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Inge CuC, vol. 9, no. 1, pp. 115-128, Jun, 2013

Deformacin incremental de lmina sin matriz (dieless) como alternativa viable a procesos de conformacin de lmina convencionales1

Artculo de Investigacin Cientfica - Fecha de recepcin: 22 de marzo de 2013 - Fecha de aceptacin: 6 de junio de 2013

Gabriel Pramo BermdezIngeniero Mecnico. Magster en Educacin y Desarrollo Comunitario. Universidad EAFIT. Medelln, Colombia. gparamo@eafit.edu.co

Adrin Bentez LozanoIngeniero de Produccin. Magster en Ingeniera. Universidad EAFIT. Medelln, Colombia. abenite2@eafit.edu.co

Para citar este artculo / to reference this article:

G. Pramo and A. Bentez, Deformacin incremental de lmina sin matriz (dieless) como alternativa viable a procesos de confor-macin de lmina convencionales, Inge CuC, vol. 9, no. 1, pp. 115-128, Jun, 2013.

RESUMEN

El proceso de deformacin incremental sin matriz (dieless) es un proceso reciente (ao 1994) con respecto a otras tcnicas de procesos convencionales de deformacin de lmina metlica tales como el repujado, estampado, embutido, entre otros, los cuales son costosos y suponen altos volmenes y lotes de produccin para su cons-truccin y funcionamiento. El objetivo del presente trabajo es demostrar a travs de pruebas experimentales la viabilidad de este proceso tecnolgico y analizar los resultados obtenidos, con fines de aplicabilidad industrial. Se presenta a dieless como un proceso de manufactura alternativo, su principio de funcionamiento, pa-rmetros del mismo, ventajas y desventajas, as como el estado del arte respecto a resultados de proyectos e investigaciones que se han hecho a la luz del mismo en lminas de aleaciones de aluminio, acero y aplicaciones industriales en especfico, que se han desarrollado en el ltimo par de aos en la Universidad EAFIT, de Medelln.

Palabras claveDeformacin incremental de lmina, matriz de formacin, control numrico compu-tarizado (CNC), manufactura asistida por computador (CAM), diseo asistido por computador (CAD), conformado dieless.

1 Artculo derivado del proyecto de investigacin titulado: Estudio del proceso de manufactura de deformacin incre-mental por doble punto de apoyo - DPIF. Universidad EAFIT, 2013.

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DEForMACIN INCrEMENTAL DE LMINA SIN MATrIz (DIELESS) CoMo ALTErNATIvA vIABLE A ProCESoS DE CoNForMACIN DE LMINA CoNvENCIoNALES

Incremental sheet forming without die (dieless) as a feasible alternative to the conventional process of sheet forming

ABSTRACT

Incremental sheet forming process without die (dieless) is a recent process (1994) com-pared to the more conventional processes of forming sheet like embossing, metal spin-ning, and stamping, which suppose expensive tools and high production volumes and lots for its construction and operation. The goal of this paper is to show through experimental tests the feasibility of this technological process, and to analyze the results for industrial applicability. Hence, Dieless is presented as a manufacturing alternative process, and its functioning principles, parameters, advantages and disadvantages are also offered; as well as the state of the art regarding project and research results about this topic in alu-minum and steel alloys, and its industrial applications recently developed at the EAFIT University, Medelln.

KeywordsIncremental sheet forming, forming die, Computer numerical control (CNC), computer-aided manufacturing (CAM), computer-aided design (CAD), Dieless forming.

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INTRODUCCIN

La deformacin incremental de lmina sin matriz es un proceso relativamente nuevo y su origen a nivel mundial se re-mite a menos de dos dcadas (ao 1994). Fue desarrollado por Matsubara [8] y la compaa manufacturera AMINo [1], el cual, en nuestro entorno colombiano, ha sido discretamente desarrollado e in-vestigado, gozando de grandes oportuni-dades de ser aplicado en casos especficos de la industria local. Por lo tanto, como punto de partida, se genera la inquietud acerca de la necesidad de profundizacin del mismo, sus parmetros y variables fundamentales y casos aplicables de es-tudio en particular, segn geometra y aplicacin del producto final.

