Aplicaciones de creación rápida de prototipos en fundición de metales

Y hasta ahora, el proceso de moldes de fundición de metales era la forma más rápida de producir una gran cantidad de piezas y piezas precisas. La tecnología siempre está mejorando para atender el crecimiento constante de la demanda del mercado. Hoy en día, Rapid Casting es un desarrollo necesario para garantizar que la industria de la fundición de metales siga creciendo.

Los métodos habituales, como el moldeo por inversión y el moldeo al vacío, no son particularmente conocidos por su velocidad. Dado que necesitan mucho material pesado y costoso para trabajar, pueden ser realmente costosos. Entonces, para implementarlos, el proceso de creación rápida de prototipos llegó con una solución. Dado que las piezas se fabrican a gran velocidad y el volumen aumenta, seguramente se tiene en cuenta la relación costo-beneficio.

Pero para comprender mejor cómo este proceso ayuda a la industria a mayor escala, debemos comprender los conceptos básicos. En este artículo, aprenderá qué es la fundición de metales, cómo fundir metales y las aplicaciones de la creación rápida de prototipos en el proceso de fundición de metales. ¡Así que sigue leyendo!

¿Qué es la fundición de metales?

Tratamiento de defectos de fundición de acero.

La fundición de metales es una tecnología antigua. En el proceso de moldeo de fundición de metal, el metal fundido se vierte en la cavidad del molde. Se puede enfriar y luego quitar el molde para hacer la forma de metal.

Con el tiempo, las innovaciones de automatización en las operaciones de fundición han simplificado la tarea de procesar grandes cantidades de piezas fundidas y, al mismo tiempo, han mejorado su calidad. La fundición de metales en artículos utilizables ha evolucionado durante miles de años para volverse más precisa y mecanizada, pero el proceso subyacente se ha mantenido prácticamente igual.

Una breve historia de la fundición de metales.

Aproximadamente 4000 aC

La historia de los moldes de fundición de metal apareció por primera vez en el año 4000 a. El oro fue el primer material de fundición debido a la dificultad de obtener el mineral puro. Luego, debido a que el bronce era más duro que el oro, se convirtió en el metal elegido para la fundición.

Aproximadamente 2000 aC

Para el año 2800 a. C., la tecnología de fundición de metales había llegado a Egipto, y la realización eficiente de este procedimiento fue enormemente importante en su ascenso al dominio durante la Edad del Bronce. La dinastía Shang en China fue la primera en utilizar la fundición en arena al fundir metales alrededor del año 1300 a. El hierro fundido no se utilizó como instrumento militar ni como adorno hasta la dinastía Qin, más de 300 años después.

Aproximadamente 1000 aC

Más de mil años después, las religiones tuvieron un gran impacto en los castings. Como lo usaban para el arte masculino y prestigiar a sus dioses, comenzaron a usarlo para hacer sus propias catedrales. Iglesias y catedrales fueron construidas por la mano de trabajadores de fundición.

18. siglo

Luego comenzaron las guerras y la gente aprendió a hacer armas y cañones con yeso. Durante la Primera y Segunda Guerra Mundial se utilizó fundición para hacer tiro con arco militar. Armas y máquinas estaban siendo producidas en masa por la industria que pronto sería el nacimiento de toda la tecnología actual.

Entonces comenzó la revolución.

Todas las industrias comenzaron a beneficiarse de la industria de la fundición de metales. Sanidad, con máquinas y equipos siempre mejorando. Los militares, con nuevas armas y dispositivos para la seguridad. E incluso los transportes, autobuses y automóviles comenzaron a verse modernos y tener mucha más comodidad gracias a las piezas fundidas.

Y no solo las joyas o los grandes transportes utilizan esta técnica. Los juguetes de fundición a presión de metales fueron un éxito durante mucho tiempo y todavía están en el mercado hasta el día de hoy.

