Operaciones de grabado híbrido Bisagra en texturizado láser

Según el presidente de St. Paul Engraving Inc., John Seiberlich, los talleres necesitan capacidades de texturizado láser de cinco ejes y químicas para generar patrones que alguna vez se consideraron inalcanzables y competir efectivamente en el mercado actual.

Este enfoque híbrido permite que el taller con sede en Stacy, Minnesota, genere patrones de forma más rápida y rentable que sus competidores. Mediante el uso de un proceso químico y láser en conjunto, el taller puede crear patrones intrincados y complejos y optimizar sus operaciones de grabado químico.

El proceso comienza con el desarrollo del patrón necesario para la aplicación con láseres de cinco ejes, seguido de técnicas de grabado químico. Esto permite aplicar patrones a geometrías complejas con precisión y resultados repetibles.

St. Paul Engraving agregó tecnología láser de cinco ejes a medida que las necesidades de aplicación del cliente se volvieron más complicadas. Los láseres permiten que el taller mantenga tolerancias extremadamente estrictas, así como una repetibilidad exacta del patrón, según Seiberlich. La tecnología láser de cinco ejes ha permitido a St. Paul Engraving ampliar su base de clientes, ya que el taller ahora puede generar detalles de patrones de hasta 0,0015" [0,038 mm] de tamaño y letras tan pequeñas como 0,007" [0,18 mm] de alto, todo el hasta texturas que cubren el techo de un cuatriciclo.

"En lo que a nosotros respecta, el láser y los procesos químicos no compiten entre sí", dijo Seiberlich. "La única vez que necesitamos el grabado químico es cuando una característica de la pieza está en el camino e impide que el rayo láser alcance la superficie de destino. Si no puede alcanzarlo, no puede texturizarlo con láser. Aparte de eso, es nuestro proceso de elección".

Los sistemas de texturizado láser de St. Paul Engraving incluyen LASER P 1000, LASER P 1200 y LASER S 600, todos de GF Machining Solutions Management SA de Suiza, con sede en EE. UU. en Lincolnshire, Ill. La LASER S 600: la máquina más reciente del taller —cuenta con fuentes de láser Flexipulse dobles con un cambiador de enfoque Z que permite mejorar los acabados de la superficie y reduce el tiempo de mecanizado hasta en un 40 por ciento dependiendo de las aplicaciones individuales, dijo la compañía.

La tecnología Flexipulse, combinada con fuentes duales, permite el ajuste de la duración del pulso de cuatro a 200 nanosegundos y la capacidad de cambiar entre una fuente de 100 y 30 W. Esto permite la capacidad de mejorar el acabado de la superficie y completar múltiples aplicaciones con una configuración en una máquina, señaló GF Machining. Las fuentes Flexipulse también pueden adaptarse a varios materiales, incluidos acero, aluminio, grafito, cobre, cerámica, vidrio, zafiro y polímeros.

Al utilizar la tecnología Flexipulse, St. Paul Engraving puede alargar o acortar el ancho del pulso del haz para obtener más energía utilizable, menos quemaduras, mejores acabados superficiales, tasas de eliminación más rápidas y una reducción general en el tiempo de producción.

El LASER S 600 y LASER P 1000 del taller trabajan juntos en una celda WorkPartner 1+ System 3R. El robot de la celda puede cargar palets Dynafix grandes en la LASER P 1000 y palets Macro más ligeros tanto en la P 1000 como en la S 600, con una capacidad total de 10 palets Dynafix y 90 Macro.

St. Paul Engraving comenzó con un simple cambio de paletas en su LASER P 1000, pero pronto se dio cuenta de la necesidad de expandir las capacidades de producción, lo que impulsó la configuración de la celda de dos máquinas, explicó el vicepresidente Bryan O'Neill. Como resultado, el taller puede proporcionar a los clientes una producción continua las 24 horas del día, los 7 días de la semana, lo que permite ejecutar la configuración de múltiples piezas y trabajos al mismo tiempo. Con la configuración correcta de las piezas, pueden ejecutar varios trabajos en un palé y luego cargar varios palés en la máquina para trabajos de producción de gran volumen.

"Aunque podemos combinar láseres con nuestro grabado químico, algunos patrones solo se pueden producir con láser, incluidos patrones detallados para la osteointegración en componentes médicos pequeños, como implantes de tornillos de titanio", dijo O'Neill. "Debido a que es difícil controlar el ácido que se usa en el grabado químico, el proceso también implica restricciones de material, además de las relacionadas con el tamaño, la profundidad del patrón y los detalles".

