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#Novedades de la industria
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TRATAMIENTO DE SUPERFICIES E IMPRESIÓN 3D
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IMPRESIÓN DE MÁSCARAS DE SILICONA PARA PROYECCIÓN DE PLASMA
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Descubra cómo la impresión 3D de silicona puede ser una nueva solución en la fase de enmascaramiento del tratamiento de superficies. Juntos, la empresa APS Coating Solutions y Lynxter pudieron crear y probar herramientas de enmascaramiento personalizadas impresas en silicona en condiciones de pulverización de plasma.
Lea más sobre esta exitosa colaboración entre APS Coating Solutions y Lynxter y sus resultados en nuestro artículo.
TRATAMIENTO DE SUPERFICIES: PULVERIZACIÓN DE PLASMA
La pulverización de plasma es un proceso de tratamiento de superficies que proporciona una solución para depositar un revestimiento sobre la totalidad o zonas específicas de una pieza. El revestimiento depositado aporta nuevas funcionalidades a la superficie y mejora sus propiedades físicas, químicas o tribológicas.
Esta técnica se basa en la creación de un arco eléctrico en una mezcla de "gas plasma". El plasma, cuya temperatura puede alcanzar los 16.000°C, se utiliza para fundir una corriente de polvo a su paso por la antorcha.
Se utilizan diferentes gases de plasma, como argón, helio, nitrógeno o hidrógeno. La mezcla de gases y las condiciones de proyección pueden ajustarse para modificar las propiedades térmicas del plasma, así como la velocidad de las partículas.
El flujo de polvo utilizado depende del material a depositar. Puede tratarse de metales, aleaciones metálicas, carburos, óxidos, ... cuya composición y tamaño de partícula se controlan con precisión. Éste es propulsado por un gas portador para ser inyectado en la mezcla de gases del plasma.
La pulverización de plasma se realiza a presión atmosférica y se utiliza para reforzar piezas destinadas a ser utilizadas en condiciones extremas.
Según el material depositado, podemos obtener los siguientes beneficios
- Una mejor resistencia al desgaste y a la abrasión.
- Una mejor resistencia a las altas temperaturas y a la oxidación.
- Una mejor resistividad o conductividad eléctrica.
Los recubrimientos obtenidos por este método se utilizan en numerosos sectores: aeroespacial, automoción, energía, defensa..
SOLUCIONES DE REVESTIMIENTO APS
Fundada en 1968, APS COATING SOLUTIONS es una empresa especializada en la aplicación de revestimientos para procesos de secado.
Desde prototipos hasta la producción en serie, APS Coatings desarrolla y aplica los revestimientos funcionales más adecuados para ampliar el rendimiento de numerosas piezas mecánicas a cualquier entorno.
Especializada en la aplicación de revestimientos por pulverización térmica, centrifugado por inmersión fluidizada, APS Coatings invierte en nuevas tecnologías de tratamiento de superficies y moderniza continuamente su herramienta industrial.
Es en este contexto de innovación en el que Lynxter y APS Coatings han colaborado para desarrollar soluciones de enmascaramiento de silicona para impresión 3D.
HACIA NUEVAS SOLUCIONES DE ENMASCARADO CON IMPRESIÓN 3D DE SILICONA
En abril de 2022, Lynxter lanzó una convocatoria de proyectos como parte del desarrollo de una nueva gama de materiales para la fabricación aditiva. La convocatoria consistía en seleccionar empresas que utilizaran piezas flexibles (tipo silicona, poliuretano, TPU) para una sesión de prueba para aplicaciones de enmascaramiento, sellado, utillaje, etc. APS Coatings fue una de las empresas seleccionadas.
Tras varias conversaciones, Lynxter y APS Coatings identificaron dos casos de piezas de enmascaramiento para imprimir. Estas máscaras se utilizarán para la pulverización por plasma de cerámica en piezas para el sector Aeroespacial / Defensa.
Para el primer caso, Lynxter fabricó unas 240 máscaras de 25 mm x 7 mm x 5 mm, que simplemente se taparon en las zonas que había que salvar.
