Corte por láser para mejorar el rendimiento de los moldes de composite

El corte por láser puede contribuir a la fabricación de moldes de materiales compuestos, pero no es un sustituto universal del fresado, el electroerosionado, el corte por chorro de agua o el acabado manual. Sus aplicaciones más adecuadas son el corte de componentes de chapa metálica para moldes, el recorte de determinados laminados compuestos, la preparación de plantillas y el procesamiento de piezas metálicas conformadas que se utilizan en un sistema de utillaje. La cara de la herramienta, la superficie de sellado, la integridad del vacío y los puntos de referencia dimensionales pueden seguir requiriendo mecanizado u otro proceso adecuado.

Las herramientas para materiales compuestos abarcan estructuras muy diversas: herramientas de acero o aluminio, de fibra de carbono, de fibra de vidrio, placas de polímero, estructuras alveolares y conjuntos híbridos. La longitud de onda del láser y el proceso que funcionan con el metal pueden dañar un laminado con alto contenido en resina. La identificación del material es previa a la selección de la máquina.

Dónde el corte por láser aporta valor añadido

En el caso de los bastidores de moldes metálicos, las placas de soporte, los soportes, los soportes del sistema de calefacción y las plantillas de acabado, un láser de fibra puede crear perfiles y orificios programados sin necesidad de un troquel específico. Esto resulta útil durante los cambios en los prototipos y en la fabricación de utillaje para series cortas. A Máquina de corte por láser 3D También puede recortar carcasas metálicas conformadas o alcanzar contornos que una máquina de bancada plana no puede procesar.

En el caso de las piezas compuestas, el recorte por láser puede reducir el desgaste mecánico de las herramientas y permitir la creación de trayectorias complejas, pero el calor puede degradar la resina, dejar al descubierto las fibras, producir un borde refundido o carbonizado y liberar humos peligrosos. Además, la fibra de carbono es conductora de electricidad y su polvo puede suponer un riesgo para los componentes electrónicos. La certificación debe abarcar la integridad de los bordes, el material afectado por el calor, la delaminación, la resistencia, el sellado y la limpieza.

La precisión de un molde es algo más que el perfil de corte

El rendimiento de un molde depende de la geometría de su superficie, sus puntos de referencia, su comportamiento térmico, su rigidez, sus juntas y su repetibilidad bajo la presión y la temperatura del proceso. Aunque el contorno cortado con láser pueda ser preciso, es posible que la herramienta acabada presente fugas de vacío o se deforme durante el curado. Las superficies críticas suelen requerir fresado, rectificado, pulido, recubrimiento o metrología tras el corte.

No indiques una precisión genérica en micras. Especifica las dimensiones controladas, el método de inspección, los requisitos de superficie y la temperatura del proceso. Mide el conjunto completo, no solo una probeta plana.

Material afectado por el calor y calidad de los bordes

El corte por láser es un proceso térmico. Una zona afectada por el calor reducida no equivale a la ausencia total de efecto térmico. Las matrices termoestables y termoplásticas reaccionan de forma diferente, y el tipo de refuerzo modifica el flujo de calor. El exceso de energía puede provocar decoloración, retroceso de la resina, desprendimiento de fibras, depósitos de humo o agrietamiento de los bordes.

Realiza una matriz de parámetros con el laminado de producción fabricado con la misma resina, fibra, disposición de capas, espesor, curado y recubrimiento. Realiza un corte transversal del borde si la pieza es estructural o si el rendimiento de sellado es importante. Compara el resultado con el mecanizado o el corte por chorro de agua, en lugar de dar por sentado que el corte más rápido es aceptable.

Ciclo de producción y cambios en el diseño

La programación láser puede reducir el tiempo necesario para revisar plantillas, soportes metálicos, elementos de recorte y componentes de prototipos. Evita la necesidad de disponer de una herramienta fija específica para cada perfil plano. Esta ventaja resulta especialmente relevante durante la fase de desarrollo o en trabajos con gran variedad de productos.

El ciclo completo de fabricación de un molde sigue incluyendo la revisión del diseño, la preparación de los materiales, el moldeado o el laminado, el mecanizado, el montaje, el sellado, el acabado superficial, la metrología y las piezas de prueba. El corte por láser solo elimina aquellas operaciones en las que puede demostrar su eficacia. No se le debe atribuir toda la reducción del plazo de entrega.

Selección del proceso de moldeo de materiales compuestos

Utiliza el corte por láser de fibra para los componentes metálicos adecuados de las herramientas. Utiliza sistemas 3D de cinco ejes o robotizados para el recorte de piezas metálicas conformadas que cumplan los requisitos; el máquina de corte por láser de cinco ejes es una arquitectura que hay que evaluar. Utiliza el fresado CNC para obtener superficies de herramientas de precisión, cavidades profundas y control de referencia. Utiliza el chorro de agua abrasivo cuando un material compuesto requiera un corte pasante con menor aporte térmico; a continuación, comprueba la humedad y los efectos en los bordes. Utiliza el recorte mecánico cuando las herramientas homologadas, el control del polvo y los requisitos de los bordes lo aconsejen.

Lista de comprobación para la calificación de muestras

• Material de la herramienta o de la pieza, sistema de resina, refuerzo, laminado, curado y recubrimiento
• Dimensiones críticas, superficies de sellado, planos de referencia y acabado posterior
• Daños por calor en los bordes, delaminación, exposición de las fibras, depósitos y resistencia
• Repetibilidad de los ensayos, extracción, filtración y gestión segura de residuos
• Tiempo de ciclo, incluyendo la programación, la limpieza, la inspección y la corrección de errores

Conclusión

El corte por láser mejora la producción de moldes compuestos cuando se aplica a la fase adecuada del proceso: componentes metálicos, plantillas, recorte de laminados homologados o procesamiento de piezas conformadas. No sustituye al mecanizado de precisión ni al acabado de superficies cuando el rendimiento del molde depende de ellos. SENFENG puede revisar los planos y los detalles de los materiales para aplicaciones de metal o piezas conformadas y proponer una prueba de muestra sin exagerar las posibilidades del proceso.

PREGUNTAS FRECUENTES

¿Puede un láser de fibra cortar moldes de composite de fibra de carbono?

Aunque permite recortar los laminados seleccionados, los daños en la resina, la delaminación, los gases y la resistencia de los bordes requieren una homologación específica para cada aplicación.

¿En qué aspectos resulta más útil el corte por láser en la fabricación de moldes?

Es ideal para chapas metálicas, soportes, marcos, plantillas y el recorte preciso de componentes conformados.

¿El corte por láser elimina el mecanizado de moldes?

No. Las caras de las herramientas, los planos de referencia, los huecos, las superficies de sellado y el acabado suelen requerir, a menudo, fresado, rectificado o pulido.

¿Cómo se debe probar un proceso láser compuesto?

Utiliza laminado de producción y comprueba si presenta daños por calor, delaminación, dimensiones, resistencia, sellado, emanaciones y el trabajo posterior.