En los procesos de transformacin de l-mina metlica, la produccin de piezas para bajos lotes de produccin o prototi-pos, representa algunos de los mayores inconvenientes. En el caso de los pro-cesos como el embutido o el estampado, se requiere una alta inversin para la fabricacin de herramentales debido al costo inicial de los materiales, su trans-formacin, adecuacin para el proceso y la adquisicin de la tecnologa [6]; esto se configura como una de las principales ventajas del proceso dieless, como alter-nativa de los convencionales en deforma-cin de lmina metlica.

El proceso de transformacin de l-mina inicia a partir del modelo CAD (Computer-aided design) tridimensional de la pieza donde se disea el tipo de

geometra final o producto, y se lleva a un sistema de manufactura asistida por computador CAM (Computer aided manufacturing), en el cual se genera un camino para la herramienta (toolpath) y tambin se definen las estrategias del movimiento de la misma a fin de lograr un mejor conformado final de la lmi-na; la herramienta presionar la lami-na, delineando toda su superficie hasta llegar a la geometra final, diseada en la primera fase del proceso. En la Fig. 1(a-b) se puede ver el montaje general del proceso para las variantes y tipos de deformacin incremental, SPIF2 (Defor-macin incremental en un solo punto) y TPIF3 (Deformacin incremental en dos puntos).

2 SPIF: Hace referencia a la deformacin incremental en un solo punto donde no existe molde ni matriz de conformado, hay un punto de contacto localizado entre la herramienta y la superficie exterior de la lmina.

3 TPIF: Hace referencia a la deformacin incremental en dos puntos ya que la lmina se deforma simultneamente en dos puntos, uno localizado en la zona de contacto entre la herramienta y la lmina, y otro, entre la zona interior de la lmina y el molde positivo de formacin.

Las partes principales y fundamentales al proceso se componen de una lmina, la cual ser la pieza final deformada; sta debe ser maleable y dctil, de tal forma que permita la conformacin de la geometra final de la pieza. A la luz de los resultados actuales, en la Univer-sidad EAFIT se ha trabajado con alea-ciones de aluminio y acero en principio, pero este radio de materiales podra ser ampliado, si se profundiza y se ponen a punto las variables relacionadas con el proceso, siempre teniendo en cuenta los lmites y alcances del mismo. Una he-rramienta de formacin que cumple las veces de punzn, cuya funcin ser pre-sionar la lmina a medida que sigue un camino (toolpath) segn la trayectoria generada en el cdigo CNC (Computer numerical control), puede ser de geome-tra en su punta esfrica o semiesfrica,

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Fig. 1a. Esquema de las fases de deformacin incremental de lmina mediante dieless

Fig. 1b. Deformacin incremental de lmina SPIF [6]

como se muestra en la Fig. 2, segn la literatura consultada [4], [7] y pruebas experimentales realizadas con lminas de aluminio y acero [2]. Se ha trabajado con herramientas de material como el

acero templado, carburo cementado, y se recomienda realizar un tratamiento tr-mico que le d una mayor dureza, por las condiciones de friccin a las cuales est sometida en el proceso [6].

Herramienta de formacin

Elementosde sujecin

Lmina

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Fig. 2. Tipo de herramienta para Dieless para pruebas experimentales EAFIT [5]

Se debe escoger un sistema o placa de su-jecin que permita la deformacin de la lmina y a su vez sujete completamente la misma durante todo el proceso de de-formado. Segn el mtodo dieless (SPIF-TPIF) el sistema podra o no tener un molde para mejorar el conformado y la calidad dimensional del producto final.

Con el presente artculo se pretende demostrar, a travs de pruebas experi-mentales, la viabilidad de este proceso tecnolgico y analizar los resultados obtenidos, con fines de una cercana aplicabilidad industrial, presentando resultados relevantes en materia de in-vestigacin que se han alcanzado en los ltimos aos luego de varias pruebas y ensayos que se han realizado en el ta-ller de mquinas y herramientas de la Universidad EAFIT, los cuales permiten profundizar e interiorizar en sus varia-bles y la estructura del sistema, dejando la puerta abierta a nuevas estrategias y formas de conformabilidad de lmina metlica en la industria colombiana.