Damien POMAREDE, Ingeniero de Materiales y Procesos de APS Coating Solutions, explica cómo la impresión 3D con silicona puede ser una solución innovadora de enmascarado para acelerar la validación de prototipos o producir series pequeñas y medianas.
¿Cuál era su problema, el reto de la colaboración?
Damien POMAREDE :En este programa, teníamos un protocolo de enmascaramiento relativamente complejo, esencialmente manual. Su ejecución requiere mucha destreza, atención y autocontrol por parte de los operarios, con elevados riesgos de no calidad.
Este modo de funcionamiento podría ser adecuado para la producción ocasional de algunos prototipos, pero no es compatible con un aumento de la carga y una producción regular. Por tanto, era necesario mejorar nuestros métodos racionalizando esta etapa de enmascarado.
Ya habíamos utilizado nuestras capacidades de impresión SLA 3D para desarrollar una solución de enmascaramiento. Sin embargo, las especificaciones de los materiales impresos no eran compatibles con el proceso de producción.
Los objetivos de la colaboración con Lynxter eran dos.
- En primer lugar, queríamos descubrir el concepto de impresora 3D multimaterial desarrollado por Lynxter y evaluar el rendimiento de las siliconas impresas. Este trabajo forma parte de una reflexión más global llevada a cabo por APS Coatings, destinada a identificar las palancas para mejorar nuestro rendimiento industrial. La impresión de máscaras y herramientas es una de ellas.
- El segundo objetivo era evaluar la integración de la impresora 3D como herramienta en nuestros procesos de desarrollo y producción y su influencia en nuestra organización y métodos operativos. Se hizo un seguimiento minucioso de las repercusiones en términos de diseño, tiempo de fabricación y pruebas, adecuación a las necesidades y rendimiento económico.
¿Por qué elegir la impresión 3D elastomérica para la pulverización de plasma?
DP : Hoy en día utilizamos muchas máscaras de silicona para las piezas recubiertas por proyección de plasma. Nuestra opinión es que algunas formulaciones de silicona nos permiten obtener máscaras que resisten el chorro de arena y la proyección de plasma, con una durabilidad decente. Esta solución tiene también la ventaja de que se coloca y se retira fácilmente, garantizando al mismo tiempo una delimitación y un posicionamiento precisos de las zonas enmascaradas en las piezas.
La mayoría de las veces, los volúmenes y la recurrencia de los mercados justifican totalmente la inversión realizada en el desarrollo y la fabricación de este tipo de máscaras por métodos más tradicionales con nuestros subcontratistas.
En los casos en los que el diseño de máscaras de silicona, u otros tipos de utillajes, no es posible, debemos recurrir a métodos de enmascaramiento más tradicionales, basados en la aplicación de cintas adhesivas de enmascaramiento adaptadas a la proyección térmica. En este caso, el desarrollo rápido y rentable de una solución de enmascaramiento de silicona impresa en 3D tiene mucho sentido.
¿Cuáles son las ventajas de esta nueva tecnología en su proceso de fabricación?
DP : Las principales ventajas que identificamos son de 4 tipos:
>Reactividad en el diseño de soluciones de enmascaramiento
La impresión 3D interna nos permite acortar el tiempo entre el desarrollo de un diseño, su fabricación y su prueba en condiciones reales. Responder más rápidamente a las solicitudes de nuestros clientes es una ventaja real.
>Precisión de las soluciones de enmascaramiento desarrolladas
la impresión 3D nos permite multiplicar los bucles de retroalimentación y responder así de forma más pertinente a las necesidades de la aplicación. El uso de máscaras adaptadas nos permite aumentar la calidad del acabado de las piezas tratadas.
>Adaptación a series más pequeñas
Esta tecnología nos permite reducir significativamente la inversión en mano de obra y los costes de material/servicio a la hora de desarrollar nuestras máscaras y herramientas. Esto nos permite considerar desarrollos específicos, más eficientes y eficaces que las cintas de enmascarar, para programas menos recurrentes o de menor envergadura. También en este caso, nuestra capacidad para sobresalir independientemente del tamaño de las series producidas es un reto importante.
