Grabado químico de piezas de precisión para aplicaciones críticas para la seguridad

En lo que respecta a la fabricación de piezas metálicas complejas con numerosas características para aplicaciones críticas para la seguridad, los fabricantes recurren cada vez más al grabado químico en lugar de otras tecnologías de fabricación de metales más tradicionales.

¡La pregunta es por qué!

El mecanizado de metales, cuando se busca una precisión repetible, no es apto para los pusilánimes. Especialmente en aplicaciones en las que la seguridad es fundamental, es de vital importancia que, sea cual sea el proceso de fabricación elegido, este no altere ni comprometa las propiedades del metal que se está mecanizando.

Es precisamente en este ámbito donde muchas tecnologías de procesamiento de metales no dan la talla. Por ejemplo, el punzonado, el estampado y el corte por láser o por chorro de agua provocan tensiones importantes y un deterioro del metal que se está trabajando; además, cuando el metal se vuelve más fino, la deformación por calor y el deshilachamiento del material son problemas habituales.

Como proceso de fabricación, el grabado químico presenta una característica fundamental en lo que respecta a la integridad de las piezas, y es que, durante el proceso de producción, no afecta ni degrada las propiedades del material.

Las rebabas y los cortes irregulares propios de las tecnologías más tradicionales de procesamiento de metales también se eliminan al utilizar el grabado fotoquímico, que además resulta muy adecuado para productos con formas y características poco habituales. La naturaleza del proceso hace que la complejidad de los detalles no suponga ningún problema y, en muchos casos, el grabado químico es el único proceso de fabricación capaz de adaptarse a determinadas geometrías de las piezas.

Además, aunque el grabado químico se puede aplicar a chapas metálicas de distintos espesores, también es posible utilizarlo en chapas ultradelgadas, incluso en láminas de tan solo 10 micras.

Más allá de las ventajas del proceso en cuanto al acabado de las piezas metálicas resultantes, el grabado químico también se caracteriza por su rentabilidad y versatilidad en la fase de fabricación de utillaje. El utillaje para el grabado químico es digital y, por lo tanto, considerablemente más económico que el utillaje necesario para otras tecnologías de fabricación de metales. Esto significa que las múltiples iteraciones de diseño y los consiguientes cambios en el utillaje para garantizar la integridad de la pieza fabricada no suponen un problema significativo en el caso del grabado químico.

Precision Micro ha participado en numerosos proyectos de fabricación en los que las piezas y los componentes producidos se destinan a aplicaciones críticas para la seguridad. Me vienen a la mente un par de casos prácticos recientes: uno en el sector de los dispositivos médicos y otro en el sector aeroespacial, en los que se exigía una integridad y un rendimiento absolutos de las piezas.

En el ámbito de la tecnología de diagnóstico de vanguardia, Precision Micro colaboró con Highland Biosciences para fabricar lo que se denominó biosensores en miniatura tipo «diapasón», compuestos por tres púas de acero inoxidable diseñadas mediante microingeniería, que resuenan miles de veces por segundo, detectando cambios microscópicos en el espesor de la película, la densidad y la viscosidad de las muestras líquidas, y convirtiendo la detección de toxinas bacterianas en señales electrónicas.

El ciclo de innovación de los biosensores era muy ajustado, y además era fundamental que las propiedades de los materiales no se vieran afectadas durante la fabricación, lo que descartaba el estampado y el corte por láser, pero permitía aprovechar las ventajas del grabado químico. Dado que cada biosensor fabricado requería una superficie perfectamente limpia para garantizar una adhesión uniforme del recubrimiento superficial, Precision Micro desarrolló un proceso de limpieza posterior específico, respaldado por una inspección óptica 100 % automatizada.

Para Highland Biosciences, era fundamental poder recibir componentes precisos y limpios que requirieran un procesamiento posterior mínimo. Los biosensores constituyen una parte esencial del microviscosímetro de la empresa y, por ello, no cabía ningún tipo de concesión. La experiencia de Precision Micro en el grabado químico y su innovación a la hora de perfeccionar el proceso de producción fueron fundamentales para el éxito del proyecto; además, por su labor en este ámbito, la empresa recibió un reconocimiento del Technology Strategy Board del Reino Unido.

Si bien es evidente que los productos médicos revisten una importancia crucial para la seguridad y que el requisito de una tasa de fallos nula es primordial, otro proyecto en el ámbito de la fabricación de satélites también pone de relieve la necesidad de que los fabricantes de equipos originales elijan cuidadosamente su proceso de fabricación.

Precision Micro colaboró con un desarrollador y fabricante líder de equipos criogénicos especializados en el diseño de una junta flexible de seguridad crítica destinada a un enfriador criogénico de satélites. El cliente necesitaba un proceso de fabricación rentable, fiable y rápido para sus juntas flexibles, que iban a utilizarse en el entorno «extremo» por excelencia: ¡el espacio! Estas juntas debían funcionar según lo previsto durante largos periodos de tiempo. ¡El fallo no era una opción! Al fin y al cabo, si un componente falla en el espacio, no hay posibilidad de sustituirlo.

El cliente barajó el mecanizado y el cableado antes de optar por el grabado químico como tecnología de producción, pero ambas técnicas dejaban pequeñas rebabas en las piezas y capas de recubrimiento que podían comprometer el rendimiento. Como ya se ha mencionado, el grabado químico se caracteriza por no provocar tensiones en el material que se trabaja y por no dejar rebabas.

Aunque el coste es una preocupación constante a la hora de evaluar tecnologías de fabricación alternativas, en la fabricación de piezas especializadas y de alta criticidad, como las articulaciones flexibles para aplicaciones satelitales, su importancia se ve igualada por la elección y el uso de un proceso que garantice la precisión, la repetibilidad y el cumplimiento de tolerancias extremadamente exigentes, así como el mantenimiento de la integridad del material. Para el cliente era fundamental que se eliminaran los posibles puntos de fractura en el grano, y esto solo se podía lograr con la consistencia requerida mediante el uso del grabado químico y la experiencia de Precision Micro.

Estos son solo dos ejemplos de la amplia gama de proyectos que Precision Micro lleva a cabo en la fabricación de componentes críticos para la seguridad. El grabado fotoquímico se adapta perfectamente a este tipo de aplicaciones, que requieren piezas pequeñas, precisas, complejas y con gran cantidad de detalles, sin rebabas y sin los cambios en el metal relacionados con la tensión que pueden producirse al utilizar tecnologías alternativas de conformado de metales. El uso de herramientas digitales en el grabado químico también garantiza que las múltiples iteraciones de herramientas —que a menudo son necesarias para perfeccionar la naturaleza precisa de estas piezas metálicas tan intrincadas— no resulten costosas en términos de tiempo o dinero.

Todos estos factores, en conjunto, hacen que el grabado químico sea el proceso de fabricación preferido para aplicaciones especialmente críticas y exigentes, en las que la seguridad es fundamental.