La industria de la salud también tuvo su revolución con la fundición de metales. Nuevas máquinas y equipos, cada vez más precisos, comenzaron a fabricarse y mejoraron la salud de las personas en todas partes. Un par en estética y calidad de vida, en odontología.

Los dentistas comenzaron a usar y mejorar las dentaduras parciales de metal fundido, para devolverles a las personas su autoestima y la integridad de la mandíbula. Una dentadura postiza parcial fundida es una dentadura postiza parcial removible hecha de una estructura de metal fundido con dientes falsos incrustados en resina acrílica.

Hoy en día, puedes encontrar cosas de fundición de metal por todas partes. Desde el celular en tu mano hasta el equipo que transporta tu comida hasta el supermercado. ¡Así que ahora entendamos cómo fundir metal!

fundición de inversión vs fundición en arena
fundición de acero al carbono

¿Cómo fundir metal?

La fundición de metales es una técnica muy singular y antigua, pero la diferencia clave entre cada método suele ser el material para el molde o el equipo utilizado para la fundición. Sin embargo, el proceso es prácticamente el mismo.
La fundición de metales, hasta el día de hoy, se utiliza para hacer joyas y arte. Personas de todo el mundo exploran diferentes formas de fundir metal y transformarlo en algo nuevo. Pueden usar agua, diferentes materiales e incluso comida para lanzar. Pero para este artículo, tenga en cuenta que la parte que sigue es sobre el proceso industrial de fundición de metales.

Una guía paso a paso

1. Se hace un patrón

Por lo general, los patrones se crean con madera, metal, plástico o cera. Esta es una parte crítica del mundo de la fundición industrial de metales, donde se requieren cálculos exactos para garantizar que los componentes encajen y funcionen juntos. Son los que van a formar el molde después de la fundición del metal.

2. A veces las piezas deben estar huecas

Para eso, se hace una pieza central. Suele ser del mismo material que el molde, pero en algunos casos incluso puede ser de metal, pero debe poder salir después. Esto asegurará que la pieza permanezca hueca por dentro y cumpla su propósito.

3. La pieza de fundición de metal.

Ahora, para hacer el molde de fundición de metal, la pieza debe sumergirse en una sustancia similar a la cerámica. Este proceso ocurre muchas veces hasta que alcanza el espesor necesario. Una vez que se seca, el molde entra en una cámara de alta temperatura y el patrón se derrite. Ahora el molde de fundición de metal está vacío para el siguiente paso.

4. Verter el metal

El metal u otro material utilizado se calienta hasta que se derrite antes de verterlo o presionarlo en el molde y dejarlo solidificar. Después de que esté completamente seco, comienza el proceso de eliminación. Con presión, sacudiendo o rompiendo completamente el yeso se suelta la pieza. Algunos métodos requieren que el yeso se deseche por completo, pero algunos pueden reutilizarse, al igual que los moldes.

5. ¡Casi listo!

Ahora, para terminar realmente los metales fundidos a presión, se arreglan los detalles finos. La pieza se limpia y pule y ahora está lista para ser comercializada. Si se encuentran defectos, la pieza se descarta.

¿Qué diferencia hace Rapid Prototyping en Metal Casting?

Hasta no hace mucho tiempo, solíamos tener solo unas pocas formas de hacer patrones para la fundición de metales de forma rápida. Hacer metales fundidos a presión desde cero, esculpiendo a partir de bloques de metal o montándolos con láminas de metal.

¿Te imaginas hacer cada patrón cada vez que necesitas un molde? Eso puede tomar mucho tiempo y también tener un alto costo. Afortunadamente, la tecnología avanza y finalmente comienza la evolución para ser cada día más rápidos y precisos, con el proceso de Prototipado Rápido.

¡El tiempo de espera para fabricar un modelo puede reducirse a la mitad imprimiendo los componentes del molde, las mitades del molde y los núcleos!