ESTADO DEL ARTE

Se ha trabajado a lo largo de los ltimos de aos en el proceso de deformacin incremental en un solo punto (dieless-SPIF) obteniendo diversas formas y geo-metras [2], [3], [5], [6], meritorias de anlisis en particular para cada una de ellas, ya que estas responden a condicio-nes de proceso y parmetros particula-res para lograr la geometra del producto final. En principio se parte de la identifi-cacin de una matriz comparativa frente a otros procesos de conformacin de l-mina metlica como el repujado, embuti-do, estampado y superformado, como se muestra en la Tabla 1, en la cual se esta-blece una analoga entre dichos procesos, se da cuenta de algunas caractersticas comunes entre los mismos tales como costos, calidad, produccin, velocidades, aplicaciones tpicas y presenta a dieless como alternativa aplicable para el tra-bajo de conformado de lmina metlica.

En la Tabla 1, como se mencion, se muestra una matriz de comparacin res-pecto a las generalidades de los procesos de formacin de lmina metlica comu-nes y el proceso dieless (SPIF-TPIF).

El utillaje4 requerido por el proceso die-less no es costoso, ya que solo se requie-re un dispositivo, que en comparacin con el montaje en otros procesos no es de mayor costo; el mecanizado, trata-miento de la herramienta y el molde, que puede ser en madera o un material sinttico, no requiere de grandes inver-siones en herramentales y representa una baja complejidad del sistema.

4 Utillaje es un conjunto de instrumentos y herramientas que optimizan la realizacin de las operaciones de proceso de fabricacin, mediante el posicionamiento y sujecin de una pieza o conjunto de piezas a un sistema de referencia, para poder ejecutar operaciones de diversa ndole.

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Tabla 1. MaTriz coMparaTiva de procesos de deforMacin de lMina

Embutido Super- formado Estampado RepujadoDieless

Forming

Costos

- Alto valor en utillaje/Dieset- Alto valor en mquina en pro-duccin (Prensa).

- Bajo valor en utillaje - Alto valor de mquina en produccin (Prensa + uni-dad de calenta-miento).

- Alto valor en utillaje.- Alto valor de mquina en pro-duccin (Prensa + sistemas de actuacin)

- Bajo valor en utillaje. - Bajo valor de mquina en pro-duccin (Formador + torno)

- Bajo valor en utillaje. - Alto valor de mquina en produccin (Prensas + he-rramienta de copiado )

Calidad- Buena calidad superficial. - Espesores cons-tantes.

- Calidad su-perficial buena. - Espesores controlados.

- Altacalidad super-ficial. - Espesores con-trolados.

- Alta calidad superficial.- Espesores contro-lados.- Alto factor di-mensional.

- Moderada cali-dad superficial. - Espesores variables. - Bajo factor dimensional.

Produccin- Altos volmenes o lotes de produc-cin. - Producto nico.

- Medio-alto en volmenes o lotes de pro-duccin.

- Altosvolmenes o lotes de produc-cin.

- Altos volmenes de produccin. - Modelos funcio-nales. - Formas con perfil de revolucin.

- Bajos volme-nes o lotes de produccin.- Prototipos a escala.- Modelos fun-cionales.

velocidad

- Ciclos de proceso alto desde segun-dos hasta minutos, dependiendo del nmero de opera-ciones para embu-tido.

- Ciclos de pro-ceso modera-dos, dependien-do del nmero de operaciones.

- rpidosciclos deproceso.

- rpidos ciclos de proceso. - operaciones de post-proceso para terminacin de la parte.

- rpidosciclos deproceso.

Aplicaciones

- Empaque de ali-mentos y bebidas. - Mobiliario e ilu-minacin. - Aeroespacial, transporte frreo y automotriz. -Electrodomsticos.

- Aeroespacial. - Mobiliario. - Transporte frreo y auto-motriz. - Arte arqui-tectnico.

- Transporte frreo y automo-triz.- Mobiliario en general.- Productos de consumo masivo.- Sector mar-timo.

- Transporte f-rreo y automotriz. - Joyera.- Mobiliario en general. - Productos de consumo masivo.- Utensilios do-msticos.

- Transporte frreo y automo-triz.- Productos de consumo masivo. - Utensilios decorativos. - Sector biom-dico.

