Cuando el material más duro del mundo se une con plástico blando, se crean herramientas con propiedades muy especiales para el pulido. Se trata de discos de esmerilado de diamante con unión elástica. Estos muestran sus fortalezas en el acabado final y aseguran un pulido perfecto. Se requieren procedimientos innovadores como este, ya que la industria de fabricación enfrenta el desafío de producir componentes cada vez más complejos y precisos a partir de materiales resistentes. Los métodos de producción convencionales a menudo encuentran límites aquí, especialmente cuando las superficies son tan finas que deben ser tratadas de manera especialmente sensible. En la feria especializada GrindingHub, que el VDW (Asociación de Fabricantes de Máquinas Herramientas Alemanas) llevará a cabo del 05 al 08 de mayo de 2026 en Stuttgart, los visitantes aprenderán más sobre técnicas de pulido innovadoras para obtener las más altas calidades de superficie.
Para procesos de acabado y pulido exigentes.
"Se requieren acabados espejados, los herramientas de diamante con unión elástica logran su máximo efecto", dice Jens Meiberg, jefe de desarrollo tecnológico del especialista en rectificado Artifex Dr. Lohmann GmbH & Co. KG, Kaltenkirchen. Imagen: Artifex
Las herramientas de pulido y lijado elásticas se utilizan en diversas industrias. En el mecanizado de metales, mejoran las superficies de los más finos instrumentos quirúrgicos hasta las palas de turbina de alta resistencia. Con estas herramientas se pueden acelerar los procesos de fabricación y aumentar la rentabilidad y sostenibilidad en la producción. "Nuestras herramientas de diamante con unión elástica muestran sus fortalezas en todos aquellos lugares donde se deben mecanizar con precisión materiales extremadamente duros como el carburo", dice Jens Meiberg, jefe de desarrollo tecnológico del expositor de GrindingHub, Artifex Dr. Lohmann GmbH & Co. KG, un especialista en herramientas de pulido y lijado elásticas con sede en Kaltenkirchen, cerca de Hamburgo. "Particularmente en aplicaciones donde se requieren superficies extremadamente finas hasta alcanzar el brillo de un espejo, logran su máximo efecto", dice Meiberg. Por lo tanto, son ideales para procesos de acabado y pulido exigentes. Actualmente, Artifex se centra, según Meiberg, en el mecanizado de herramientas de perforación y fresado de carburo para la perfección de los bordes de corte y una conducción de virutas más eficiente de las herramientas de mecanizado.
Mayor eficiencia y costos totales reducidos
Las superficies técnicamente óptimas son una cosa, la rentabilidad es otra. En la práctica industrial, al final se trata del cálculo costo-beneficio para el usuario. En otras palabras: ¿cuándo justifica la mejor calidad de superficie el mayor esfuerzo? "Los estudios demuestran mejoras en la vida útil de más del 50 por ciento en comparación con herramientas no preparadas", dice Meiberg, gerente de Artifex. Combinado con un flujo de virutas más rápido y un mayor volumen de virutas, el usuario obtiene una ventaja significativa en costos y vida útil. El procesamiento con herramientas de diamante de unión elástica mejora notablemente la calidad de superficie de las piezas trabajadas. "Esta optimización conduce en la práctica a tiempos de vida útiles notablemente más largos para las herramientas posteriores, así como a un comportamiento del proceso más estable y confiable. Los usuarios se benefician así de una mayor eficiencia y costos totales reducidos", afirma Meiberg.
Tratamiento delicado para superficies filigranas
Algunas superficies son tan delicadas que deben ser tratadas con extrema sensibilidad. Los partículas de diamante montadas de manera elástica logran, como explica el director de desarrollo tecnológico de Artifex, "superficies brillantes sin cambios de contorno" al cortar las puntas topológicas del material. En este proceso, el medio abrasivo distribuido homogéneamente en la matriz de unión se mueve hacia adelante y hacia atrás. Simplificando y hablando de manera coloquial: la masa blanda cede un poco, de modo que las partículas se mueven ligeramente al frotar, en lugar de raspar con fuerza. Por eso, la superficie se alisa y pule suavemente, en lugar de eliminar material de manera agresiva o cambiar la forma. En otras palabras: el disco de abrasivo más inteligente cede. "Los parámetros de presión y velocidad del proceso representan el mayor desafío para excluir la rotura de granos de esta nueva unión blanda", dice Meiberg. La calidad de la superficie se puede reproducir a lo largo de todo el ciclo de vida de los discos.