O'Neill también señaló que debido a que St. Paul Engraving puede generar rápidamente patrones únicos que el grabado químico no podría lograr, más de sus clientes están superando los límites en términos de diseño de productos. En muchos casos, estos patrones son marcas registradas o logotipos que St. Paul Engraving puede reproducir consistentemente usando texturizado láser de cinco ejes.

St. Paul Engraving completa alrededor de 2000 proyectos por año, sirviendo a los mercados médico, de bienes de consumo, armas de fuego, embalaje, automotriz, vehículos recreativos y equipo pesado. Se especializa en el marcado, grabado y texturizado de piezas en superficies de herramientas de moldes y componentes individuales. Los volúmenes de trabajo pueden variar de una parte a miles.

La capacidad de procesamiento de tamaño de pieza del taller se inclina hacia piezas más pequeñas y críticas y áreas de superficie con tolerancias más estrictas. Los patrones en sí mismos no requieren tolerancias estrictas, solo la capacidad de aplicarlos a áreas muy pequeñas y precisas, como un patrón de hoyuelos para la difusión de luz en los faros de los automóviles.

"Los tiempos de ejecución parciales en las máquinas láser pueden variar de minutos a días, pero lo más típico es de una a ocho horas", dijo O'Neill. "Con el grabado químico, es una compensación. En una pieza del tamaño de una moneda de 25 centavos, el texturizado con láser será más rápido que el grabado químico. A medida que las superficies de las piezas se vuelven más expansivas, el grabado químico puede llevar menos tiempo, pero el proceso implica mucho más mano de obra en términos de preparación", continuó. "Además, la duración de la exposición a la pieza controla la profundidad con el grabado químico, mientras que la velocidad de barrido y los ajustes de potencia controlan la profundidad con mucha más precisión con un láser".

St. Paul Engraving comenzó a funcionar cuando se introdujeron los primeros láseres de cinco ejes, gracias a inversiones anteriores en tecnología láser para grabar logotipos, textos y áreas de textura pequeña hace más de 20 años. Las fuentes de láser reales no han cambiado drásticamente a lo largo de los años, pero las capacidades de la máquina y el software sí lo han hecho, según O'Neill. "La máquina LASER de GF Machining Solutions y el software de cinco ejes facilitaron la implementación de nuestro conocimiento existente de los láseres y el proceso de texturizado para programar y lograr texturas complejas", dijo O'Neill.

"Básicamente, el software nos permite tomar una textura en escala de grises, luego aplicarla a una malla, renderizar el patrón y colocarlo digitalmente en la superficie de la pieza", explicó. "En el software, 'aplanamos' la superficie que será texturizada, creamos el patrón y luego el programa coloca la malla aplanada y la envuelve sobre la superficie de la pieza. Con el grabado químico, tendríamos que colocar los patrones juntos y luego retoque las costuras. Sin embargo, el software de la máquina láser es perfecto para envolver el patrón sin problemas alrededor de cualquier forma geométrica".

El éxito de St. Paul Engraving ha llevado a un crecimiento anual de entre el 10 y el 20 por ciento en los últimos años. Sin embargo, para garantizar la eficiencia, el taller se esfuerza por mantener la expansión a un ritmo manejable.

"Una cosa es salir y obtener el trabajo, pero no aporta ningún valor si no podemos completarlo a tiempo", reconoció Seiberlich. "Una de las razones de esto es que encontrar mano de obra calificada es difícil. Afortunadamente, sin embargo, nuestras máquinas de texturizado láser nos permiten automatizar el proceso, mientras que el grabado químico requiere mucha mano de obra calificada. Por lo tanto, los láseres nos permiten hacer más trabajo con nuestras máquinas existentes". Al mismo tiempo, evaluamos constantemente la capacidad de nuestra máquina y, si necesitamos más en el futuro, invertiremos en sistemas láser adicionales, tanto grandes como pequeños", concluyó.

"Dondequiera que nos lleve el trabajo, confiamos en la tecnología de GF Machining Solutions".

Para obtener información sobre St Paul Engraving, visite stpaulengraving.com o llame al 651-462-9356. Para obtener información sobre GF Machining, visite gfms.com/com/en.html o llame al 201-555-0123.

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