Los procesos como estampado y embuti-do requieren de la construccin de ma-trices para su proceso, las cuales tienen un costo alto, herramentales complejos y un sistema montado que justifique altos volmenes de produccin para satisfacer una economa de escala y justificar la in-versin en los mismos. Para bajos lotes de produccin, se limitan las fabricaciones

de matrices para estos procesos, lo que se constituye como ventaja principal para el proceso dieless al no requerir de matrices y herramentales complejos, lo cual facilita la puesta en marcha en la manufactura de estos pequeos lotes de produccin.

Se muestra en la Fig. 3 el dispositivo y su montaje.

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En principio se han obtenido piezas re-sultado de pruebas experimentales en centros de mecanizado-fresadoras con tecnologa CNC, como fue el caso par-ticular donde se escogi como punto de partida la fresadora vertical de 3 ejes, disponible en los laboratorios de la Uni-versidad EAFIT.

Variables y parmetros identificados en las pruebas para proceso dieless

Las variables y parmetros identificados en el proceso se pueden resumir en las siguientes:

Velocidad de rotacin (RPM): La velocidad a la cual la herramienta est girando depende de factores como la ca-lidad, tipo de herramienta, la dureza y maquinabilidad del aluminio; para el caso particular de las pruebas realiza-das, se ha establecido como punto de partida para pruebas experimentales valores promedio de 3.000 rPM para ambos materiales (aluminio y acero), puesto que se recomienda trabajar con valores no mayores a 4.000 rPM [5].

Avance: Es la velocidad relativa que se da entre la herramienta y la pieza. Luego de que la herramienta finaliza un

Fig. 3. Montaje preliminar dieless - SPIF laboratorio de mquinas y herramientas EAFIT [3]

primer recorrido, realiza un incremento entre plano y plano. Si ese incremento es pequeo no existir mayor distancia entre planos y la figura podr ser ms detallada y pulida. Generalmente se es-pecifica en mm/min, y se ha trabajado con valores de 2.000-3.500-5.000 mm/min, tanto para el aluminio como para el acero.

Profundidad de corte (Step Over): La profundidad de corte o profundidad de pasada (p) es la profundidad de la capa arrancada de la superficie de la pieza en una pasada de la herramien-ta; en otras palabras, es el incremento que se da en el eje z y determina la profundidad de la pieza luego de varios y progresivos incrementos. Habitual-mente se expresa en milmetros (mm). Se ha trabajado en pruebas experimen-tales con profundidades entre 0,2-0,6 mm para el acero y 0,5-1 mm para el aluminio, atendiendo a la maleabilidad del material y a valores obtenidos lue-go de varios ensayos y puesta a pun-to del montaje del proceso. Se observa mayor calidad superficial y conforma-do en valores menores (tendientes a cero) (Fig. 4).

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Fig. 4. Calidad superficial en funcin de la profundidad [5]

Recorrido de herramienta (Toolpa-th): Es un factor muy importante ya que con este se determina el resultado final de la pieza. Este recorrido se basa en di-vidir un nmero n de planos que sern recorridos por la herramienta de traba-jo con una profundidad especfica, cada vez que termine su recorrido anterior. En esta etapa se define la entrada, las trayectorias que realizar la herramien-ta en los tres ejes de posicionamiento y la salida, al finalizar la manufactura de la pieza.

Dimetro de herramienta: Se re-comienda que el dimetro de la herra-mienta sea hasta 10 veces mayor que el espesor de la lmina metlica [5]; pero dependiendo de la geometra de la pieza y de los ngulos que tiene la mis-ma, se puede trabajar con dimetros de herramientas menores. Para el caso de estudio de investigacin se trabaj con dimetros de entre 5 y 10 mm, para el acero y aluminio, respectivamente.

ngulo de formabilidad ( ): Es una caracterstica muy importante en el proceso; el ngulo de formacin estar determinado por la geometra de la pie-za (Fig. 5), el mayor ngulo de diseo de la parte d, debe ser menor que el parmetro del material definido por el max. [6], se ha trabajado con ngulos

no mayores a los 70, ya que segn ex-periencia [3], [5] en procesos de defor-

macin dieless-SPIF se han presentado rupturas de material en ngulos de for-mabilidad cercanos a los 90, por ello la formacin de ngulos semi-rectos est limitada por las estrategias de manu-factura a varias etapas de formacin.

