La elección del método de herramientas adecuado depende de su presupuesto, complejidad de la pieza, tipo de material, volumen de producción y cronograma. A partir de este artículo comprenderá fácilmente la diferencia clave entre herramientas duras y blandas. Puede elegir el mejor método de herramientas para sus procesos de fabricación después de comprender las limitaciones y fortalezas de los métodos de herramientas duras y blandas.

¿Qué son las herramientas en la fabricación?

En el proceso de fabricación, el método de herramientas se refiere al proceso de desarrollar un diseño y luego producir herramientas, accesorios, moldes y troqueles precisos para la producción de piezas. Estas herramientas precisas y flexibles se fabrican para convertir la materia prima en el producto deseado mediante moldeo, corte y formación.

Herramientas blandas

Las herramientas blandas, también conocidas como herramientas flexibles, están formadas a partir de materiales blandos y dúctiles como aluminio, silicio, fibra de vidrio y fibra de carbono. Los patrones maestros se utilizan para procesar herramientas blandas en lugar de mecanizar metales. Para la producción de bajo volumen, las herramientas blandas también actúan como prototipo. Las herramientas blandas ofrecen durabilidad a largo plazo, son herramientas flexibles y rentables.

¿Qué es un ejemplo de herramienta suave?

Las herramientas blandas para procesos de fabricación incluyen moldes de silicio, fibra de carbono y fibra de vidrio, así como moldes de aluminio diseñados para procedimientos de moldeo por inyección y fundición de uretano [4].

El molde de aluminio para moldeo por inyección es un ejemplo de utillaje blando.

Herramientas duras

El utillaje duro se refiere a moldes de material duro y duradero para el proceso de fabricación. Los materiales duros para herramientas implican acero o aleaciones de níquel. Estas herramientas son herramientas de bajo costo que pueden producir grandes piezas sin reemplazo ni mantenimiento. Estos métodos de herramientas duras sufren menos desgaste y producen una producción de piezas críticas, consistentes y duraderas.

Ejemplos de herramientas duras

• Moldes de acero y aleaciones de níquel desarrollados para moldeo por inyección.
• Molde multicavidades.
• Los moldes de materiales duros pueden someterse a altas temperaturas para procesar materiales como PEEK y PEL [5].

Moldeo por inyección de acero.

Vídeo de YouTube sobre herramientas blandas frente a herramientas duras.

www.youtube.com/watch?v=7n1T3zDHmG4&pp=ygUcc29mdCB0b29saW5nIHZzIGhhcmQgdG9vbGluZw%3D%3D

Materiales de herramientas blandas: abrazando la flexibilidad y la versatilidad

Los materiales blandos ofrecen herramientas flexibles y brindan versatilidad en la producción de piezas. Los materiales blandos para herramientas facilitan el trabajo en comparación con los materiales duros y son herramientas rentables. Las herramientas de materiales blandos incluyen aluminio, caucho, silicona y poliuretano.

Silicona

Los moldes de fundición de uretano se desarrollan a partir de silicona. La silicona es mejor conocida por su capacidad para adaptarse a formas complejas y su facilidad de fabricación. Tiene buena resistencia al desgarro y funciona bien a altas temperaturas.

Caucho

Los cauchos permiten herramientas de precisión y herramientas flexibles. Los cauchos pueden variar para diferentes niveles de dureza. Los cauchos ofrecen buena elasticidad y resistencia al desgarro. Los moldes de caucho se consideran buenos para fundir materiales como diferentes resinas, yesos y hormigón.

Molde de goma.

Poliuretano

Debido a sus buenas propiedades mecánicas, el poliuretano se utiliza ampliamente en la producción de piezas industriales de aplicaciones automotrices y aeroespaciales. El poliuretano se utiliza como herramientas blandas debido a su resistencia a la abrasión y dureza. El poliuretano puede replicar detalles finos y complejos fácilmente.

Molde de poliuretano.

Aplicaciones de herramientas blandas

Las herramientas blandas se consideran buenas para amplias aplicaciones debido a su rentabilidad, mayor producción de piezas y facilidad de fabricación. A continuación se analizan algunas aplicaciones importantes de las herramientas blandas en los procesos de fabricación.

prototipado

Soft utillaje en el rápido proceso de fabricación de moldes y piezas lo que hace que su uso sea extensivo. Las herramientas blandas permiten a los ingenieros probar fácilmente la funcionalidad del diseño y modificarla si es necesario a un bajo costo y de manera efectiva en comparación con las herramientas duras.

