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En el sector de la fundición, la eficiencia es clave para producir piezas de alta calidad y minimizar el retrabajo, además la información completa desempeña un papel fundamental para optimizar cada paso de la fabricación. Tradicionalmente, las fundidoras han recurrido a técnicas de inspección convencionales para garantizar la medición dimensional, pero la máquina de medición por coordenadas (CMM) es lenta, lo que genera cuellos de botella y retrasos en la producción. Así es como la tecnología de escaneado 3D se ha abierto camino en el sector.
Al capturar datos de escaneado 3D completos y precisos de las superficies de fundición en diversas etapas de la producción, los escáneres 3D permiten a las fundidoras optimizar la validación de herramientas, el control de calidad, el análisis de defectos y la ingeniería inversa. Ya sea para la fabricación de moldes, la inspección de piezas fundidas o el seguimiento del desgaste, los escáneres 3D son una valiosa incorporación a un kit de metrología e incluso un sustituto ideal para la CMM.
En este artículo, exploramos las diversas aplicaciones del escaneado 3D en el sector de la fundición y mostramos cómo puede optimizar y mejorar la producción, la inspección y el rendimiento de las piezas fundidas.
Escaneado 3D en cada etapa de la fabricación de piezas fundidas
Fabricación de patrones, herramientas y moldes
El proceso de fabricación de piezas fundidas comienza con la fabricación de patrones, herramientas y moldes. Al medir moldes y troqueles con un escáner 3D portátil, los técnicos pueden verificar la conformidad con los requisitos y tolerancias de diseño, garantizando dimensiones precisas desde el principio. Si se necesitan modificaciones, el escaneado 3D identifica con precisión dónde deben realizarse los ajustes.
(Lea cómo Duisburger Modellfabrik GmbH utiliza el escáner MetraSCAN 3D de Creaform para comparar datos de escaneado 3D y modelos CAD en piezas fundidas de gran tamaño).
Los escáneres 3D también son la herramienta ideal para medir características de cavidades de difícil acceso y verificar su conformidad con los modelos CAD. Las inspecciones visuales de cavidades complejas a menudo pasan por alto los detalles. En cuanto a la CMM, solo mide pequeñas áreas de la cavidad, lo que genera mucha incertidumbre sobre la información que se encuentra entre esos puntos de medición individuales. La longitud de la sonda de palpado y el tamaño del rubí también pueden impedir el acceso a nervaduras profundas y áreas junto a pasadores largos de núcleo. Además, comparar los resultados de medición de estas técnicas tradicionales con el CAD no es nada fácil.
(Lea cómo EXCO Engineering reconoció las limitaciones de las CMM para medir características críticas de cavidades y optó por la tecnología de escaneado 3D de Creaform).
Con el escaneado 3D, las fundidoras pueden identificar fácilmente la contracción o distorsión en piezas fundidas o patrones de cera, y detectar desviaciones en la forma o las dimensiones. Al analizar estas discrepancias, pueden determinar dónde se necesitan ajustes y refinar los diseños de los moldes para compensar la contracción o deformación del material, garantizando una calidad constante de las piezas.
Aplicaciones para la fabricación de patrones, herramientas y moldes
- Validación dimensional: asegúrese de que los moldes y troqueles coincidan con el diseño y las tolerancias.
- Verificación de herramientas: asegúrese de que las cavidades de las características coincidan con los modelos CAD.
- Compensación de contracción y distorsión: mida la contracción en piezas fundidas (o patrones de cera) y ajuste los moldes para mayor precisión.
Verificación de prototipos, inspección del primer artículo y control de calidad
Una vez verificados los prototipos, los escáneres 3D son un recurso clave para complementar las CMM durante la inspección del primer artículo (FAI) y el control de calidad (CC).
