Escaneo 3D e impresión 3D en metal

La impresión 3D en metal es una tecnología de manufactura que se está expandiendo rápidamente con fortalezas únicas que abren más posibilidades para el desarrollo flexible de productos, funcionamiento mejorado y tiempos más cortos de finalización. El gran desafío: Costos relativamente altos combinados con una estructura extra de apoyo. Existe una amplia falta de conocimiento entre los clientes potenciales de la forma de usar esta innovadora tecnología para conocer su potencial. 

Qualified Rapid Products (QRP) es un reconocido proveedor de piezas para la impresión 3D en metal. La empresa US-American proporciona productos fabricados con aluminio, titanio, acero inoxidable, acero para herramientas, cromo e Inconel, centrándose en piezas funcionales de alta precisión y de bajo volumen, como filtros de alveolado, robótica y efectores, mecanizado, o prototipos para piezas estampadas y prensadas o adaptadores para diversas aplicaciones. Desde 2015, QRP aplica un sistema de medición cerrado de AICON para la inspección del funcionamiento de piezas críticas. Para tales piezas, la precisión dimensional resulta esencial. Además, la empresa ha efectuado un estudio de valores extremos del producto final con el escáner 3D.

Proveedor, consultor y diseñador

QRP proporciona a sus clientes un servicio completo, por lo que sobresale entre sus competidores. Además del pre y post proceso y de la manufactura de piezas de metal con impresión 3D, al empresa también ofrece servicios de consultoría y optimización de diseño. Los clientes de QRP son ingenieros mecánicos que requieren un producto que haya sido calificado, con forma/peso optimizado y/o con una iteración funcional de bajo costo. Aprovechan las ventajas de las nuevas capacidades geométricas para obtener una alta fortaleza, peso ligero, tamaño pequeño, y diseños sencillos. Producen menos piezas, obtienen formas personalizadas y no requieren de herramientas propias. Los clientes de QRP también adquieren tiempo: Obtienen una retroalimentación más rápida en diseños iterativos – todo ello lleva a ciclos de desarrollo más breves.

La impresora 3D aplicada se especializa en piezas pequeñas con resolución muy fina. Por medio de un proceso de soldadura especial (tecnología de fabricación aditiva por láser), se suelda el metal sinterizado. Capa por capa, genera componentes a partir de un componente de metal sinterizado usando datos CAD 3D como base. QRP pone especial énfasis en la inspección y en la verificación para garantizar que sus productos cumplan con los requerimientos de sus clientes.

Con el AICON 3D Scanner, los componentes del fabricante se inspeccionan para analizar su precisión dimensional. Las alineaciones y desviaciones con respecto a los datos CAD de referencia se documentan en el informe de medición. El análisis de datos se lleva a cabo con el  software PolyWorks® Inspector. Los datos medidos en formato STL se comparan con la geometría de referencia. Los clientes de QRP le atribuyen importancia a los datos objetivos y a las gráficas de curvas. Los requerimientos varían desde sencillas gráficas dimensionales de curvas con el mejor ajuste a la geometría original, hasta los informes de inspección que muestran los resultados para todas las dimensiones críticas.

Los escaneos 3D se pueden usar tanto para reproducir piezas existentes como para generar un STL para futuros trabajos CAD o impresiones 3D.

El sistema fiable para el escaneo de objetos pequeños

El sistema de medición incorporado resulta adecuado para la adquisición automatizada de datos tridimensionales precisos de objetos técnicos muy pequeños. Está equipado con un sistema de dos cámaras y luces LED de gran potencia. El diseño de su sensor no solo ofrece 10 veces más intensidad de luz, sino que también proporciona una mejora significativa en la definición de los bordes. Junto con la adquisición mejorada de datos y la velocidad de la evaluación, el usuario obtiene datos de objetos 3D con mayor rapidez. Gracias a la unidad con inclinación biaxial con posicionamiento libre, el escáner captura geometrias de objetos complejos. Además, gracias a la carcasa del sistema cerrado, el sistema de digitalización está bien protegido y por lo tanto, no es suceptible a las interferencias del entorno. Los datos de medición se generan en formato STL y se pueden usar para un procesamiento posterior por cualquier programa CAD o de inspección.

Estudio de valores extremos para la impresión 3D en metal

Según QRP, uno de las preguntas más frecuentes que surgen con respecto a la manufactura de metal sinterizado consiste en el tipo de tolerancias que se pueden obtener. La pregunta no es fácil de responder, ya que los resultados de la tolerancia dependen en gran medida de la orientación de la fabricación y de la estructura de soporte. Además, las tolerancias dependen del método de medición, de la estructura de referencia y del tipo de medición (por ejemplo, forma, posición, etc.).

Para responder a esta pregunta más explícitamente, QRP ha llevado a cabo un estudio de valores extremos con ayuda del sistema de medición de AICON. Tomaron una sencilla mitad de un molde con GD&T explícitamente definido y tolerancias más/menos. Después, fabricaron y midieron la pieza resultante. Los datos se analizaron usando PolyWorks® Inspector.  La pieza se orientó en la misma impresora 3D que las piezas normales de inspección.

El resultado del estudio prueba que es necesario conservar las múltiples variables y controlarlas rigurosamente para garantizar que la medición coincida con la impresión y los requerimientos. Por ejemplo, la estructura de soporte en la pieza fue demasiado mecanizada, resultando en una altura más delgada que la de la pieza inspeccionada. Bajo una inspección, se podría argumentar que la impresión fue incorrecta o que el equipo de inspección 3D no era preciso En este caso, fue un error del operador, resultando en una pieza más delgada que la requerida.

El estudio ofrece una visión de cómo las tolerancias dependen estrechamente de la orientación de la construcción, de la estructura de soporte y de la producción de la pieza. Pudieron identificar fácilmente cómo estos factores influyeron en las dimensiones finales y fue posible sesgar considerablemente los resultados a partir del equipo de inspección 3D.

Anteriormente, QRP resolvía sus tareas de medición con calibres mecánicos. Los crecientes requerimientos de los clientes con respecto a la precisión han incrementado la necesidad de contar con metrología óptica 3D. El director de QRP, Robert Smith, está satisfecho con la decisión de usar equipos de AICON. Buscaba un sistema que capturara una gran cantidad de datos rápidamente y que fuera capaz de combinar diferentes imágenes en un solo archivo STL: “El sistema de medición tiene una precisión increíble, capaz de efectuar una inspección calificada y una verificación geométrica. Es una solución integrada y sencilla de usar para obtener resultados de gran precisión y completos. Su naturaleza permite mantener los objetos limpios y evita la interferencia de luz y ruidos.”

 
¡Agradecemos a QRP por su amable apoyo durante la creación de este informe de aplicación!