La cerámica técnica es un material de gran interés para componentes cada vez más potentes. Sin embargo, su dureza y baja tenacidad dificultan enormemente el procesamiento. MPK Special Tools tiene buenas noticias al respecto. Los especialistas en tecnología de precisión fresan cerámica en el rango de micrómetros y con bordes excepcionalmente afilados. Tienen todo para la fabricación de componentes a medida: herramientas innovadoras de la serie MARLIN 3D de ZECHA, diversos procesos de fabricación y décadas de experiencia para la realización de geometrías complejas con tolerancias ajustadas.
Los resultados en MPK Special Tools, experto en herramientas y componentes de alto rendimiento de Schwäbisch Gmünd, hablan por sí mismos: en el componente de cerámica de óxido de zirconio parcialmente estabilizado se logran diversos pasos de fabricación como fresado,
rectificado o perforación con la máxima precisión y rugosidades superficiales en el rango de nanómetros. Dependiendo del objetivo, también con bordes de pieza afilados y en un tiempo de proceso significativamente más corto del que permitiría un costoso rectificado.
Las tolerancias de micrómetros en el fresado de cerámica, solo unas pocas empresas de fabricación pueden lograrlo. Con esto, elevamos el fresado de cerámica técnica en comparación con los métodos estándar a un nivel de rendimiento superior. Para nuestros clientes, ahora podemos realizar geometrías de componentes delicadas y complejas, que no podrían fabricarse en parte mediante rectificado, de manera aún más eficiente mediante fresado”, resume Christoph Steiner, gerente de operaciones de MPK en Schwäbisch Gmünd.
El estado de la técnica para el procesamiento de cerámicas de alto rendimiento ha sido hasta ahora principalmente el rectificado y pulido. Con estos métodos probados se pueden producir altas calidades superficiales de manera precisa, sin someter el material a una carga excesiva. Lo último
es crucial, ya que estas cerámicas sinterizadas son extremadamente duras y mecánicamente muy resistentes, pero a la vez son frágiles y tienen una baja tenacidad a la fractura. Las técnicas de mecanizado como el fresado requieren mucho conocimiento
y hasta ahora solo podían alcanzar precisiones tan altas en el rango de micrómetros con dificultad. Los procesos de rectificado permiten más precisión, pero consumen mucho tiempo de fabricación.
Revolución en el procesamiento de cerámica gracias a la nueva innovación de herramientas
Con las herramientas de la serie MARLIN 3D-Laser de la ZECHA HartmetallWerkzeugfabrikation GmbH, el fresado de cerámica se revoluciona fundamentalmente, y esto con una tecnología que establece nuevos estándares para la precisión y la eficiencia. Los especialistas en microherramientas de Königsbach-Stein utilizan láseres para fabricar sus innovadores fresadores de torus y esféricos, así como brocas en espiral para el procesamiento de cerámica y metal duro.
Con esta tecnología se pueden incorporar geometrías extremadamente delicadas, complejas y hasta ahora no realizables en materiales de corte PKD y CVD. Además, especialmente en diámetros de herramienta pequeños, se puede dotar con muchas más aristas que antes. Un ejemplo de ello es un fresador de torus de 6 mm de diámetro con 42 dientes. La alta cantidad de aristas y la geometría adaptada al material permiten una mejor distribución de las fuerzas de corte y, por lo tanto, también menos generación de calor.
Esto es importante, ya que temperaturas de procesamiento demasiado altas pueden afectar las propiedades del material de algunos materiales cerámicos. Un enfriamiento interno y del vástago minimiza además la fricción y el desgaste de la herramienta. Gracias a la nueva tecnología láser, ZECHA puede fabricar herramientas especiales con cualquier forma, como por ejemplo fresadores de ranura. Además, la variada oferta de ZECHA también permite procesar eficientemente preformas de cerámica con herramientas recubiertas de diamante.
Este conjunto de ventajas destaca en un punto crucial del procesamiento de cerámica: con la máxima calidad superficial, conformidad dimensional y seguridad de proceso, que el mercado exige cada vez más. Los componentes cerámicos son interesantes para cada vez más
aplicaciones de alto rendimiento, ya que la cerámica técnica se puede fabricar a partir de diversos materiales con propiedades variadas, algunas únicas, y se puede adaptar específicamente a su propósito de uso. Así, los requisitos en la tecnología médica son extremadamente altos, ya que por ejemplo los implantes cerámicos biocompatibles necesitan un ajuste perfecto para minimizar los riesgos para la salud. En electrónica se exige precisión a nivel micro, ya que, por ejemplo, en aislantes cerámicos incluso desviaciones mínimas pueden llevar a fallos de funcionamiento. Y en la aviación y el espacio, donde se utilizan componentes cerámicos en motores o sistemas de protección térmica, la conformidad dimensional y la calidad superficial determinan la seguridad y la eficiencia.
Impresionante precisión de fabricación en el componente de muestra
MPK Special Tools asegura esta extrema precisión requerida, calidad superficial, seguridad de proceso y calidad reproducible al 100% de la mejor manera posible: el uso CNC de las herramientas MARLIN 3D en la iQ300 de Makino ofrece una precisión de procesamiento repetible en 3 ejes hasta el rango de micrómetros, combinada con tecnología de prueba y medición avanzada. La marca de MPK es una gran versatilidad en procesos de fabricación perfeccionados a lo largo de las décadas, que en términos de cerámica abarca desde tecnologías de fresado hasta rectificado plano, interno y externo. Esto permite adaptar las estrategias de procesamiento a los materiales cerámicos específicos y muy diferentes.
“Para hacer tangible el amplio conocimiento de MPK para los clientes, hemos fabricado un componente de muestra que refleja tanto los requisitos actuales de la industria cerámica como la diversidad y competencia de fabricación en Schwäbisch Gmünd”, describe Jannik Kimmel, jefe de fresado CNC. Así, el componente de muestra recibió un orificio interno de alta precisión (Ø1±0,001 mm). Al utilizar un fresador de torus PKD con 42 aristas, se lograron en el procesamiento excéntrico, así como en superficies planas o de fondo, conformidades de 0,002 mm, rugosidades superficiales en el rango de nanómetros (Ra < 50 nm) y planicidades dentro de 0,001 mm y tolerancias de radios de 0,005 mm. Geometrías Torx, estrías, biseles y roscas normales se pudieron fabricar con diferentes herramientas casi sin estallidos. El tamaño de los estallidos está en el rango de tamaño de grano de un máximo de 5 µm. En la parte posterior del componente de muestra, la competencia de MPK en el rectificado de cerámica se hizo evidente.
Servicio de fresado de cerámica: asesoramiento y fabricación rápida a partir de la cantidad de 1
“Nuestra larga experiencia en el área de metal duro nos ayuda en algunos aspectos también en el procesamiento de cerámicas de alto rendimiento. Encontramos soluciones a medida para requisitos individuales a partir de la cantidad de 1”, dice Jannik Kimmel. Los clientes, especialmente de mayores cantidades, se benefician especialmente de la fabricación más eficiente y rápida que permite el fresado de cerámica en comparación con el rectificado. Esto puede contribuir de manera importante cuando se trata de la reducción del tiempo de comercialización. Además, los clientes se ahorran la adquisición de herramientas, máquinas y técnicas especiales, que son intensivas en conocimiento y costos para el procesamiento de cerámica. “Y como convencidos técnicos de precisión, también prometemos a nuestra clientela de cerámica: aquí el micrómetro manda”, resume Christoph Steiner.
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