Dado que el escaneado 3D captura datos completos de todas las superficies de fundición, detecta fácilmente defectos como porosidad, deformación e imperfecciones relacionadas con el enfriamiento antes de que comprometan el rendimiento o la integridad estructural. La porosidad debilita el material, lo que puede causar fugas o problemas de mecanizado, mientras que la deformación afecta el ajuste y el montaje. Los defectos relacionados con el enfriamiento pueden provocar contracción, grietas o fragilidad, lo que reduce la durabilidad y la resistencia a la fatiga. Al identificar estos problemas a tiempo con el escaneado 3D, las fundidoras garantizan que las piezas de fundición cumplan con los requisitos de calidad y evitan costosas repeticiones.
El escaneado 3D también es un método eficaz para verificar el ajuste y la alineación correctos de núcleos, insertos, tiradores y correderas, asegurando una integración perfecta de los componentes. Los mapas de colores claros y visuales permiten realizar comparaciones precisas entre la pieza y el CAD para identificar rápidamente desviaciones del diseño original, evitando así procesos de refabricación que tardan mucho.
Por último, los escáneres 3D agilizan el proceso de aprobación de piezas de producción (PPAP) con la generación automática de informes, lo que garantiza el cumplimiento de las tolerancias y acelera los ciclos de aprobación.
Aplicaciones para la verificación de prototipos, la inspección del primer artículo y el control de calidad
- Detección de defectos de fundición: identifique porosidad, deformación o defectos causados por el enfriamiento
- Núcleos, insertos, tiradores y deslizadores: asegure el ajuste y la alineación correctos
- Comparación de piezas con CAD: escanee las piezas fundidas para detectar desviaciones respecto al diseño original
- Generación automática de informes del proceso de aprobación de piezas de producción (PPAP)
Rendimiento y optimización de la fundición
Una vez desarrollada la herramienta y producidas e inspeccionadas las primeras piezas fundidas, el siguiente paso es optimizar el proceso de fabricación para lograr una calidad y eficiencia consistentes. Al combinar velocidad y precisión, el escaneado 3D desempeña un papel crucial en el perfeccionamiento de los controles clave de producción y la mejora del rendimiento de la fundición.
Al capturar datos de escaneado 3D en diversas etapas de la producción, las fundidoras pueden identificar de forma temprana piezas fundidas que están fuera de tolerancia, evitando que avancen en el proceso y posteriormente no superen el control de calidad. La producción se puede ajustar y las piezas fundidas se pueden retrabajar inmediatamente, minimizando así los defectos y reduciendo las tasas de desperdicio. Con registros detallados en cada etapa, el seguimiento y la resolución de problemas sistémicos se simplifican. Al integrar el escaneado 3D en las inspecciones periódicas, las fundidoras pueden perfeccionar continuamente las técnicas de fundición y optimizar los procesos de fabricación en general.
De igual forma, los escaneados 3D frecuentes y detallados del canal de distribución, del canal de colada y del sistema de inyección proporcionan información valiosa sobre la distribución del metal fundido, lo que ayuda a los ingenieros a optimizar los canales de flujo para un mejor aprovechamiento del material. El escaneado 3D también permite el análisis preciso de la distorsión térmica, detectando la expansión o contracción del molde causada por fluctuaciones de temperatura para garantizar la estabilidad dimensional.
Además, dado que los escáneres 3D capturan toda la geometría de la pieza fundida en tan solo unos minutos, permiten una validación rápida y precisa de las piezas, lo que contribuye a reducir los tiempos de ciclo. Por lo tanto, la incorporación de un escáner 3D a un kit de metrología acelera la producción de piezas fundidas, manteniendo al mismo tiempo una alta calidad de la pieza.
Finalmente, el escaneado 3D ayuda a garantizar la correcta alineación de la pieza fundida y a verificar que la cantidad y el grosor del material sean adecuados antes del mecanizado. Si bien los accesorios de mecanizado pueden calcular las coordenadas de la máquina para una alineación óptima, estas plantillas son costosas y requieren un modelo específico para cada tipo de pieza fundida.
El uso de un escáner 3D (portátil o automático) mejora significativamente el proceso. Comienza con el escaneado de la pieza (normalmente ya realizado para el control de calidad) y luego se utiliza una macro personalizada para alinear el modelo CAD dentro de la pieza fundida, optimizando así su posición. A continuación, el software genera los puntos de alineación de referencia necesarios para la máquina CNC. Como resultado, la máquina CNC puede alinear la pieza fundida con precisión, garantizando un equilibrio óptimo y un espesor constante del material.
