manufactura aditiva a las plantas industriales.

Una pieza obtenida por manufactura aditiva dentro de la planta, tiene – al menos – un costo del 50% de una pieza original. Esto implica ahorro sustanciales en costo de repuestos. En los casos de éxito como el Heineken, han obtenido un ahorro del 90% en el costo de piezas de repuesto.

Adicionalmente, en la ecuación económica hay que ponderar el ahorro del costo financiero del stock inmovilizado de piezas en pañol ó almacén. Sabemos que esos costos son relevantes, que se requieren grandes inversiones en stock y que cuando los repuestos son importados, además es necesario sobre-dimensionar el stock para poder dar respuesta a tiempo.

La manufactura aditiva cambia esta lógica y permite ahorros muy importantes evitando grandes inversiones en stock de piezas de repuesto y reduciendo costos financieros asociados.

Almacenes Virtuales

Muchas empresas de todo el mundo no sólo ya incorporaron la manufactura aditiva como herramienta clave para el mantenimiento industrial, sino que han dado un paso más, implementando “inventarios digitales”.

Estos almacenes virtuales permiten sacar el máximo provecho a la impresión 3D, son el próximo paso evolutivo en la industria 4.0 y ya son una realidad en varias empresas argentinas.