Mediante las opciones de cambio de herramienta en la máquina, el mecanizado se realiza en un solo montaje y no a través de procesos posteriores. Según las palabras de Meiberg, Artifex asegura un desarrollo continuo de las herramientas de diamante a través de su propio departamento de investigación y desarrollo, especialmente en lo que respecta a nuevas aleaciones de carburo y herramientas de carburo modernas.
Espacio para la investigación básica hasta el rango de nanómetros.
En el ámbito de los micrómetros y nanómetros, aún hay mucho espacio para la investigación fundamental en las universidades. Esto también se aplica al uso de herramientas de mecanizado de precisión flexibles en el acabado de superficies estructuradas. La Dra. Monika Kipp, quien dirige el departamento de tecnología de rectificado en el Instituto de Mecanizado de la Universidad Técnica de Dortmund, se ocupa intensamente del tema. "Un ejemplo de aplicación para el uso de herramientas de mecanizado de precisión flexibles es el acabado de superficies estructuradas", dice Kipp. Si estas se producen, por ejemplo, mediante fresado, pueden surgir microburrs. Para eliminarlos sin provocar un cambio significativo en la estructura y al mismo tiempo mejorar la calidad de la superficie, es necesaria una alta adaptabilidad de las herramientas, y solo se debe lograr una eliminación de material muy mínima. "Para alcanzar este objetivo, en la investigación nos ocupamos del comportamiento fundamental del proceso de herramientas de diamante flexibles", dice la científica, que recientemente fue galardonada con la moneda conmemorativa Otto-Kienzle de la WGP (Sociedad Científica de Tecnología de Producción).
Coreografía perfecta
Cuando se trabajan superficies muy sensibles con herramientas flexibles, es fundamental conocer exactamente cómo interactúan las herramientas y el material. "Para evitar cambios indeseados en el contorno en el mecanizado de precisión con discos de rectificado de diamante de unión elástica u otras herramientas de rectificado flexibles, es esencial conocer las interacciones básicas del proceso", resume Kipp el desafío central.
Esto incluye, por ejemplo, la coordinación de los parámetros del proceso y la dureza de unión o la flexibilidad de las herramientas y, por lo tanto, la situación de contacto local. Además, según la científica, también podría ser útil un ajuste específico de la conducción del proceso en relación con la cinemática de intervención. Se puede imaginar de manera sencilla como una coreografía. ¿Qué tan rápido se mueve la herramienta de rectificado? ¿Qué tan rápido se presenta la pieza de trabajo? En
¿En qué ángulo o patrón impactan los granos en la superficie? ¿Con qué frecuencia un solo grano penetra en el material? Para obtener un resultado óptimo, es fundamental una interacción perfecta.
Los tres K: presión de contacto, tiempo de contacto, tamaño de grano.
La calidad de la superficie en el mecanizado de precisión depende, entre otras cosas, de la situación de contacto local, dice Kipp. "En cuanto al diseño del proceso, es importante distinguir si se debe establecer una rugosidad lo más baja posible o si se deben volver a trabajar superficies funcionales con elementos de estructura o contorno", explica la investigadora. Para aplicaciones correspondientes, se pueden utilizar herramientas abrasivas flexibles. La eliminación de material y, por lo tanto, la calidad de la superficie pueden ser controladas, entre otras cosas, mediante la coordinación de la presión de contacto, el tiempo de contacto y el tamaño de grano.
En el espacio de lijado está oscuro
En aplicaciones en el límite de lo técnicamente posible y lo económicamente sensato, aún se abre un amplio campo para la investigación industrial y académica. Porque sigue siendo cierto el dicho entre los expertos: "En el espacio de lijado está oscuro." Este dicho sugiere que los profesionales e investigadores aún deben iluminar los secretos físicos y tecnológicos más profundos del lijado para optimizar técnicamente los procesos de producción industrial y hacerlos más eficientes y sostenibles.
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