Aplicaciones para el rendimiento y la optimización de la fundición
- Mejora de procesos: utilice los datos de escaneado para perfeccionar las técnicas de fundición y reducir las tasas de desperdicio
- Análisis del canal de distribución, del canal de colada y del sistema de inyección: escanee los canales de flujo para mejorar la distribución del metal fundido
- Análisis de distorsión térmica: detecte la expansión o contracción de los moldes debido a los cambios de temperatura
- Reducción del tiempo de ciclo: optimice la producción de piezas fundidas validando rápidamente la precisión de la pieza
- Alineación de la pieza fundida: verifique que el espesor del material sea óptimo antes del mecanizado
Análisis de fallos y seguimiento del desgaste
Además, el escaneado 3D es un método fiable que se puede integrar en los flujos de trabajo de análisis de fallos para prolongar la vida útil de las herramientas, resolver problemas técnicos y prevenir defectos costosos.
Con el tiempo, el uso repetido puede causar grietas, deformaciones o desgaste superficial, que el escaneado 3D puede detectar rápidamente para evaluar la degradación del molde. Al capturar datos de superficie de alta resolución y compararlos con el modelo 3D original del molde, las fundidoras pueden identificar cambios sutiles como la pérdida de material, los defectos superficiales o las deformaciones. Cuando estos datos se miden regularmente, los equipos de control de calidad pueden planificar un mantenimiento específico, previniendo defectos en la producción de piezas fundidas y prolongando la vida útil del molde.
Los mapas de color también son una herramienta ideal para comparar piezas fundidas defectuosas con sus especificaciones de diseño originales, lo que ayuda al departamento de control de calidad a identificar defectos y sus causas de forma clara, ya sea por inconsistencias del material, condiciones de fundición inadecuadas o estrés operativo.
Además, los datos exhaustivos del escaneado 3D permiten el análisis del desgaste y la deformación a largo plazo de los moldes, lo que garantiza la detección temprana de deformaciones graduales o degradación de la superficie. Esto permite al control de calidad realizar un mantenimiento oportuno o reemplazar los moldes de forma proactiva.
(Lea por qué GF Casting Solutions actualizó su solución de medición anterior a la tecnología de escaneado 3D de Creaform).
Aplicaciones para el análisis de fallos y el seguimiento del desgaste
- Detección de grietas y desgaste: identifique fracturas por tensión o desgaste excesivo en piezas fundidas
- Análisis de la causa raíz: compare las piezas defectuosas con las especificaciones de diseño para diagnosticar defectos
- Análisis de desgaste y deformación: detecte deformaciones o desgaste superficial en moldes a lo largo del tiempo
Ingeniería inversa
Además de optimizar el proceso de fabricación de piezas fundidas, el escaneado 3D se puede utilizar eficazmente para la ingeniería inversa, lo que permite a los ingenieros recrear modelos 3D digitales precisos y mejorar los diseños existentes.
El escaneado 3D permite a empresas industriales como el fabricante alemán de equipos de construcción BOMAG GmbH digitalizar piezas antiguas y recrear modelos CAD de componentes antiguos o descontinuados. Esto les permite mantener o reproducir piezas críticas que ya no están disponibles.
La alta resolución y precisión del escaneado 3D también se pueden aprovechar para la evaluación comparativa competitiva, analizando los componentes de la competencia y proporcionando información valiosa sobre las dimensiones y el rendimiento del diseño para su comparación y posible mejora.
Para la fabricación personalizada, el escaneado 3D facilita la modificación y mejora de los diseños existentes, lo que permite adaptaciones y optimizaciones rápidas adaptadas a necesidades específicas. Además, el archivo de moldes implica la creación de copias digitales de los moldes y la conservación de representaciones detalladas de las herramientas para su almacenamiento a largo plazo, lo que facilita el acceso para futuras reproducciones o modificaciones.
