En comparación con los procesos de fabricación convencionales, la fabricación aditiva (AM) permite diseños geométricos más complejos, optimizando el suministro de fluidos de refrigeración, la amortiguación de vibraciones, la reducción de peso y la optimización topológica. Este artículo explora el potencial de la AM en herramientas de corte, revisando los avances de investigación relevantes y las prácticas industriales, y destacando las direcciones futuras y su importancia para las aplicaciones industriales.

El mercado global de mecanizado sigue creciendo, alcanzando los 379 mil millones de dólares en 2023, con herramientas de máquina contribuyendo con 88.6 mil millones de dólares a esta cifra. Los procesos de mecanizado, como el torneado y el fresado, se utilizan ampliamente en industrias como la automotriz, la aeroespacial, la defensa y los sectores médicos. A pesar de la larga historia de estas técnicas, las herramientas de corte siguen siendo un área de constante innovación, particularmente con la llegada de soluciones digitales, monitoreo de procesos y nuevos materiales. Como una tecnología disruptiva, la fabricación aditiva está revolucionando aún más el diseño y la aplicación de herramientas de corte.

El potencial de la fabricación aditiva en el diseño de herramientas de corte

La fabricación aditiva aporta una flexibilidad sin precedentes al diseño de herramientas de corte, especialmente en la optimización de estructuras geométricas y propiedades de materiales. A continuación se presentan cuatro áreas clave donde se aplica la tecnología de fabricación aditiva en herramientas de corte:

1. Refrigeración y Suministro de Refrigerante: La tecnología AM permite la creación de intrincados canales de refrigeración internos que permiten que el refrigerante llegue al punto de corte de manera más eficiente. Esto mejora la disipación del calor, reduce el desgaste de la herramienta y aumenta la eficiencia de corte. Este diseño es especialmente importante al mecanizar aleaciones de alta resistencia o materiales difíciles de mecanizar.

2. Reducción de Vibraciones y Comportamiento de Vibraciones: La vibración puede afectar la precisión del mecanizado. La tecnología de fabricación aditiva permite el diseño de estructuras internas de amortiguación de vibraciones o el uso de diferentes capas de material para reducir la vibración. Esto mejora la estabilidad y precisión del mecanizado, particularmente en aplicaciones de mecanizado de alta velocidad o precisión.

3. Diseño Ligero y Optimización Topológica: Los diseños ligeros reducen el peso de las herramientas de corte, disminuyendo la carga en la máquina y mejorando la eficiencia operativa. Con la fabricación aditiva, la optimización topológica permite diseñar herramientas utilizando la menor cantidad de material posible mientras se mantiene una alta rigidez. Esto ahorra costos de material y mejora la flexibilidad de la herramienta durante el reemplazo.

4. Integración Funcional: La tecnología AM permite la impresión de múltiples materiales, lo que permite que las herramientas combinen funciones como resistencia al desgaste y amortiguación de vibraciones. Esto reduce la necesidad de múltiples herramientas y aumenta la eficiencia de producción. Estas funciones se pueden personalizar para satisfacer necesidades específicas de mecanizado, extendiendo la vida útil de la herramienta y mejorando la productividad.

Investigación científica y aplicaciones industriales

Si bien la fabricación aditiva (AM) muestra un gran potencial en herramientas de corte, las aplicaciones industriales enfrentan desafíos como altos costos de producción y limitaciones en la producción en masa. Sin embargo, a medida que la tecnología avanza, estos problemas se están abordando gradualmente. Más empresas están probando y adoptando herramientas de corte fabricadas con AM, mejorando significativamente el rendimiento de mecanizado en escenarios específicos.

AM ofrece una nueva perspectiva sobre el diseño de herramientas de corte y la optimización del rendimiento, con un potencial significativo en el suministro de fluidos de refrigeración, la reducción de vibraciones, la ligereza y la integración funcional. La investigación futura debería centrarse en resolver los cuellos de botella actuales en las aplicaciones de herramientas AM, como los costos de producción y la vida útil de las herramientas. A medida que la tecnología madura, AM está en condiciones de convertirse en una fuerza impulsora importante en el diseño y la fabricación de herramientas de corte, brindando más oportunidades de innovación a la producción industrial.