Fig. 5. Caracterizacin del ngulo de formabilidad [6]

METODOLOGA

La fase inicial parte del anlisis del pro-ceso dieless-SPIF, donde se establecen diferentes valores para los parmetros del mismo, para lo cual se parte de dis-tintas combinaciones en los parmetros como el avance y profundidad en tres gra-dos de operacin, obedeciendo a previas recomendaciones de la literatura [4], [7] y proyectos de grado aplicados al proce-so dieless-SPIF [2], [3], [5], dando cuenta de parmetros trabajados en aluminio y acero como punto de referencia y par-tida para las pruebas experimentales.

En segunda instancia, se establece y de-fine el diseo de montaje y arquitectura del proceso dieless-SPIF, para lo cual fue necesaria la seleccin de una mqui-na con tecnologa CNC, y la adecuacin de un dispositivo a la misma que permi-tiese sujetar el material a medida que este se deforma por la accin de la he-rramienta.

Pitch: 0.125mm Pitch: 1mm Pitch: 2mm

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Se evala un caso en particular para la industria, como lo es el caso de una pie-za automotriz, para someterla a confor-mado dieless-SPIF y desarrollar prue-bas experimentales con el fin de medir las deformaciones del material obtenido en forma incremental, los porcentajes en variacin de sus espesores, segn los va-lores escogidos y trabajados, para el caso de lminas de aluminio AA8112-H14 y acero 1020 con espesores de 1 mm y 0,5 mm, respectivamente.

Con la pieza obtenida en el proceso die-less, la cual es una pieza comercial del sector automotriz, se procede a la reali-zacin de mediciones de las deformacio-nes obtenidas en las piezas trabajadas por medio de la metrologa ptica, para lo cual se utiliz el equipo y software Gom-Argus, a fin de analizar el proce-so y establecer un punto de partida para futuras investigaciones.

RESULTADOS

Se desarrollaron numerosas pruebas experimentales con la pieza selecciona-da, se identificaron en principio posibles valores para los parmetros del proceso dieless-SPIF anteriormente explicados, y se escogieron los puntos crticos de s-tos, para ser sometidos a anlisis con los valores obtenidos en deformaciones y va-riaciones de espesores.

Para el trabajo con lminas de aluminio se desarrollaron nueve pruebas (corres-pondientes al diseo de experimentos para 2 variables con 3 grados de opera-cin).

En la Tabla 2 se muestran las combina-ciones posibles trabajadas para el alumi-nio.

Tabla 2. coMbinaciones de experiMenTos para el aluMinio aa8112-H14 [5]

AluminioNom-bre

Avance (mm/min)

Profundidad (mm)

AL 1 2.000 0,5AL 2 2.000 0,75AL 3 2.000 1AL 4 3.500 0,5AL 5 3.500 0,75AL 6 3.500 1AL 7 5.000 0,5AL 8 5.000 0,75AL 9 5.000 1

Igualmente, para el trabajo con el ace-ro 1020, se muestran las combinaciones trabajadas en la Tabla 3.

Tabla 3. coMbinaciones de experiMenTos para el acero 1020 [5]

AceroNom-bre

Avance (mm/min)

Profundidad (mm)

AL 1 2.000 0,2AL 2 2.000 0,4AL 3 2.000 0,6AL 4 3.500 0,2AL 5 3.500 0,4AL 6 3.500 0,6AL 7 5.000 0,2AL 8 5.000 0,4AL 9 5.000 0,6

Resultados obtenidos de piezas industriales

La pieza desarrollada corresponde a un insumo de la industria automotriz, el cual fue trabajado por el mtodo dieless-SPIF.

A continuacin, en la Fig. 6, se muestran las etapas del mecanizado y la pieza fi-nal obtenida.

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Se observa visiblemente un buen resul-tado en trminos de conformado final y apariencia visual, pero es necesario inspeccionar la pieza por medio de me-trologa ptica, a fin de analizar las de-formaciones obtenidas y confrontar los resultados obtenidos con la calidad final de la pieza.

La pieza obtenida fue previamente mar-cada en su superficie por medio de un mallado por puntos o crculos, con una distancia entre puntos de 2 mm y el m-todo de grabado electroqumico.

Metrologa ptica del producto

Para la realizacin de la metrologa p-tica se seleccionaron las piezas que se consideraban ms crticas en el proceso; es decir, las piezas que se encontraban en los valores lmites de los parmetros trabajados. Los valores lmites fueron

clasificados en lmites superior e infe-rior, y considerados como valores crticos por analizar en el proceso. En cada tabla se muestran estos valores y su clasifica-cin, de acuerdo con su lmite.

