Grabado químico: ¡Lo que tus competidores no quieren que sepas!

Introducción

Los fabricantes de equipos originales tienen a su disposición numerosas tecnologías de corte de metales. Muchas de ellas tienen una aplicación muy especializada, por lo que a menudo no son capaces de procesar una gama suficientemente amplia de materiales ni de ofrecer la exactitud y precisión que exigen cada vez más los sectores de ingeniería de alta tecnología.

Al comparar tecnologías capaces de producir piezas metálicas de «precisión», el abanico de opciones se reduce, y las técnicas más destacadas son, según el consenso general, el estampado, el punzonado, el corte por láser y, en menor medida, el grabado químico.

En el contexto de estas alternativas, las características únicas del grabado químico superan muchos de los problemas asociados a las tecnologías tradicionales de corte de metales y, por ello, en algunos casos, cuando se busca una solución rentable para la fabricación de piezas metálicas de precisión, el grabado es la única opción viable.

Empecemos por el diseño

Antes de profundizar en la comparación entre el grabado químico y sus alternativas tradicionales, conviene dedicar unos minutos a echar la vista atrás al departamento de diseño.

El mejor diseño del mundo solo es válido si se puede fabricar; por lo tanto, corresponde al ingeniero de diseño garantizar que las piezas que diseña sean adecuadas para los procesos de fabricación disponibles. Por lo tanto, es justo afirmar que lo que suele limitar el nivel de innovación son las restricciones de las tecnologías de fabricación disponibles.

Entonces, ¿por qué optar por el grabado químico?

El grabado químico presenta numerosas ventajas que pueden estimular verdaderamente la innovación y «ampliar los límites» al incorporar características de producto exigentes, mejoras, complejidad y eficiencia, por lo que es importante que los ingenieros de diseño aprovechen al máximo su potencial.

A menudo, para alcanzar el máximo éxito es necesario contar con la participación de un especialista en grabado químico desde las primeras fases del proyecto. Es necesario forjar una colaboración, y no una relación de cliente-subcontratista, si se quiere aprovechar todo el potencial del grabado químico.

Entonces, ¿cuáles son las características fundamentales inherentes al proceso de grabado químico que pueden aprovecharse en la fase de diseño?

El grabado químico se puede aplicar a una amplia gama de metales, en diversos espesores y calidades (normalmente inferiores a 1,5 mm), en láminas de hasta 600 x 1500 mm.

Precision Micro cuenta con más de 2.000 tipos de materiales en stock y, además, puede suministrar materiales especializados bajo pedido, así como trabajar con materiales del cliente según cada caso concreto.

Precisión: un factor clave en cualquier diseño.

Se pueden alcanzar tolerancias de grabado estándar de ±10 % del espesor del metal, con un mínimo de ±0,025 mm. Con el desarrollo, se puede lograr una mayor precisión, así como características de los componentes con dimensiones inferiores al mínimo estándar.

Los ingenieros de diseño también deben tener en cuenta la «punta» inherente que se crea durante el proceso.

Es posible controlar la cúspide de grabado y, de este modo, se pueden crear diversos perfiles que permiten fabricar bordes de corte afilados, como los que se utilizan en las cuchillas médicas, o aberturas cónicas, como las que se emplean para dirigir el flujo de fluidos en las mallas de filtración.

El grabado químico no solo se adapta perfectamente a geometrías complejas, sino que también ofrece a los ingenieros de diseño una enorme flexibilidad, lo que facilita el ajuste de los diseños hasta el momento de la fabricación gracias al uso de herramientas digitales —¡sobre las que hablaremos con más detalle a continuación!

Ventajas y análisis comparativo

El grabado químico permite obtener componentes planos y sin tensiones mediante el grabado selectivo a través de una máscara de fotorresina. Es especialmente adecuado para la fabricación de piezas de precisión, como rejillas y mallas, marcos de conexión, placas para pilas de combustible bipolares e intercambiadores de calor, resortes de precisión, arandelas y juntas, así como piezas estéticas, como los acabados interiores de los automóviles.

En comparación con las tecnologías tradicionales de fabricación de metales, presenta una serie de ventajas inherentes.

• Los metales aptos para el grabado pueden ser tanto ferrosos como no ferrosos, e incluyen aceros austeníticos y martensíticos, cobres, latones y níqueles. Se pueden procesar metales difíciles de mecanizar, como el titanio y el aluminio, así como aleaciones de alta temperatura, como el Inconel.
• El grabado químico, un proceso de mecanizado sin contacto que se realiza a temperatura ambiente, permite obtener piezas 100 % libres de rebabas y sin tensiones.
• Las herramientas para el grabado químico son digitales, por lo que no es necesario empezar a fabricar moldes de acero, que resultan caros y difíciles de adaptar. Esto significa que se pueden reproducir grandes cantidades de productos sin ningún tipo de desgaste de las herramientas, lo que garantiza que la primera pieza fabricada y la millonésima sean exactamente iguales.
• Además, dado que el utillaje es digital, se puede adaptar y modificar con gran rapidez y de forma económica, lo que resulta ideal para que el ingeniero de diseño pueda retocar los diseños hasta el último momento, pero también lo hace perfecto tanto para la fabricación de prototipos como para series de producción a gran escala.

La rentabilidad y la adaptabilidad de las herramientas para el grabado químico constituyen un factor clave que fomenta la libertad de diseño, junto con la capacidad de fabricar productos que podrían parecer imposibles de realizar.

Esta tecnología no presenta barreras de entrada. El coste de crear prototipos es bajo, y se pueden producir diseños complejos en cuestión de días, con la posibilidad de realizar iteraciones de diseño en tan solo unas horas.

Complejidad sin coste

En la mayoría de los casos, cuando se recurre al estampado, la complejidad de las piezas aumenta los costes, ya sea en aplicaciones de bajo, medio o alto volumen. La complejidad de un producto implica la necesidad de un molde complejo, y un utillaje complejo conlleva un aumento de los costes, un mayor riesgo de averías en el utillaje y plazos de entrega más largos para obtener un resultado satisfactorio.

El grabado químico no se ve afectado por el nivel de complejidad del utillaje. No importa, en términos de costes o plazos de entrega, cuán compleja sea la geometría de la pieza y, por lo tanto, la complejidad del utillaje digital.

El grabado químico también permite obtener detalles más precisos que el estampado, y todo ello con una degradación y deformación mínimas, si es que las hay, del metal que se procesa. Los índices de defectuosidad son ínfimos y, a diferencia del proceso de estampado, todas las piezas producidas son absolutamente planas, lo cual resulta fundamental en algunas aplicaciones.

El «punto óptimo» se encuentra en la fabricación de piezas complejas en series de producción pequeñas o medianas. En series de volumen extremadamente elevado, en las que el gasto en utillaje resulta justificable y los diseños no son excesivamente complejos, el estampado suele ser un proceso más económico.

Conclusión

Las ventajas del grabado químico son su bajo coste, su alta velocidad, su flexibilidad, su idoneidad para diseños complejos y su capacidad para producir componentes sin rebabas, cuyas propiedades no se ven alteradas por el calor ni por las tensiones.

Los plazos de entrega habituales para la tecnología de grabado químico rondan las dos semanas laborables, y este plazo puede acortarse aún más en caso de urgencia. En el caso del estampado, solo el diseño, la fabricación y la puesta a punto de una herramienta pueden llevar meses.

Sin embargo, quizá lo más importante sean las posibilidades que se abren a los ingenieros de diseño para innovar mediante el uso de esta tecnología de procesamiento de metales, tan versátil y rentable.