Aplicaciones para la ingeniería inversa
- Digitalización de piezas heredadas: recreación de modelos CAD para piezas antiguas o descontinuadas
- Evaluación comparativa competitiva: análisis de componentes de la competencia
- Fabricación personalizada: modificación y mejora de diseños existentes
- Archivo de moldes: creación de una copia digital de un molde para su archivo
5 razones principales para usar el escaneado 3D en la fabricación de piezas fundidas
- Escaneado 3D rápido para un control de calidad rápido
Los escáneres 3D con múltiples láseres transversales adquieren datos a una velocidad de medición mayor que cualquier otra técnica, lo que permite a las fundidoras reducir el tiempo de inspección de horas a minutos. Con las soluciones de escaneado 3D de Creaform, las mallas se generan automáticamente, optimizando el flujo de trabajo desde el escaneado hasta la obtención de datos utilizables. (Lea más sobre la experiencia de EXCO Engineering en la reducción del tiempo de inspección a la mitad con el MetraSCAN 3D). - Datos completos para el análisis completo de superficies y geometría
A diferencia del palpado, la tecnología utilizada principalmente en CMM y brazos de medición, el escaneado 3D captura perfiles de superficie completos en lugar de puntos discretos. Esto resulta en inspecciones más completas, precisas y fiables. Los mapas de color visuales claros de geometrías completas facilitan la identificación de deformaciones, lo que mejora el análisis, el intercambio de informes y la colaboración entre departamentos. - Software intuitivo accesible para todos los usuarios
Los escáneres 3D son conocidos por su facilidad de uso, tan simple como pintar con aerosol manualmente. En combinación con soluciones de software intuitivas como Creaform.OS y Metrology Suite de Creaform, son accesibles para todos los usuarios, independientemente de su nivel de experiencia. Su uso simple es fácil de aprender para los operadores, quienes pueden dominar rápida y fácilmente diversas formas, piezas complejas y superficies difíciles, todo con el mismo dispositivo. - Escáneres 3D portátiles que incorporan la metrología a la producción de fundición
Con el escaneado 3D, los operadores tienen la flexibilidad de salir del laboratorio de metrología y escanear directamente en la planta de producción. Gracias al rastreador óptico que permite la referencia dinámica, los escáneres 3D de Creaform están diseñados para mantener la alineación de las piezas y garantizar la precisión de la medición, incluso en condiciones de área de producción. Esta mayor eficiencia permite realizar comprobaciones intermedias adicionales, mejorando así la calidad de la fabricación y de la fundición. - Inspección de piezas fundidas grandes y complejas sin moverlas
Medir piezas fundidas grandes (de más de 1 m) con brazos de medición o tecnología de luz blanca requiere múltiples configuraciones, mientras que las CMM deben ser enormes. Sin embargo, el HandySCAN3D|Serie MAX está diseñado para capturar detalles finos y escanear grandes volúmenes con la misma precisión, ofreciendo escaneados 3D de alta resolución de piezas grandes en cuestión de minutos. (Descubra por qué Siemens Energy abandonó las herramientas convencionales y eligió el HandySCAN 3D|Serie MAX para medir piezas grandes y complejas, como álabes de turbinas, rotores y piezas fundidas).
Escáneres 3D: Más que simples herramientas de medición
Desde la aceleración de las inspecciones de los primeros artículos hasta la garantía de tolerancias más estrictas en la validación final de la fundición, el escaneado 3D se ha convertido en una tecnología revolucionaria para el sector de la fundición. Al reducir significativamente el tiempo de inspección y mejorar la calidad de la fundición, las fundidoras pueden optimizar sus procesos, detectar defectos a tiempo y minimizar las costosas repeticiones de trabajos.
Más allá de la inspección, la versatilidad del escaneado 3D se extiende a todo el proceso de fabricación, ya sea para la validación de herramientas, la ingeniería inversa o la optimización de procesos, lo que lo convierte en una inversión de alto valor con una alta rentabilidad. Con tantas aplicaciones en el sector, los escáneres 3D son mucho más que simples herramientas de medición; son activos valiosos que transforman el sector de la fundición para lograr una mayor eficiencia, precisión y competitividad.
Published 06/24/2025