Impresión 3D por EBM como herramienta colaborativa para el maquinado CNC

Esta herramienta de fijación sujeta piezas fabricadas aditivamente para el posterior mecanizado. Fue fabricada dentro de la misma construcción EBM que las piezas mismas.

Las piezas metálicas de producción fabricadas mediante manufactura aditiva (MA) necesitan un proceso de mecanizado CNC como paso secundario. Este punto es prácticamente universal. El mecanizado CNC puede producir tolerancias estrechas, como orificios roscados y superficies de contacto planas que son demasiado precisas para la impresión 3D. Las necesidades de remoción de metal son a menudo escasas en la MA, pero el mecanizado puede ser difícil, no obstante, debido al desafío de sostener y colocar la parte aditiva.

La empresa Amplify Additive (EE. UU.) tuvo este desafío con los implantes ortopédicos fabricados mediante fusión por haz de electrones (EBM, la tecnología de metal AM de Arcam, ahora parte de GE Additive), o más exactamente, su proveedor de mecanizado tenía este desafío.

Las configuraciones de ingeniería para sujetar las piezas complejas que Amplify envió introducirían un retraso en el tiempo de entrega. En un caso extremo (en parte como resultado de la interrupción relacionada con covid), Amplify enfrentó un tiempo de entrega de cuatro meses en el trabajo de mecanizado de este taller, que es más de 100 veces más largo que el tiempo de entrega que requiere la impresión 3D.

Para ayudar, Amplify comenzó a diseñar e imprimir en 3D las herramientas de fijación para el mecanizado al tiempo que los implantes, para proporcionar ambos al taller de maquinado. La foto muestra un ejemplo. El vástago largo de un implante encaja a través de la abertura precisa en la cara superior de este bloque y se asegura dentro de la muesca en la esquina interior. La cifra visible de “3%” se refiere a que estas características están sobredimensionadas en esa cantidad en relación con la parte aditiva. Este margen, más el posicionamiento de estas características, orienta la pieza con precisión para presentar la superficie a mecanizar al husillo de la máquina-herramienta.

Esta herramienta aparentemente simple también muestra algunas de las ventajas de la fusión por haz de electrones. El proceso de alta temperatura (más caliente que la fusión por lecho de polvo con láser) reduce el estrés térmico, lo que facilita la impresión de una forma cuadrada útil para la instalación en una máquina-herramienta. Además, EBM es un proceso con menos necesidad de estructuras de soporte que la fusión por lecho de polvo con láser, lo que en este caso permitió a Amplify simplemente agregar esta herramienta a una de sus construcciones y enviar la herramienta al taller de máquinas-herramienta en su forma impresa.