En la Fig. 7 se muestra un anlisis di-mensional de los puntos en la pieza fi-nal, los cuales dan cuenta de las defor-maciones mayores y menores de la pieza, as como la variacin de espesores en los diferentes puntos de la misma.

Fig. 7. Deformaciones obtenidas Gom-Argus [5]

Fig. 6. Proceso y pieza final obtenida [5]

Las deformaciones mostraron lo siguien-te: en las lminas trabajadas con los lmites inferiores de los parmetros, se obtuvo un porcentaje menor en la reduc-cin de los espesores en las zonas crti-cas de la pieza, mientras que las lmi-nas trabajadas con los lmites superiores presentaron un porcentaje mayor (los mximos cambios en espesores fueron de 54,9% vs. 65,2% para los valores de

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los parmetros en sus lmites inferio-res y superiores, presentados en la Ta-bla 4, tal como deba esperarse, ya que al someterse el proceso a valores altos de avances, profundidades y velocidades angulares las deformaciones observadas son mucho mayores que las presentadas con valores en el lmite inferior.

Tal como se haba descrito anterior-mente, los valores para las deformacio-nes mayores (150,2% con valores lmite superior frente a 113,8% lmite inferior), presentados en la Tabla 4, reflejan ma-yores valores en los resultados de es-fuerzos producidos cuando la lmina se somete a condiciones de valores mayores para las variables estudiadas en nuestro caso, lo que representa un mayor des-gaste del material y una mayor varia-cin del espesor cuando existen las con-diciones de los parmetros en el lmite superior.

Tabla 4. deforMaciones y caMbios de espesor obTenidos para piezas de aluMinio [5]

Parmetros en valor lmite (Inferior-Superior)

Prof. 0,5 mm Vel. Av.: 2.000 mm/min

Prof. 1 mm Vel. Av.: 5.000 mm/min

Eje mayor Eje menor Eje mayor Eje menor

Deformacin mayor % 113,8 19,5 150,2 42,25Deformacin menor % -3,7 -30,1 -3,3 -21,85

Max. cambio en el espesor % 54,9 65,2

Min. cambio en el espesor % -43,2 -28,1

Tabla 5. deforMaciones y caMbios de espesor obTenidos para piezas de acero [5]

Parmetros en valor lmite (Inferior-Superior)

Dimetro hta: 5 mmProf. 0,2 mm

Dimetro hta: 10 mmProf. 0,6 mm

Eje mayor Eje menor Eje mayor Eje menor

Deformacin mayor % 105,7 42,74 129,8 14,1Deformacin menor % -2,5 -13,18 -7 -21,3

Max. cambio en el espesor % 51,17 63,7

Min. cambio en el espesor % -15,15 -29,5

Igualmente, para el acero, se observ similitud en el patrn de resultados de deformacin y variacin en los resulta-dos obtenidos, como se explica a conti-nuacin.

Tal como sucedi en el material de alu-minio, el patrn de comportamiento de las deformaciones y variacin en los espesores fue similar, ya que se pre-sentan mayores valores en los lmites superiores de los parmetros escogidos (129,8%, con valores correspondientes a los parmetros en su lmite superior, y 105,7% para el lmite inferior) (Tabla 5); igualmente lo anterior para las variacio-nes presentadas en los espesores (63,7% vs. 51,17% para los mximos cambios en espesor en ambos lmites y -29,5% vs. -15,15% para los mnimos cambios en es-pesor en ambos lmites) (Tabla 5), para los lmites inferior y superior.

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Esto indica que el valor de los parme-tros trabajados en las pruebas (dimetro, profundidad, velocidad de avance) influ-ye proporcionalmente en las deformacio-nes y los cambios de espesor sufridos por la lmina; a valores mayores, en lmite superior, mayores deformaciones obteni-das y mayores variaciones en el cambio de espesor. Esto puede deberse a diver-sas razones, pero la de mayor argumen-to es que las condiciones de trabajo de la herramienta y los esfuerzos producidos entre la misma y la lmina de trabajo, incrementan al responder al aumento de los valores de los parmetros; por ello los resultados reflejados en las tablas ante-riores.