Con la precisión que pueden brindar estas máquinas de impresión 3D, se desperdicia menos tiempo y recursos en el proceso, y aún podemos mantener la calidad y la precisión del molde.

Y también pueden tener diferentes propósitos, hay 3 tipos de máquinas de impresión 3D que se utilizan en diferentes escenarios. Tal como:

Modelado de deposición fundida (FDM)

La máquina FDM funde el filamento termoplástico antes de extruirlo. La computadora controla cuidadosamente la extrusión de acuerdo con el diseño 3D, produciendo cada capa en secuencia. Una vez colocadas todas las capas, puede comenzar la fundición del metal.

La máquina FDM tiene una variedad media de materiales que se pueden imprimir pero tiene buena precisión con los detalles. Lamentablemente, no admite compilaciones de gran tamaño.

Sinterización selectiva por láser (SLS)

Esta máquina utiliza material de impresión que se proporciona en forma de polvo. El polvo se derrite usando un láser para construir cada capa del componente. Se esparce polvo fresco sobre la porción medio terminada y se repite el procedimiento hasta que todo esté terminado y listo para colar.

Esta máquina puede admitir una amplia gama de materiales para imprimir, con una precisión lo suficientemente buena y tamaños de construcción grandes. Desafortunadamente, el acabado de la superficie puede ser deficiente.

Estereolitografía

Este, al igual que el SLS, también utiliza un láser, pero en este caso ayuda a solidificar el material. Después de que cada capa se derrita y se coloque según el diseño, el láser se activa y solidifica esa capa. Luego la máquina de impresión pasa a la siguiente, y así sucesivamente. Esto puede ser un poco más rápido ya que el secado ocurre en el camino.

Esta máquina también tiene una gama media de materiales para imprimir, pero puede ofrecer tamaños de construcción más grandes, además de ser una de las precisiones más altas al imprimir. Sin embargo, la máquina de estereolitografía puede ser más costosa que las demás.

Ahora podemos entender cómo se aplica esto en cada tipo de fundición de metales.

Tipos de fundición de metales

Ahora que conoce el procedimiento básico para el proceso de fundición de metal y cómo puede ayudar la creación rápida de prototipos, podemos explorar algunos de los métodos y lo que hace que cada uno sea más único que el otro.

arena metalica

Fundición en arena - Arena de fundición de metales

Un método para hacer fundiciones de metal en un molde de arena (arena de fundición de metal). Este método es el más adecuado para detalles delicados y patrones perfectamente formados. Tiene un bajo costo subjetivo y es ampliamente utilizado con partes y componentes automotrices.

La fundición en arena es un método popular para producir componentes de fundición. En esta técnica, el metal fundido se vierte en un molde desechable hecho de arena de fundición que contiene un aglutinante. Se utiliza principalmente por sus características reutilizables. ¡El molde y la fundición, después de romperse en pedazos, pueden rehacerse y reutilizarse!

Para este método (arena de fundición de metal), el uso de prototipos rápidos puede ayudar a acelerar el proceso o ampliar el rango de tamaño de la fundición de metal. Los modelos pueden estar hechos de caucho, materiales similares al papel o incluso resina.

lijado de inversión

Casting de inversión

Este es un procedimiento que incluye formar patrones en materiales de soldadura como cera, cubrir la superficie del diseño con varias capas de productos cerámicos y luego derretir el patrón fuera de la carcasa del molde para hacer un molde que se pueda llenar después de hornearlo a altas temperaturas. .

El molde en este proceso está hecho de un material que se puede quemar. Pero el proceso de creación rápida de prototipos puede ayudar a crear un molde que no necesita desecharse. O el proceso de creación de patrones se puede acelerar con el uso de máquinas de impresión. Se pueden hacer más patrones y la producción aumenta.

