Formación incremental de láminas - Incremental sheet forming
El conformado incremental de láminas (o ISF , también conocido como conformado de un solo punto ) es una técnica de conformado de láminas de metal en la que una lámina se forma en la pieza final mediante una serie de pequeñas deformaciones incrementales. Sin embargo, los estudios han demostrado que también se puede aplicar a láminas de polímeros y compuestos. Generalmente, la hoja está formada por una herramienta de punta redonda, típicamente de 5 a 20 mm de diámetro. La herramienta, que se puede acoplar a una máquina CNC , un brazo robótico o similar, se incrusta en la hoja aproximadamente 1 mm y sigue un contorno para la pieza deseada. Luego sangra más y dibuja el siguiente contorno de la pieza en la hoja y continúa haciéndolo hasta que se forma la pieza completa. El ISF se puede dividir en variantes en función del número de puntos de contacto entre herramienta, chapa y troquel (en caso de que los haya). El término Conformado incremental de un solo punto (SPIF) se usa cuando el lado opuesto de la hoja está soportado por una placa frontal y Conformado incremental de dos puntos (TPIF) cuando un troquel total o parcial soporta la hoja.
Tipos
El conformado incremental de un solo punto (SPIF) y el conformado incremental de doble cara (DSIF) son las dos variantes del proceso IF. En el proceso DSIF, se utilizan dos herramientas para formar la hoja en cada lado, mientras que el proceso SPIF solo utiliza una herramienta en un lado de la hoja. Por tanto, un componente que tiene características en cada lado de la hoja, por ejemplo, un cono invertido, puede formarse eficazmente mediante el proceso DSIF.
Ventajas sobre el conformado de chapa convencional
Debido a que el proceso se puede controlar en su totalidad mediante procesos CNC, no se requieren matrices como en el conformado tradicional de chapa . La eliminación del troquel en el proceso de fabricación reduce el costo por pieza y aumenta el tiempo de respuesta para tiradas de baja producción porque se elimina la necesidad de fabricar un troquel. Sin embargo, para una alta producción, el tiempo y el costo de producir un troquel son absorbidos por la mayor velocidad por pieza y el menor costo por pieza. Varios autores reconocen que la conformabilidad de materiales metálicos bajo la deformación localizada impuesta por el conformado incremental es mejor que en la embutición profunda convencional . Por el contrario, hay una pérdida de precisión con el proceso ISF.
Implementación
El proceso ISF generalmente se implementa sujetando una hoja en el plano XY, que puede moverse libremente a lo largo del eje Z. La herramienta se mueve en el plano XY y se coordina con los movimientos en el eje Z para crear la pieza deseada. A menudo es conveniente adaptar una fresadora CNC para adaptarse al proceso. Se pueden usar perfiles de herramientas esféricos, de fondo plano y parabólicos para lograr diferentes acabados de superficie y límites de conformado.
La máquina emplea una combinación de conformado por estiramiento tirando la hoja de forma incremental hacia abajo sobre un troquel, con el método de herramienta CNC descrito anteriormente. Se dice que esto produce una distribución más uniforme del espesor del material. El proceso se adapta bien a la fabricación única, aunque las dificultades para simular el proceso significan que las trayectorias de herramientas son complejas y requieren mucho tiempo para determinarlas.
Ford Motor Company ha lanzado recientemente la tecnología Ford Freeform Fabrication Technology, una técnica de formación de láminas incrementales de dos puntos que se está implementando en la creación rápida de prototipos de piezas de automóviles. Se han fabricado con éxito formas complejas como el rostro humano y los implantes craneales utilizando este proceso de fabricación. Se espera que los avances en la tecnología aumenten la adopción en un futuro próximo por parte de otros fabricantes que dependen de la chapa.
Aplicaciones
El conformado incremental (IF) es un proceso de fabricación reciente que tiene una amplia gama de aplicaciones en las siguientes áreas.
- Implante biomédico
- Automóvil
- Aeroespacial
- Reactores nucleares
- Defensa
Lista de parámetros de proceso
La mecánica del proceso está influenciada por muchos parámetros, que incluyen:
- la velocidad de avance transversal XY,
- la velocidad de avance o paso vertical Z,
- la rotación de la herramienta (opcional),
- el coeficiente de fricción,
- la forma de la herramienta (radio),
- la temperatura de la hoja,
La investigación actual
Se están realizando investigaciones en varias universidades. La implementación más común es equipar una fresadora tradicional con la herramienta esférica utilizada en el proceso ISF. Las áreas clave de investigación incluyen
- Desarrollar herramientas rodantes para disminuir la fricción.
- Reducir el adelgazamiento de las hojas después de la formación
- Aumente la precisión al eliminar el springback
- Desarrollar usos novedosos, especialmente extendiendo el proceso a nuevos materiales (por ejemplo, compuestos) y para aplicar calor.
- Mejorar la rugosidad de la superficie