La fibra de carbono hoy en día es uno de los materiales más utilizados en la industria aeroespacial y automotriz, para la creación de diferentes piezas, ya que la fibra de carbono ofrece una gran resistencia y bajo peso. Pero la fabricación de moldes es una de las partes más importantes de este proceso, ya que es quien le va a dar forma a la pieza final, este proceso de creación de moldes es complicado y tardado con tecnologías tradicionales, lo que viene a revolucionar este proceso es el uso de la impresión 3D. La impresión 3D ofrece una gran variedad de materiales y libertad de geometría, de esta manera podemos crear moldes de diferentes tamaños y formas de una manera mucho más rápida.

Durante las últimas décadas, las tecnologías de impresión 3D han avanzado con rapidez, y recientemente alcanzaron un estado de adopción general, particularmente para la creación rápida de prototipos. Tales tecnologías solo están comenzando a penetrar e influir en la industria de compuestos avanzados, aunque la industria de AM se está acercando claramente a un punto de inflexión en el que se espera que el impacto en la industria de compuestos sea tan amplio y significativo como el de la creación de prototipos.          

Lay up

Cuando se desea tener una cubierta o una pieza hecha de un material compuesto, como lo es la fibra de carbono, a menudo se fabrica primeramente el molde o pieza sobre la cual se pondrá capa por capa nuestro material compuesto, mayormente se fabrica de aluminio u otros metales, pero suele ser muy tardado y costoso la fabricación de estos. La tecnología aditiva (FDM) nos permite diseñar piezas o moldes sobre los cual colocar nuestros materiales compuestos y que resisten las temperaturas del horno de curado, que es donde se da el terminado al material compuesto; estos materiales con los cuales se fabrican las piezas son termo plásticos de alto grado que nos permiten crear piezas de geometría complicada de hacer por los métodos tradicionales, y además funcionales para realizar nuestras piezas de materiales compuestos. 

Molde de sacrificio

Cuando se requiere hacer una pieza de un material compuesto con geometrías complicadas o con huecos de diferentes diámetros, como en el caso de tuberías de ventilación o tubos de escape, se utilizan moldes de sacrificio, hechos en FDM con materiales solubles como el ST-130.

El proceso es simple, se imprime en estos materiales de FDM la forma interna de las piezas a cubrir con el material compuesto, una vez terminadas las capas, se pasa al horno de curado donde las capas se solidifican y se culmina el material compuesto, posteriormente, se introduce en la lavadora de soporte, donde el material impreso en FDM se disuelve, dejando como resultado la pieza de material compuesto finalizada.

Caso de estudio

Plyform

Plyform está utilizando la tecnología FDM de Stratasys, para la creación de herramentales para producir una amplia gama de piezas de fibra de carbono de alta calidad para helicópteros, significativamente más rápido que el uso de herramientas de aluminio y a una fracción del costo. Esto se ejemplifica cuando produciendo el palo cíclico del piloto. La empresa imprime un molde de sacrificio soluble de alto rendimiento con el material ST-130. El compuesto de fibra de carbono el material se envuelve alrededor del molde, y una vez curado, se lava el núcleo de sacrificio interno dejando la parte compuesta final libre y lista para su uso.

Debido a la estricta certificación requerida en la industria aeroespacial, la compañía aprovecha Resina ULTEM™ 9085 de Stratasys para imprimir en 3D piezas listas para el vuelo cumpliendo con los requisitos de humo y toxicidad para su uso en aeronaves. "La fabricación aditiva nos permite superar las limitaciones de tiempo y costo de los bajos volúmenes tradicionales producción para la industria aeroespacial, pero hay reglas estrictas y regulaciones en torno a la certificación que requieren el más alto nivel de repetibilidad y trazabilidad con cada pieza fabricada", dijo el CEO de Plyform.

Una nota final sobre la fabricación aditiva para herramientas compuestas

Actualmente la manufactura aditiva tiene grandes beneficios y potencial para manufacturar una infinidad de geometrías y estructuras de alto grado de complejidad, optimizando tiempos de diseño y fabricación que con otros métodos actuales no es posible.

Las herramientas compuestas de la mano con la tecnología aditiva, permite la creación de piezas con geometrías complicadas que de otra forma no se pudiera hacer, sobre todo en geometrías huecas con diferentes diámetros que no sería posible realizar con otros métodos.

En conjunto de la tecnología aditiva, las herramientas compuestas nos permitan una infinidad de posibilidades en cuanto a la creación de piezas se refiere; esto impacta ampliamente en las diferentes industrias como la automotriz y aeroespacial que fabrican piezas de fibra de carbono o fibra de vidrio y sin la ayuda de FDM, no se podrían lograr los mismos resultados, dando así un diseño de piezas prácticamente sin limitantes de geometrías.