Diseño del sistema de inyección de fundición de inversión

Fundición en molde permanente

En este método se utilizan moldes de fundición de metal que pueden reutilizarse. Los moldes y machos metálicos son las herramientas inmediatas en la fundición de moldes permanentes porque son reutilizables. Las tecnologías de creación rápida de prototipos se pueden utilizar como herramientas directas o indirectas en el proceso de producción de moldes permanentes. Esto puede aumentar el tamaño y la velocidad del proceso, así como la precisión y la longevidad de los moldes.

¿Se pueden fundir todos los metales?

La fundición es un proceso de solidificación, lo que implica que la mayoría de las cualidades de la fundición están controladas por los fenómenos de solidificación. Y, con el uso del calor, todos los metales y aleaciones pueden licuarse y así fluir, generalmente bajo la influencia de la gravedad solamente. Como resultado, se puede moldear casi cualquier metal.

Pero a través de la historia, tuvimos la tendencia de estudiar los materiales que queríamos usar. Los metales pesados ​​incluyen los primeros metales descubiertos, como el hierro, el cobre y el estaño, así como metales valiosos como la plata, el oro y el platino. Con ellos llegaron los primeros adornos, armas y equipos. Con el tiempo y mucha experimentación, la gente comenzó a explorar otros tipos de metales y sus impurezas.

Ahora, para cada método de fundición de metales, hay algunos metales que funcionan mejor que otros.

La fundición en arena es compatible con una amplia gama de metales y aleaciones, incluidos hierro, acero, aluminio, bronce, magnesio, zinc y estaño. Es posible que las empresas de fabricación necesiten calentar hasta 3,000 grados Fahrenheit, según el metal o la aleación exactos que se utilicen.

En cuanto al método de fundición de inversión, se pueden utilizar los metales más comunes, como aluminio, bronce, magnesio, acero al carbono y acero inoxidable. Los metales no ferrosos, en particular el zinc, el cobre, el aluminio, el magnesio, el plomo, el peltre y las aleaciones a base de estaño, se utilizan para fabricar la mayoría de las piezas fundidas a presión. Se emplea una máquina de cámara caliente o de cámara fría según el tipo de metal que se va a fundir.

Encontramos muchas maneras diferentes de usar diferentes materiales. Para cada tipo de metal, podemos encontrar el ajuste perfecto para él.

¿Se puede usar metal sobre hierro fundido?

Ahora que sabe más sobre fundición y fundición de metales. Y sí, ¡las sartenes de hierro fundido son exactamente lo que estás pensando!

Fueron elaborados con la técnica de fundición, pudiendo incluso ser artesanales. De hecho, existe el Rapid Prototyping cuando se trata de grandes marcas, pero también se pueden hacer desde cero. Pero no está hecho de hierro puro, por lo que hay que tener cuidado.

El hierro fundido es un tipo de aleación de hierro y carbono que contiene más del 2% al 4% de carbono. También contiene cantidades variables de silicio y manganeso, así como trazas de impurezas como azufre y fósforo. El mineral de hierro se reduce en un alto horno para producir hierro fundido. Luego, el hierro se vierte o se funde y se endurece en lingotes en bruto. Luego se vuelve a fundir con chatarra y materiales de aleación. Luego se refunde en moldes para crear una gama de productos.

El Hierro Fundido lo puedes encontrar en construcciones, tuberías, máquinas y repuestos automotrices, y también en tu cocina. Es conocido por su durabilidad en el tiempo, pero al mismo tiempo, puede ser bastante frágil. Puede volverse muy quebradizo, por lo que con el tiempo fue reemplazado por acero en la construcción.

¿Puedes usar una espátula de metal en hierro fundido?

Esta respuesta puede sorprenderte, ¡pero sí! Sin embargo, tiene algunas condiciones. Tan pronto como obtenga su nueva sartén de hierro fundido, debe sazonarla. Si no lo hace, además de que se le pegue la comida, puede hacer fácilmente chips y riesgos en él.
Esta puede ser la sartén más duradera con la que jamás cocinará si la cuida bien. ¡Trátalo mal y puedes arruinarlo para siempre!

