Lección 4.6DeformarCapítulo 4 · Conformado de chapa y tubo

Conformado incremental de chapa

Una herramienta redonda recorre contornos en una chapa sujeta, sin matriz

El conformado incremental de chapa (ISF) empuja una pequeña herramienta de punta redonda contra una chapa metálica sujeta, dándole forma un contorno fino cada vez. Imagina un bolígrafo trazando círculos cada vez más pequeños en papel de aluminio de cocina hasta que el papel se convierte en una copa. No hace falta matriz (utillaje de acero con forma), así que una pieza única puede pasar de archivo de ordenador a metal, a menudo en un día.

conformado incremental de chapa · vista lateral en corte y trayectoria de la herramientaLos números en círculo corresponden a los pasos de abajo. La vista de la izquierda corta por el centro de la pieza; la de la derecha muestra la trayectoria de la herramienta desde arriba.

Cómo funciona

Sujeta la chapa. Una chapa plana (la chapa en bruto) se sujeta por los bordes sobre una placa de apoyo, un soporte con una abertura con el contorno de la pieza. No hay nada debajo de la zona que se va a conformar.
Presiona un pequeño escalón hacia abajo. Una varilla lisa y templada con un extremo en forma de bola (el estilete, normalmente de 5–20 mm de diámetro) empuja la chapa hacia abajo unos 0,2–1 mm. Una máquina CNC (una máquina herramienta controlada por ordenador) o un robot industrial la sujeta y la mueve.
Traza un contorno. El software corta el modelo 3D en niveles, como las capas de una impresión 3D, y la herramienta sigue un nivel. Solo un pequeño parche bajo la punta se dobla y se estira cada vez, así que las fuerzas son bajas; el aceite o la grasa reducen la fricción.
Baja un escalón y repite. Vuelta tras vuelta, a menudo como una espiral continua, la pieza se va haciendo más profunda. La pared se estira y se adelgaza: una pared inclinada 60° respecto a la horizontal acaba con aproximadamente la mitad del espesor de la chapa original.
Libera y recorta. La pieza se suelta y se corta el borde plano (la brida). El metal recupera algo de su forma (vuelve en parte hacia su forma anterior), así que puede seguir una pasada de corrección medida o un tratamiento térmico.

Datos clave

Materiales: Chapa de aluminio, acero, acero inoxidable y titanio, normalmente de unos 0,5–2 mm de espesor; algunas chapas de plástico
Piezas típicas: Paneles de carrocería de prototipo, cubiertas y carcasas, placas médicas a medida, paneles artísticos y de fachada
Tamaño de pieza: Desde el tamaño de la palma de la mano hasta unos 2 m de ancho, fijado por el área de trabajo de la máquina
Precisión: Unos ±0,5–1 mm tal como se conforma; unas pocas décimas de milímetro con pasadas de corrección medidas
Acabado superficial: Finas marcas de herramienta en espiral en el lado de la herramienta; el otro lado es más liso
Tamaño de lote adecuado: Desde piezas únicas hasta unos pocos cientos de piezas
Coste de utillaje y máquina: Sin matriz, y el estilete es barato; la máquina (fresadora CNC, célula robotizada o conformadora dedicada) cuesta de decenas a cientos de miles de dólares
Velocidad: Lento: de minutos a unas pocas horas por pieza, según el tamaño y la altura del escalón

Ventajas y límites

Ventajas

Sin matriz: un cambio de diseño es solo un programa nuevo
Fuerzas pequeñas, así que bastan máquinas modestas
El metal a menudo se estira más que en el estampado antes de agrietarse
Ideal para piezas únicas, prototipos y ajustes a medida

Límites

Lento: de minutos a horas por pieza, frente a segundos en una prensa
Las paredes empinadas (más de unos 60–70°) se agrietan o necesitan varias pasadas
Las paredes se adelgazan, y la precisión es menor que con una matriz
Marcas visibles de la trayectoria de la herramienta en un lado

Dónde se usa

AutomociónPaneles de carrocería de prototipo, piezas de baja serie y de restauración
AeroespacialRevestimientos, conductos y soportes de prototipo en lotes pequeños
MedicinaPlacas de cráneo a medida del paciente (implantes craneales) de titanio
Arquitectura y diseñoPaneles de fachada, lámparas y piezas de arte
Talleres de encargoSeries cortas de cubiertas y carcasas sin pagar una matriz

Cómo reconocerlo

Finos anillos concéntricos o una espiral de marcas de herramienta en el interior (el lado de la herramienta), un poco como los surcos de un disco de vinilo.
Paredes suavemente inclinadas que son más finas que el borde plano que las rodea.
Esquinas interiores redondeadas aproximadamente al radio de la punta de la herramienta, nunca vivas.
Una brida plana o un borde recortado donde se sujetó la chapa.

Compáralo con

Estampado y embutición profunda4.2una matriz a medida forma toda la pieza en aproximadamente un segundo, pero la matriz es cara y lenta de hacer.Repujado en torno4.3también una herramienta que presiona una chapa poco a poco, pero la chapa gira sobre una forma, así que las piezas deben ser redondas.Hidroconformado4.5la presión de un fluido empuja la chapa contra una matriz; el ISF no necesita matriz alguna.

Míralo

Eurecat · Una máquina de investigación convirtiendo una chapa plana en una cáscara, vuelta a vuelta

NotStockPhoto · Una visita y una demostración de una máquina dedicada de conformado digital de chapa

Evology Manufacturing · Cómo un taller de encargo usa el proceso para piezas reales de clientes

이찬환 · La variante de dos puntos, en la que la chapa se conforma sobre un apoyo parcial

Ver fotos reales

Wikipedia: Conformado incremental de chapa — visión general del principio y sus variantes; sobre todo texto
Búsqueda de fotos en Wikimedia Commons

Recuerda

Una pequeña herramienta redonda sustituye a la matriz: la forma de la pieza vive en un programa, no en acero.
La chapa se conforma un contorno poco profundo cada vez, así que es lento pero muy flexible.
Las paredes se adelgazan cuanto más empinadas son; unos 60–70° es el límite práctico en una sola pasada.