Sociedad de Minerales, Metales y Materiales
- Según un nuevo informe de la Sociedad de Minerales, Metales y Materiales, la fabricación metamórfica, también conocida como herrería robótica, representará la tercera ola de la fabricación digital. El proceso aún está en producción.
- Eso significa que la herrería robótica podría hacerse cargo del mecanizado por control numérico por computadora (CNC) e incluso la fabricación aditiva como la próxima ola de producción digital.
- Glenn Daehn, líder del estudio y profesor de la Universidad Estatal de Ohio, dice que este proceso requiere menos tiempo y es menos costoso que otros tipos de fabricación digital.
Elon Musk cree que las "máquinas que construyen las máquinas" son, en última instancia, más importantes que lo que sea que esté fabricando. En su propio trabajo con Tesla y SpaceX, está claro por qué Musk dice esto: utiliza procesos menos costosos y más escalables para construir las piezas para naves espaciales y automóviles.
¿Ese extraño Cybertruck que amamos odiar o odiamos amar? Se ve así porque rompería las máquinas que lo hacen, de lo contrario. Debido a que utiliza acero laminado en frío 30X, en lugar de aluminio o acero estampado, no es posible estampar este tipo de material. Entonces, en cambio, se ve todo cuadrado en lugar de con curvas.
Pero en el futuro cercano, un nuevo tipo de fabricación teóricamente podría producir un Cybertruck de casi cualquier forma. Este nuevo proceso, como se describe en un informe de principios de este año por la Sociedad de Minerales, Metales y Materiales, se llama fabricación metamórfica o herrería robótica.
¿Qué es la fabricación metamórfica?
Justo después de la Segunda Guerra Mundial, las computadoras se utilizaron para controlar los procesos de fabricación por primera vez. Si bien estas computadoras de la vieja escuela tenían mucho menos poder de cómputo que incluso un iPad o una Raspberry Pi, según Glenn Daehn, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad Estatal de Ohio, permitió a los fabricantes controlar máquinas industriales de manera mucho más eficiente. Esto se conoció como fabricación controlada por computadora numérica o CNC para abreviar.
Daehn, quien también lidera el equipo para el nuevo estudio sobre herrería robótica, dijo en un video que el mecanizado CNC fue el primer tipo de fabricación digital y creación rápida de prototipos, y la impresión 3D fue la segunda ola. La tercera ola es lo que él llama "fabricación metamórfica", un proceso que toma prestado tanto del mundo de los herreros como de la robótica, que puede usar sensores para evaluar la forma y la microestructura de cada parte, mientras agrega calor a través de láseres o forma piezas con la fuerza de sus propios brazos
Este proceso probablemente reemplazará las tecnologías actuales, incluida la fabricación aditiva y el mecanizado CNC, dijo Daehn. Esto se debe en parte a que el proceso es sostenible, al uso de metales estándar sin nada cortado porque puede crear productos con propiedades más altas, y en parte porque las máquinas pueden trabajar 24/7.
"La idea es que en lugar de sumar o restar estamos cambiando la forma o cambiando las propiedades, por eso lo llamamos fabricación metamórfica", dijo Daehn.
Mecanizado
En esencia, esto es tomar una materia prima y convertirla en otra cosa. Por lo general, esto emplea materiales de perforación, perforación, aserrado, brochado o corte como aluminio, madera, cerámica, plástico o materiales compuestos.
Fundición
En la producción en masa, la fundición a menudo se usa en automóviles, lo que hace que todo el proceso sea un poco más fácil de entender. Existen múltiples tipos diferentes de fundición, que incluyen arena, troquel, centrífuga e inversión. Cada uno consiste en verter metal fundido en un molde en algún formato.
Forja
Desde piezas pequeñas hasta piezas de 700,000 libras, este proceso forma metal a través de la compresión para lograr un patrón geométrico deseado. Debido a que puede sellar grietas y agujeros de aire, este proceso crea algunas de las partes más fuertes en la fabricación y a menudo se usa en la fabricación de acero y hierro.
El proceso utilizará plastilina, básicamente arcilla de modelar para niños, como un sustituto de metal caliente. Daehn dice que es clave usar la forja de matriz abierta, lo que básicamente significa que puede crear un nuevo objeto a través de cambios incrementales, es decir, rotar, dar forma, repetir.
Imagina que tienes un material que parece una bola esférica, pero quieres que sea un cuadrado. Un robot con dos placas unidas a un brazo, una en la parte inferior y otra en la parte superior, puede apretar la esfera en un objeto que sobresalga a los lados y sea plano en la parte superior e inferior. Si se gira y luego se vuelve a apretar, eventualmente terminarás con una pieza en forma de cubo.
Entonces, sobre ese Cybertruck
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Una de las grandes ventajas de la fabricación metamórfica es su capacidad de adaptar los materiales de manera similar a como lo haría un herrero. Entonces, por ejemplo, si tiene una parte de acero que es realmente terca y se romperá si se estampa, o si no rompe el sello, el robot que trabaja en la pieza puede recalentar la pieza para que sea más maleable.
Ingrese a Cybertruck, que está construido con un material personalizado diseñado por Tesla: acero laminado en frío 30X. Si bien no conocemos la fórmula secreta que se incluye en esta combinación única de aleaciones de acero, sí sabemos que los principios básicos de la herrería robótica incluyen procesos que pueden producir productos de formas complejas. Entonces, por ejemplo, el almacén del futuro tendrá robots que pueden usar láseres para recalentar un segmento de una pieza de acero, lo que puede abrir la puerta a pequeños cambios en un trozo de metal más grande, como curvar los bordes en segmentos de un cierto vehículo cuadrado, (casi) a prueba de balas.
Según el nuevo estudio sobre fabricación metamórfica, esto crea una capacidad incomparable para controlar tanto la geometría como las propiedades locales de una pieza.
"Al igual que la fabricación aditiva, la fabricación metamórfica puede producir formas altamente complejas que son difíciles o caras para la máquina CNC o la forma de matriz", escribieron los autores. "Sin embargo, a diferencia de la fabricación aditiva, (la fabricación metamórfica) se puede utilizar para fabricar estas formas complejas a partir de una sola pieza de material deformando gradualmente, en lugar de construir, capas una sobre otra".
A su vez, se podrían producir enormes estructuras monolíticas a la vez, en lugar de unir múltiples piezas como en la soldadura o la soldadura fuerte. Eso es un gran problema, porque las articulaciones son puntos inherentemente débiles.
Aún así, todo esto es un marco teórico, y el estudio está destinado principalmente a instar a los científicos e ingenieros a avanzar en la creación de procesos que eventualmente permitan este nuevo tipo de fabricación. Todavía no hay un cronograma sobre cuándo el proceso de fabricación infantil llegará a nuestros almacenes en la vida real, pero los investigadores detrás del informe están trabajando para crear más conciencia.
Fuente: La conversación
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