Así que aquí está cómo sazonar una sartén de hierro fundido:

  • Frótelo bien con agua caliente y jabón;
  • Séquelo completamente;
  • Cubre toda la superficie con aceite vegetal;
  • Póngalo en el horno para cocinar boca abajo durante 1 hora;
  • ¡Deja que se enfríe dentro del horno y repite hasta que esté brillante!

Para limpiarlo, no utilices jabón y ten cuidado con el calor. La sartén siempre debe estar lo suficientemente caliente para que sea más fácil fregarla, pero no demasiado caliente como para quemarla. Siempre cúbralo con aceite vegetal antes de cocinar cualquier cosa, ¡y con el tiempo mejorará aún más y nada se pegará!

Aplicaciones de la fundición rápida de metales

La fundición rápida de metales se puede utilizar en la fabricación de prototipos y proyectos a corto plazo. Este es el proceso de creación de elementos componentes para construir un modelo funcional de un producto y probar su funcionalidad y limitaciones.
Algunas fundiciones de metal se usan en motores que requieren resistencia extrema al calor y al frío. Las tuberías de hierro fundido deben evitar la corrosión y la alta presión. Otras piezas fundidas deben ser ligeras y robustas. El propósito de las piezas es proporcionar tolerancias precisas entre expansión y contracción en numerosas aplicaciones.
Entonces, para ver en detalle dónde podemos ver la aplicación de la fundición rápida de metales en nuestras vidas, ¡sigue leyendo!

automóvil

Industrias automotrices

Los avances en la impresión 3D están teniendo una influencia significativa en la capacidad de los ingenieros para probar conceptos y llevar productos rápidamente al mercado. Debido a que los prototipos producen resultados de prueba más rápido y en mayores cantidades, se pueden realizar cambios simples en el diseño y se puede reproducir un nuevo prototipo con relativa rapidez.

La mayoría de las veces, en aerodinámica y en la industria del automóvil, no es necesario probar los mismos principios en el mismo material. Esto proporciona libertad a los ingenieros, ya que pueden probar el producto tantas veces como quieran con plástico y cera antes de lanzarlo al público. La impresión 3D está ayudando a los ingenieros de automóviles a acelerar el desarrollo y aumentar la eficiencia.

Podemos ver el uso de estas tecnologías en bloques de motores, ventiladores de refrigeración, tapas de combustible, válvulas de aire de camiones/autobuses, cajas de cambios, pedales, motores y muchos más componentes en vehículos y máquinas.

moldeo en arena

Sanidad

A medida que evolucionamos, también lo hace el entorno que nos rodea, descubrimos nuevas enfermedades y nuevas debilidades en nuestros cuerpos humanos. Para hacer frente a todos los desafíos que vienen con la vida debemos estar preparados. La medicina es la tecnología más avanzada que tenemos. Hoy podemos hacer cosas que mucho antes pensábamos que solo podían ser milagros. Y esto también es gracias a la industria de la fundición de metales.

Con equipos nuevos y mejorados podemos cuidarnos mejor unos a otros. Y con las nuevas tecnologías disponibles, podemos fundir en metal incluso las piezas más pequeñas con precisión. Puede utilizar los procedimientos y tratamientos Delicate en todo el mundo con el mismo efecto gracias a eso.

Podemos ver esto claramente en marcapasos, camas de hospital, estetoscopios, monitores, bombas de oxígeno y las máquinas que tratan el cáncer, hacen operaciones y nos dan otra oportunidad de vivir.

arena metalica

Dispositivos electrónicos

La prueba está literalmente en tus manos ahora mismo. Al leer este artículo, puede usar un teléfono inteligente, una computadora, una tableta y mucho más. Y pensar que no podíamos usar internet en la palma de nuestras manos, en cualquier parte del mundo, hace poco más de una década.

