Mecanizando piezas impresas en 3D

El mecanizado de plástico es un procedimiento muy común en la industria. Existe una gran variedad de polímeros y muchos de ellos se pueden mecanizar.

¿Pero que ocurre si intentamos de mecanizar una pieza que ha sido impresa en 3D?

¿Que tiene de diferente mecanizar una pieza impresa a una de molde o un bloque?

La diferencia es simple, una es un bloque solido y la otra son capas formada por perímetros y una malla interna. Antes de continuar, aclarar que nos referimos a piezas impresas en FDM.

Si miramos cualquier descripción con las características de los materiales, nos solemos encontrar con “admite mecanizado”, por ejemplo el ABS. Otros, como el PLA no admite mecanizados. Podéis probarlo simplemente con un cúter y un trozo de filamento. Con el ABS es muy sencillo sacar lascas con el PLA no.

Esto va en base a si el material se puede o no mecanizar. Es más, el Nylon y el POM se mecanizan de forma habitual  y es fácil trabajar con ellos, imprimirlos, ya es otra historia. Pero en todo este tiempo, al menos en mi caso, nunca he visto una pieza mecanizada mas allá de pasarle un taladro a un orificio. Es más, siempre se refieren a lijar, pulir y taladrar.

Como habéis podido ver en el vídeo, aquí vamos más allá y directamente hemos puesto una pieza en el torno. Por cierto, seguro que alguien lo ha hecho ya, pero no he conseguido encontrar vídeos ni información al respecto. En la impresión en metal sin embargo, el mecanizado es una operación muy común.

¡Mecanizado!

La diferencia fundamental entre una pieza impresa y otra de molde o mecanizada es básicamente que las piezas impresas son huecas. Muchas veces nos preguntan: ¿Y si le tengo que hacer un taladro a una pieza impresa? La respuesta es simple, si necesitas un orificio lo incluyes en el diseño, sino, una vez traspases las paredes, dependiendo del relleno, encontraras la pieza hueca.

¿Entonces, para que sirve mecanizar la pieza?

Supongo que cada uno tiene unas necesidades diferentes, lo importante no es para que sirve, es saber que se puede hacer y como hacerlo.

Pero, el ejemplo lo tienes en el video.

LA PIEZA

Se trata de un cilindro de  diámetro 80mm x 100 mm de altura. El orificio interior tiene las dimensiones para encajar con el eje de una bomba de agua.

Imagen 1: Procesos de impresión en Simplify3D

 

 

 

 

 

 

 

 

Está impreso en PETG con una boquilla de 0,4mm. El interior de la pieza varia de densidad de relleno cada 20mm, con capas macizas entre los rellenos. En total 4 densidades de relleno diferentes: 30, 40, 60 y 70%. Esto se ha conseguido asignado diferentes procesos en Simplify3D.

Además la pieza cuenta con 6 perímetros, que junto a la boquilla de 0,4 proporciona una pared de 2,4mm de espesor.

Ajustando el diámetro interno

El mecanizado en general, es capaz de ofrecer unas tolerancias que desde luego el FDM no puedo igualar. Puede darse el caso de que necesites un gran ajuste entre dos piezas, no tienen por que ser las dos impresas, o una determinada rugosidad superficial. Rectificas el diámetro hasta conseguir el ajuste óptimo.

En nuestra prueba se trataba de ajustar el eje con chavetero de una bomba dentro de la pieza impresa.

Para realizar esta operación sin llegar al relleno de la pieza es necesario tener una buena pared.

6 perímetros * 0,4mm= 2,4mm de espesor, más que suficiente para ajustar el eje sin llegar a la malla.

¡LA TOLERANCIA DE TU IMPRESORA!
Imagen 2: ranura para el chavetero

Una vez introducido el eje en la pieza, este se emplea para sujetar la pieza en la mordaza del torno. Si recordáis, en el artículo anterior, para anclar el rodete a el motor de la bomba se empleaba un eje con chavetero.

Acabado superficial y el diámetro externo

La siguiente operación consiste en quitar una fina capa de material del exterior del cilindro, de esta forma, podríamos conseguir un acabado superficial uniforme, con una determinada rugosidad superficial, o ajustar el diámetro exterior.

¿Que ocurre si eliminamos material más allá de de las paredes de la pieza?

Lo importante está en el interior

Realmente, este fue uno de los motivos por los que hicimos este test, en los dos últimos artículos hemos estado hablando sobre el rodete de una bomba: como imprimirlo y los resultados del test.

El objetivo era que partiendo de una pieza, ir reduciendo el diámetro hasta obtener el resultado requerido. Mecanizando la pieza se pueden realizar los test sin necesidad de imprimir nuevamente.

Al eliminar los perímetros exteriores de la pieza, teníamos que averiguar si se puede mecanizar una pieza impresa y que densidad ha de tener para que la pieza no quede debilitada en esa zona.

Versión corta, mas de un 40% de relleno ofrece una malla tan compacta que puedes eliminar los perímetros sin afectar a la integridad de la pieza, por otro lado, un relleno bajo afectaría sin duda a la integridad de la pieza, seguramente se rompería durante el propio mecanizado.

Podéis probarlo fácilmente, imprimir un cubo al 5% de relleno y otro al 30% y probar con un punzón o destornillador atravesar la pared, o bien cortar la pieza por la mitad y veréis la diferencia.

Conclusiones

Está claro que una de las principales ventajas de la fabricación aditiva es la posibilidad de trasladar un diseño digital al mundo físico de una forma sencilla y con una libertad de diseño que otras tecnologías no pueden igualar.

Al diseñador le permite ver, tocar, montar y probar sus diseños, para poder optimizarlos y es este feedback es el gran atractivo que ofrece la fabricación aditiva. Por este motivo nos pareció interesante saber hasta donde y de que manera se puede modificar una pieza impresa, para permitir modificarla in situ para trasladar esos datos al diseño de la pieza y generar un flujo de trabajo más dinámico.

Muchas gracias a todos, espero que os halla gustado y aprendido con este artículo, y no dudes en preguntar cualquier duda que os surja.

¡Hasta pronto!