Tanto para el aluminio como para el acero, el proceso de conformado se llev exitosamente a cabo; no se presentaron fracturas ni rupturas que daaran la pieza (para los valores seleccionados) y afectaran su funcionalidad final, pero se someten a continua investigacin y anlisis los resultados obtenidos en la metrologa ptica de la pieza, donde los lmites superiores de los parmetros se-leccionados deformaron y variaron el es-pesor de la pieza final en mayor grado, para ambos casos de estudio, tal como se puede inferir del proceso ya que, a mayores valores, mayores condiciones y esfuerzos en la herramienta, que se transfieren, en ltimas, a la calidad fi-nal dimensional de la pieza.

A travs de las tablas y resultados obte-nidos, analizados y estudiados anterior-mente, claramente se cumple con el ob-jetivo planteado, el cual es demostrar la viabilidad y aplicabilidad de este inno-vador proceso tecnolgico, en trminos de formabilidad del material, las defor-maciones sufridas, cambios de espesor,

lo cual induce a una constante investi-gacin.

A partir de los datos obtenidos se es-tablece como punto de partida el conti-nuo anlisis de conformado de lmina metlica, segn calidad dimensional y funcional obtenida de la pieza final y los mejores valores para los parmetros que garanticen dichas calidades. El trabajo continuo y las pruebas experimentales en lminas de aluminio y acero son pun-to de partida para futuras investigacio-nes y aplicaciones en el entorno metal-mecnico colombiano, acorde a nuevas tecnologas de produccin y manufactu-ra de clase mundial.

CONCLUSIONES

Para encontrar los parmetros ade-cuados para el desarrollo de la etapa de experimentacin, fue necesario realizar una serie de ensayos previos donde se encontraron las constantes del proceso como: rPM (para aluminio y acero), y el avance (en el caso del acero). Debido a que durante esta etapa de ensayo se produjeron algunas fallas en las piezas en las que se trabaj con una velocidad de avance muy baja y unas rPM muy al-tas, es necesario, despus de determina-das pruebas, la realizacin de un diseo de experimentos para los parmetros de avance y profundidad en tres diferentes grados de operacin, que en principio arroj como resultado valores aplicables para las condiciones de trabajo del pro-ceso dieless en lminas de aluminio y acero. Se establece un punto de partida, y se obtuvieron piezas funcionales acep-tables, pero sometidas a criterio de eva-luacin en su calidad dimensional, tal como se presentaron en los resultados.

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Es necesario analizar previamente todo el proceso y la realizacin de la prueba, el diseo y geometra de la pieza final, ya que dependiendo de estos factores se tendr en cuenta los puntos crticos del diseo donde se evaluarn las mayores concentraciones de esfuerzos y deforma-ciones de la pieza al momento de reali-zar el producto.

Se ha observado en la gran mayora de las pruebas experimentales realizadas tanto en lminas de aluminio como de acero que la herramienta no debe en-trar con ngulos mayores a 70 grados para trabajar en la superficie de la pie-za, ya que con ngulos de entrada muy rectos se presenta fractura y corte del material, y si las geometras son semi-rectas el proceso estar condicionado a varias etapas de formacin [6]. Lo ante-rior tambin estar muy relacionado con el ngulo de formabilidad del material, el cual ha sido considerado por algunos autores que han trabajado el mtodo die-less por un solo punto (APIF) [6] como el parmetro ms importante en la etapa de diseo y posterior manufactura. Para ello, se debe tener en cuenta que el mayor ngulo en el diseo de la parte debe ser menor que el ngulo de formabilidad, el cual es una caracterstica definida para cada material.

El proceso de deformacin incremen-tal dieless es un proceso alternativo y aplicable a geometras complejas, y cuando en una industria se presentan demandas cortas o bajos lotes de pro-duccin donde un proceso manufacture-ro anlogo, como lo es el embutido o el estampado, requiere de altos costos en la fabricacin del herramental, prensas y matrices, lo cual no justificara esas inversiones. Entonces, el proceso dieless forming se presenta como una efectiva

y viable alternativa para la realizacin de dichos lotes de produccin, y tambin puede ser otra tcnica anloga al proto-tipado rpido, con la ventaja de que el modelo o producto obtenido responde a un prototipo funcional.

REFERENCIAS

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