Aquí es donde se enfoca la mayor parte de esta industria, en brindarle alegría y calidad de vida. A través de dispositivos más avanzados y dispositivos electrónicos que resuelven problemas, podemos tener un hogar más seguro e inteligente.

Puede pensar en cada pieza que está presente en dispositivos como su tableta, impresora, auriculares, relojes inteligentes y cámaras.

lijado de metales

Arte

¡Sí, incluso el arte! Ya hemos hablado de cómo los artesanos y los artistas pueden utilizar los métodos de fundición de metales a menor escala para hacer cosas asombrosas. Y ahora, con las impresoras 3D cada vez más accesibles, su creatividad está en su apogeo.

No tienes que buscar demasiado para encontrar a alguien que haga un molde de silicona, caucho y muchos otros materiales. Las personas se ganan la vida a través de sus propios sistemas de creación rápida de prototipos. Hay moldes para aretes, joyas y decoraciones únicas de diferentes tipos de moldes, e incluso piezas de arte completas. ¿Alguna vez has visto esos videos de personas llenando una colonia de hormigas abandonada con metal fundido? ¡Es una escultura natural! Así como el metal llena sus moldes en la fundición de metales, llena cada rincón del laberinto de las hormigas, brindándonos la oportunidad de aprender más sobre el mundo en que vivimos.

¿Por qué se prefiere la fundición al proceso de fabricación?

Metal Casting produce piezas precisas al tiempo que reduce el desperdicio de material, el consumo de energía y el mecanizado posterior. También puede garantizar la producción de componentes muy complicados.

El proceso de fundición de metales involucra muchos métodos similares a cadenas. Implica forjar, soldar y, más comúnmente, estampar. La fabricación es el proceso de fundición de metales mediante el cual se fabrican artículos utilizando mano de obra, equipos, herramientas y procesos o formulaciones biológicas o químicas.

Puede referirse a la transformación a gran escala de materias primas en bienes terminados o al desarrollo de objetos más complicados mediante la venta de productos básicos a fabricantes para la fabricación de artículos como vehículos, aviones o electrodomésticos.

Entonces sí. ¡La fundición de metales es un tipo de fabricación! La razón más convincente para que los fabricantes empleen la fundición es la increíble libertad de diseño que proporciona. Es un enfoque muy adaptable que permite el uso de procesos de diseño complejos que no son posibles con otras formas de fabricación. Además, debido a que incluye un proceso de producción relativamente simple y fácil, permite una transición rápida de la materia prima al producto final.

El acto de verter algo en un molde y luego soltarlo es lo que lo hace tan bueno. Hacer moldes perfectos, con la precisión de estos métodos, puede reducir el tiempo de producción de una manera económica enorme.

Cuando realiza este proceso de fundición de metales con maquinaria, puede esperar problemas y preocuparse por contratar empleados especializados para que se encarguen de ello. Y una sola máquina puede costar más de lo que puede producir en un corto período de tiempo.

Debido a que no hay límites en el ensamblaje de componentes o formas, la fundición también permite la creación de patrones visualmente agradables. Para obtener el acabado apropiado de la fundición, se pueden usar una variedad de procedimientos de fundición. El moldeo en arena tiene una apariencia áspera, mientras que el moldeo en cáscara y la fundición de inversión tienen una apariencia más suave. La fundición también contribuye a la reducción de la tensión residual en el producto terminado.

Las reducciones de costos son la ventaja más obvia de emplear el proceso de fundición. La fundición de metales reduce en gran medida los costos de fabricación, ya que permite la consolidación de varios elementos en una sola fabricación. También necesita un tiempo de entrega de fabricación más corto, lo que conduce a precios más bajos. Además, la libertad de diseño y la flexibilidad dan como resultado una reducción del mecanizado y un exceso de costes de metal. ¡Y con el proceso de creación rápida de prototipos, estas ventajas no hacen más que crecer!

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