Diseño de moldes de materiales compuestos para la fabricación aditiva basada en extrusión

La fabricación aditiva mediante extrusión de materiales termoplásticos en formato pellet se está convirtiendo en una tecnología prometedora que trata de competir con tecnologías de fabricación convencionales. En este sentido, permite depositar una alta cantidad de material (kg/h), pudiendo generar preformas de moldes termoplásticos en un tiempo razonable que permita rivalizar con los precios del mecanizado de moldes metálicos de gran tamaño. Sin embargo, aún es necesario analizar sus limitaciones productivas, abordando soluciones desde el punto de vista de la selección de los materiales, el propio diseño del molde y los postprocesos necesarios para la obtención de moldes operativos para la fabricación de piezas con materiales compuestos. En concreto, dentro del Proyecto MOLDAM cofinanciado por el EIT Manufacturing, se ha seleccionado un material termoplástico reforzado con fibra de carbono (PA6/CF) en formato granza para la fabricación aditiva basada en extrusión de alta tasa de deposición. Se ha realizado una amplia campaña de ensayos del material extruido, para caracterizar sus propiedades termo-mecánicas en las direcciones de deposición y a diferentes temperaturas, basada en los requisitos de los casos de uso (sector aeronáutico y eólico). El objetivo ha sido desarrollar una metodología de diseño iterativo de moldes, en la que se utilizan herramientas avanzadas de Ingeniería asistida por ordenador (CAE), para simular y calcular el comportamiento termo-mecánico de los moldes mediante el análisis de elementos finitos (FEA), definiendo así los espesores y rellenos óptimos para garantizar la integridad estructural del molde en las condiciones de curado de las piezas en autoclave (P=7bar,Tª=180ºC).