Producción de bajo volumen

La producción de piezas de bajo volumen es fácil gracias a las herramientas blandas, donde los fabricantes producen pequeños lotes de piezas efectivas y rentables. Los materiales de este método de herramientas se pueden utilizar durante mucho tiempo sin necesidad de reemplazo.

Vídeo de YouTube sobre herramientas de producción de bajo volumen.

www.youtube.com/watch?v=LPx4nPWVOnQ&t=32s&pp=ygUcc29mdCB0b29saW5nIHZzIGhhcmQgdG9vbGluZw%3D%3D

Socavaciones

Las piezas geométricas complejas que tienen socavados pueden requerir manipulación y material especiales. Los materiales blandos para herramientas, como el silicio y los cauchos, son flexibles y permiten que la muestra se enfríe eficazmente sin agrietarse. Este método de herramientas también permite una fácil extracción de la muestra después de la preparación.

Ventajas de las herramientas blandas

Las herramientas blandas permiten utilizar herramientas flexibles, precisas y de precio razonable. En situaciones donde la velocidad, los elementos cruciales, la adaptabilidad y la rentabilidad son primordiales, las herramientas blandas desempeñan un papel particularmente importante. Para el proceso de fabricación de piezas grandes o lotes pequeños, las herramientas blandas son cruciales porque tienen tiempos de respuesta rápidos y son flexibles.

Rentabilidad

El caucho, la silicona y el poliuretano son menos costosos en comparación con otros materiales duros.

Flexibilidad

La consideración clave presente en las herramientas blandas es la flexibilidad y la evolución del diseño dinámico. La flexibilidad de las herramientas blandas permite la facilidad de fabricación del diseño y luego la modificación del diseño también es sencilla.

Tiempos de respuesta rápidos

La respuesta rápida, los prototipos rápidos y la iteración rápida son las claves importantes para los proyectos en el mercado. La rápida capacidad de respuesta hace que todo lo anterior sea fácil para las herramientas blandas.

Limitaciones de las herramientas blandas

Aunque con ventajas se deben considerar las limitaciones de las herramientas blandas. Las limitaciones incluyen una estabilidad de dimensiones menos precisa, no soportar rigores de producción de mayor volumen y ser menos duradero. Todas las limitaciones se analizan a continuación.

Puede exhibir tolerancias dimensionales menos precisas en comparación con las herramientas duras.

Los materiales blandos para herramientas son flexibles y causan una tolerancia de dimensiones pequeñas en comparación con los materiales duros para herramientas.

Es posible que los materiales blandos no resistan los rigores de la producción de gran volumen

Algunos materiales blandos para herramientas, como el aluminio y la fibra de vidrio, no son buenos para la producción de piezas grandes porque no tienen suficiente resistencia al desgarro y al desgaste.

Durabilidad limitada

Los materiales de herramientas blandos en el proceso de fabricación se utilizan para producir 100 o 1000 piezas únicamente. La menor durabilidad del material blando reduce su vida útil en comparación con el material de herramientas duro.

Materiales de herramientas duras: abrazando la resistencia y la precisión

El alto rendimiento y la durabilidad de los materiales duros para herramientas permiten un trabajo eficaz como troqueles, moldes y otras herramientas de fabricación. Estos materiales para herramientas permiten herramientas de precisión, producción de gran volumen y resultados repetibles.

Acero

Se utilizan diferentes grados de acero como material duro para herramientas, incluidos acero inoxidable, acero para herramientas, acero aleado y otros. El acero es un buen material para herramientas porque tiene buena resistencia al desgaste, propiedades térmicas y dureza. Los aceros pueden producir millones de piezas.

Aluminio:

El aluminio es más blando y ligero que el acero, lo que facilita su instalación y manipulación. No es tan bueno como el acero en una producción de gran volumen, pero el acero puede producir una producción de gran volumen.

Carburo

El compuesto de cobalto y carburo de tungsteno se conoce como carburo. Es un material muy duro que ayuda a cortar y mecanizar materiales duros. El carburo se considera ideal para mecanizar debido a su alta durabilidad y excelente resistencia al desgaste.

Herramientas duras de carburo de diferentes formas. s

Aplicaciones de herramientas duras

El proceso de fabricación requiere herramientas duras, cuando las herramientas blandas alcanzan sus limitaciones, pasamos a las herramientas duras. Las herramientas duras proporcionan alta durabilidad, tolerancia estricta, geometría compleja y producción de alto volumen. Los discutiremos a continuación.

Producción de alto volumen

Se pueden producir grandes cantidades de piezas de forma precisa y constante.

