Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han presentado una nueva técnica que facilita el control de calidad automatizado en la fabricación de piezas metálicas con impresión 3D. Esta metodología permite identificar defectos durante el proceso de acabado, sin necesidad de retirar las piezas del equipo de fabricación, mejorando así la eficiencia del tiempo de producción.
Optimización y eficiencia en producción industrial
Brandon McConnell, coautor principal del estudio y profesor asistente de investigación en el Departamento de Ingeniería Industrial y de Sistemas Edward P. Fitts de NC State, explica que la impresión 3D y otras tecnologías de fabricación aditiva son atractivas porque permiten reemplazar rápidamente componentes críticos de las máquinas. Esto es especialmente útil para piezas que serían difíciles de fabricar fuera de un entorno industrial, evitando las largas esperas de las cadenas de suministro.
Además, McConnell señala que tras la impresión de una pieza metálica, es necesario realizar un acabado adicional para asegurar que cumple con las tolerancias críticas. Actualmente, este proceso implica retirar la pieza del equipo, medirla y volver a colocarla para realizar ajustes, un procedimiento que puede ser repetitivo y consumir mucho tiempo.
¿Cómo funciona esta nueva técnica en impresión 3D?
La nueva técnica desarrollada por los investigadores integra tecnologías de impresión 3D, mecanizado automatizado, escaneo láser y medición sensible al tacto con software especializado. Este sistema automatizado permite producir componentes metálicos que cumplen con las tolerancias exigidas sin necesidad de intervención manual constante.
El funcionamiento de esta técnica comienza cuando los usuarios finales obtienen un archivo de software con las medidas de la pieza deseada. Una impresora 3D utiliza este archivo para crear la pieza, que incluye estructuras de soporte metálicas. Posteriormente, la pieza impresa se monta en un dispositivo de acabado, donde láseres escanean sus dimensiones. Un programa de software utiliza estas dimensiones para guiar el dispositivo de acabado, que pule cualquier irregularidad.
Mientras avanza el proceso, la pieza es manipulada por un dispositivo de acabado que utiliza una sonda robótica sensible al tacto para asegurar que las dimensiones estén dentro de los parámetros necesarios. Este enfoque ha demostrado ser más eficiente en pruebas comparativas, reduciendo el tiempo de acabado de 200 minutos a 133 minutos, según McConnell. Esta optimización de 67 minutos puede ser crucial en entornos profesionales y de respuesta a emergencias.
Impresión 3D: Adaptación a nuevas piezas
Es importante destacar que aunque este método se centra en piezas que incluyen círculos o cilindros, como pistones, podría adaptarse a otros tipos de piezas de máquinas. McConnell subraya que todo el hardware utilizado está disponible comercialmente y el software necesario se detalla claramente en el estudio, lo que facilita su adopción inmediata por parte de la industria.
Finalmente, el artículo titulado “Inspección y calificación automática basada en características para piezas fabricadas aditivamente con tolerancias críticas” ha sido publicado en el International Journal of Manufacturing Technology and Management, y el proyecto ha contado con el apoyo de la Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU.
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Fuente: metrologynews
Foto: Shutterstok
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