Arburg freeformer: tecnología innovadora de manufactura aditiva de piezas plásticas en 3D

Arburg freeformer: tecnología innovadora de manufactura aditiva de piezas plásticas en 3D

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La empresa Arburg GmbH + Co KG, con sede en Lossburg, en el corazón de la selva negra alemana, reportó durante la feria K 2013 una novedad técnica que podría cambiar el juego de la manufactura de piezas plásticas hacia el futuro. La tecnología es denominada AKF por su abreviación del alemán: Arburg Kunstoff Freeformen (Moldeo de plásticos libre de Arburg).

Se trata de un sistema de manufactura aditiva capa por capa para piezas únicas o de series o lotes de bajo número de piezas. Este tipo de moldeo tiene la ventaja de no requerir un molde de inyección mientras usa granulados comerciales estándar. Al manufacturar solamente la pieza que se necesita, no hay desperdicio de material. Ver video

La tecnología de "imprimir" piezas en 3D existe ya hace cerca de 30 años, pero su uso se restringía en su gran mayoría a la generación de prototipos para la industrias. Una nueva ola de innovación en los procesos de manufactura ha llevado a convertir estos sistemas de prototipaje rápido hacia un mundo mucho más atractivo para las industrias: La manufactura rápida, o manufactura aditiva, término que se comienza a acuñar fuertemente para denominar este tipo de procesos que lleva algunos años consolidándose en tecnologías como la sinterización directa por láser (DLS) para polvos metálicos, por dar un ejemplo.

El paso que da Arburg en este momento es novedoso en la industria plástica, pues genera la posibilidad de crear partes funcionales, sin dejar de lado la creación de estudios de concepto o prototipos, directamente de datos CAD en 3D, usando las resinas granuladas disponibles comercialmente. No hay necesidad de comprar materia prima más costosa para usar esta tecnología.

La máquina freeformer ofrecida por Arburg está diseñada con un concepto patentado para aplicar capa por capa, pequeñas gotas de material plástico que ha sido previamente fundido a partir de gránulos convencionales, tal como en el proceso de inyección, en lo cual Arburg es un experto indiscutible, sin necesidad del uso de un molde. La máquina ofrece la posibilidad de mover la pieza en 5 ejes, lo cual aumenta notablemente la posibilidades de manufacturar piezas de alta complejidad geométrica. La unidad de descarga de material usa una tobera que abre y cierra usando un sistema de pulsación basado en un mecanismo piezoeléctrico.

Arburg ofrece configuraciones especiales de la máquina, con dos cabezales de deposición de material para procesar piezas de dos componentes o de dos colores distintos. Esto permite agregar una mayor funcionalidad en las piezas fabricadas. Como ejemplo, la empresa propone la manufactura de componentes con combinaciones duro-suave para partes movibles, o componentes de sello directamente incluidos en una pieza.

Los diseñadores tendrán una mayor libertad de creación cuando se trata de dar un nuevo "look" o generar una nueva sensación con los elementos plásticos. Esta nueva adición en el portafolio de productos de Arburg es evidentemente una respuesta a una de las mayores mega-tendencias de la industria manufacturera mundial: la personalización de los productos para los consumidores.

La empresa explica la escogencia de su nombre "freeformer" como la capacidad de moldear plásticos con libertad ilimitada: Libertad en la escogencia de material, libertad en procesamiento, al igual que libertad en el diseño de las piezas.

El concepto usado por la máquina freeformer cambia la dinámica seguida por máquinas de manufactura aditiva existentes: Arburg mueve el componente, mientras la tobera de descarga/deposición de material permanece estacionaria.

De esta manera, el usuario puede escoger trabajar a lo largo de tres ejes, o con un mecanismo adicional, trabajar a lo largo de 5 ejes. Piezas con socavaciones o geometrías huecas internamente pueden ser fabricadas inmediatamente, incluso sin la necesidad de estructuras de soporte, como sucede a menudo para la fabricación de piezas metálicas por sinterizado directo de polvos con pulsos de láser.

Para la facilidad de uso para sus clientes, la máquina no requiere la entrada de parámetros para indicarle cómo operar. Es sistema toma los datos directamente del archivo CAD en tres dimensiones (en formato STL) y éste toma las decisiones automáticamente usando un proceso de "tajado" de la geometría y definiendo en qué puntos exactamente se debe deponer el material. De esta forma, se reducen los costos de entrenamiento y no se hace necesario la experiencia en procesamiento de plásticos o en programación.

La interfaz con el operario toma lugar através de una pantalla sensible al tacto conectada a un computador de tipo industrial incluido en el sistema.

Desde el punto de vista ambiental, el trabajo capa-por-capa reduce a cero la cantidad de residuos y desperdicios. A demás de esto, la máquina no necesita sistema neumático, agua de enfriamiento ni extracción activa, reduciendo así el consumo energético y haciéndola capaz de trabajar en casi cualquier ambiente. No descartando su uso en un área de oficinas, donde se requiere que la máquina sea limpia y produzca un bajo nivel de ruido. El tamaño de la freeformer le permite caber por cualquier puerta, asegura la firma alemana. Y su concepto de diseño puede ser descrito como de "plug and play".

Es de gran importancia anotar que la empresa no hace referencia aún a los límites de precisión geométrica o de calidad de la superficie (rugosidad superficial) alcanzable en las piezas manufacturadas, lo cual puede ser decisivo al pensar en cambiar la producción de una pieza por métodos convencionales, al de la manufactura aditiva. Hay que dejar claro que la empresa misma usa expresiones en forma de "presente progresivo" para promover su tecnología, por ejemplo: "Primero nosotros perfeccionamos el moldeo por inyección. Ahora estamos perfeccionando la manufactura aditiva".

Con esto se comprueba que como toda tecnología nueva, la AKF de Arburg tendrá una fase de desarrollo en la cual habrá optimizaciones y con seguridad sus grandes competidores no se querrán quedar fuera de la nueva ola y presentarán sus propuestas.

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