Tolerancias ajustadas

Geometría compleja con alta tolerancia dimensional.

Geometrías complejas

Se pueden diseñar y procesar fácilmente geometrías complejas con características intrincadas.

Ventajas de las herramientas duras

Las herramientas duras proporcionan un plazo de entrega más largo y costos iniciales más altos en comparación con las herramientas blandas. Las herramientas duras proporcionan precisión de dimensiones, durabilidad y producción de gran volumen, que se analizan a continuación. Comparando las ventajas y limitaciones de las herramientas duras versus las herramientas blandas en el proceso de fabricación, elegiremos la que mejor se adapte a nosotros.

Precisión dimensional

La precisión de las dimensiones es proporcionada por la dureza y la resistencia excepcional del material duro para herramientas.

Durabilidad

La alta durabilidad del material duro para herramientas permite una gran producción de piezas.

Producción de alto volumen

La alta durabilidad y la excelente resistencia al desgaste permiten que los materiales duros para herramientas produzcan millones de piezas durante su vida útil, lo que los convierte en herramientas de bajo costo con producción de gran volumen.

Limitaciones de las herramientas duras

La limitación de las herramientas duras nos impide elegir herramientas duras. Las principales limitaciones de las herramientas duras son los altos costos iniciales y los plazos de entrega más largos, que se analizan a continuación.

Costos iniciales altos

Las herramientas duras tienen un costo inicial más alto que las herramientas blandas debido a factores que incluyen el material, la configuración, la producción y el diseño.

Plazos de entrega más largos

Las herramientas duras implican un tiempo de entrega más largo para el diseño y el procesamiento en comparación con las herramientas blandas. También implica posprocesamiento como tratamientos térmicos.

¿Cuál es la diferencia entre herramientas duras y blandas?

Consideraciones de costos: desglose de los costos de herramientas blandas frente a los de herramientas duras

El costo inicial de las herramientas blandas es menor en comparación con el de las herramientas duras, razón por la cual se analiza a continuación. El costo de mantenimiento de las herramientas blandas es alto en comparación con el de las herramientas duras, que también se analiza a continuación.

Costos de Inversión Inicial

Los materiales duros para herramientas, como el acero al aluminio y el carburo, y su mecanizado son costosos en comparación con los materiales blandos para herramientas, incluidos el poliuretano, el silicio y el caucho.

Costos de mantenimiento continuo

La silicona, el caucho y el poliuretano son flexibles y menos duraderos, por lo que sólo sirven para entre 100 y 1000 piezas durante su vida útil. La sustitución y mantenimiento de dicho material es elevado en comparación con los materiales duros que son más duraderos y tienen una excelente resistencia al desgaste.

Un marco para la toma de decisiones: selección del método de herramientas adecuado

Siempre hay algunas consideraciones que debemos tener en cuenta al seleccionar el método de herramientas preciso. A continuación se analizan algunos factores que ilustran cuál es mejor entre herramientas blandas y herramientas duras.

Volumen de producción

Las herramientas duras tienen una excelente resistencia al desgaste y son duraderas, por eso muestran un alto volumen de producción.

Presupuesto

La inversión inicial en herramientas duras es alta, pero para la producción en masa y a largo plazo, las herramientas duras son rentables. Si bien la inversión inicial en herramientas blandas es baja, el mantenimiento es alto.

Complejidad de la Pieza:

Las herramientas duras dificultan la generación de geometrías complicadas, pero las herramientas blandas, con su flexibilidad y simplicidad de fabricación, pueden producir piezas complejas con facilidad.

Tolerancias deseadas

La flexibilidad y la menor durabilidad del material de herramientas blandas hacen que su tolerancia dimensional sea menor en comparación con las herramientas duras.

Requisitos de tiempo de entrega

El requisito de tiempo de entrega es alto para las herramientas duras porque requiere más tiempo para el procesamiento, los tratamientos térmicos y el diseño.

Preguntas Frecuentes

Herramientas blandas de chapa metálica frente a herramientas duras

El mecanizado blando de chapa metálica es sencillo, produce un volumen reducido, es rentable y bueno para prototipos, pero se desgasta fácilmente y es menos preciso. Las herramientas duras implican grandes costos iniciales, un mecanizado difícil y un gran tiempo de producción, pero brindan dimensiones precisas, excelente estabilidad dimensional y alta durabilidad.

Mecanizado CNC Herramientas blandas frente a herramientas duras

El mecanizado CNC de materiales blandos es sencillo y puede producir formas complejas fácilmente, pero se deforma o se rasga fácilmente en comparación con las herramientas duras.