>Asegurar la cadena de valor
Desde el diseño de las máscaras hasta la fabricación y, por extensión, la producción de las piezas de los clientes, la integración de esta tecnología nos permite consolidar nuestro saber hacer y controlar nuestros costes y plazos de entrega de forma mucho más precisa que el modelo tradicional, basado en la subcontratación.
El reto para APS Coatings es reforzar la confianza de sus clientes integrando una capacidad de producción de máscaras adaptada a cada geometría.
¿Es viable integrar esta solución como solución de enmascarado en el sector del tratamiento y revestimiento de superficies?
DP : Nuestras primeras observaciones son positivas: las piezas producidas con las máscaras han superado todos nuestros controles de calidad. Las máscaras han resistido al menos dos ciclos de pulverización sin perder su función y han delineado eficazmente las zonas recubiertas.
En algunos casos, será necesario cumplir algunos requisitos reglamentarios para cualificar la formulación de silicona utilizada. Este trabajo está en curso en APS Coatings.
Por último, la productividad de la impresora 3D parece compatible con nuestras necesidades, ya que se ha demostrado que el número de máscaras necesarias para producir un lote podría imprimirse en unas diez horas.
RESUMEN DE LA OPERACIÓN DE ENMASCARADO CON IMPRESIÓN 3D
TRATAMIENTO UTILIZADO Proyección de plasma
TEMPERATURAS Las partículas se proyectan a una temperatura superior a 2000°C.
Temperatura del plasma : < 16 000°C
TIEMPO DE ENMASCARADO / DESMASCARADO El tiempo de enmascarado de la zona estudiada se divide por 2
TIEMPO DE DESBARBADO El tiempo de desbarbado de la zona estudiada se divide por 2
RESISTENCIA DURANTE EL TRATAMIENTO ¿Se ha movido la pieza? No se ha desprendido la máscara durante la proyección. Un punto de vigilancia reside en la correcta colocación de la máscara en su posición. Este punto puede abordarse informando a los operadores y/o mejorando el diseño de la máscara.
REACCIÓN CON EL TRATAMIENTO Buena resistencia de las máscaras después de 2 ciclos. Ligera abrasión de la máscara en las zonas expuestas
RESIDUOS O FUNDIDOS EN LA PIEZA No se ha observado transferencia de líquidos o gases en la pieza enmascarada.
RESUMEN DE LA OPERACIÓN DE IMPRESIÓN 3D
SECTOR Industrial - Aeronáutica, Espacio, Defensa
APLICACIÓN Máscara para proyección por plasma de un óxido metálico
MATERIALES Silicona RTV2
DIMENSIONES 25 mm x 7 mm x 5 mm
TECNOLOGIA DE IMPRESION Impresora S600D, S300X en LIQ21
TIEMPO DE IMPRESIÓN 10 h / 240 piezas
CANTIDAD MATERIAL 84 gr
COSTE MATERIAL 24,4
ALTURA CAPA 0,35 mm
TAMAÑO DEL BOQUILLA 0,69 mm
VOLUMEN DE PRODUCCIÓN Serie de 240 piezas
Estas pruebas validan las siguientes conclusiones:
- Procedimientos simplificados y optimizados para la preparación y aplicación de máscaras específicas.
- Delimitación eficaz de zonas difíciles de repasar.
- Facilidad de las operaciones de desbarbado y mejora de la calidad del acabado.
- Las máscaras son resistentes al flujo de pulverización y pueden reutilizarse durante al menos dos ciclos.
Para ampliar su estudio sobre soluciones de enmascarado para el tratamiento de superficies, Lynxter sigue produciendo piezas más grandes y complejas con la S600D y la S300X en tratamientos de superficies en seco, como el recubrimiento en polvo.
Esta nueva solución permite una producción rápida de máscaras personalizadas que pueden reutilizarse y adaptarse a cualquier forma de pieza a tratar.
Y lo que es más importante, la impresión 3D con silicona aporta una mayor eficacia durante la fase de enmascarado y reduce significativamente una operación compleja.
