Como economizar custos de usinagem para protótipos CNC

Cómo ahorrar costos de mecanizado para prototipos CNC

Costos de procesamiento – Imagen destacada

La creación rápida de prototipos es un campo bastante misterioso, conocido sólo por unos pocos diseñadores o expertos, al menos ese es el caso aquí en China.

Como gerente de proyectos de creación rápida de prototipos, a menudo me preguntan: "¿Qué es la creación de prototipos? Como muchos sabrán, un prototipo puede interpretarse como el primer producto de un nuevo diseño o como una muestra adaptada de un nuevo diseño".

¿Los costos de procesamiento son siempre altos?

Los diseñadores industriales suelen hacer prototipos para ver cómo se ve el diseño en la realidad: ¿tiene defectos el diseño? ¿Cómo encaja este diseño con otras piezas? ¿Cómo es en realidad? ¿Son correctos los materiales y dimensiones? Una pieza bien diseñada a menudo necesita ser cambiada y probada muchas veces antes de poder lanzarse al mercado como un producto completamente desarrollado.

Por lo tanto, es de conocimiento común que se debe crear un prototipo antes de gastar mucho dinero en piezas que tengan fallas y defectos importantes. Se trata de ahorrar dinero. Como fabricantes de prototipos, siempre buscamos formas de ahorrar costes de procesamiento a nuestros clientes. En este artículo hablaré de una de las muchas formas de ahorrar en costes de mecanizado a la hora de producir prototipos.

Costos de procesamiento - 01

Foto 1.1: Superficie fresada CNC de PMMA VS Superficie fresada no CNC de PMMA

Consejos para ahorrar costos de mecanizado de prototipos CNC

Este método económico no implica mecanizar (a falta de una palabra mejor) las superficies de la pieza. Generalmente podemos utilizar este método en estructuras similares a placas y, a menudo, no existen tolerancias estrictas de altura o espesor.
Como muchos ingenieros saben, el mecanizado CNC es el método más utilizado en la creación de prototipos. Si se requiere una tolerancia de espesor estricta, por ejemplo, un diseño similar a una placa de 10,22 mm, la tolerancia será de +/-0,01. Para cumplir con el requisito de tolerancia, nuestros ingenieros probablemente utilizarán un bloque de material estándar de 15 (+/-0,2) mm para fresar y reducir el espesor para que esté dentro del rango de tolerancia. Sin embargo, si la altura no tiene una tolerancia estricta, pero puede ser 10 (+/- 0,5 mm), podemos optar por no mecanizar las superficies, sino solo mecanizar las otras características importantes, lo que ahorra algunos costos y tiempo de mecanizado.

Figura 1.2: Material original del bloque de PMMA (foto tomada de internet)

Estudio de caso: Cómo ahorrar costos de mecanizado de prototipos CNC

Este es particularmente el caso cuando se mecanizan prototipos transparentes mediante CNC.

Cuando producimos prototipos transparentes, generalmente utilizamos mecanizado CNC. Disponemos de otros procesos para producir piezas transparentes, como la fundición al vacío (o fundición de uretano) y la impresión 3D. Ambos métodos tienen sus ventajas y desventajas, que no entraré en detalles en este artículo.

Para producir prototipos transparentes, la selección de materiales se limita a policarbonato o acrílico (PMMA) y el proceso se limita al mecanizado CNC. Por supuesto, el moldeo por inyección puede producir piezas transparentes de alta calidad, pero ya sea un molde de aluminio o acero, el costo inicial sería extremadamente alto, y a veces costaría millones de dólares. El tiempo de procesamiento también sería bastante largo. Por tanto, no es aconsejable realizar algunos prototipos mediante moldeo por inyección.

El mecanizado CNC es un proceso de mecanizado sustractivo en el que tomamos un bloque de material original y cincelamos el material no deseado hasta obtener la pieza deseada.

El material original del bloque de PC y PMMA es un material estándar con un cierto espesor o altura de pared, y estos materiales transparentes originales son en sí mismos transparentes (ver foto 1.2). Después de procesar la superficie de este plástico transparente, toda la pieza parece bastante borrosa y rugosa (ver foto 1.1). Para que quede claro, se deben realizar operaciones manuales de lijado y pulido.

Se sabe que el coste de mecanizar una pieza es bastante alto cuando se utiliza mano de obra en el proceso de mecanizado. Incluso en China, donde el trabajo manual no es tan caro como en la UE y EE. UU., el coste del pulido manual es comprensiblemente alto, ya que es un trabajo laborioso y que requiere mucho tiempo.

Por ejemplo, si una pieza mecanizada de PMMA necesita pulirse hasta que quede transparente (rugosidad de la superficie Ra 0,05-1 μm), nuestro equipo primero lijará con papel de lija grueso de grano 320 y luego cambiará gradualmente a papel de lija de grano 1000 para pulir la pieza.

Si es necesario pulir visualmente una pieza mecanizada de PMMA (rugosidad de la superficie Ra 0,025-0,05 μm, ver foto 1.3), nuestros empleados primero lijan con papel de lija grueso de grano 320, luego cambian gradualmente a papel de lija de grano 2000 para un lijado fino y luego pulen la pieza con la pasta de pulir hasta que quede ópticamente transparente (transparencia máxima). Este es un proceso largo y laborioso. Por lo general, un trabajador calificado tarda varios días en completar una pieza.

Incluso si el material PMMA original tiene algunos rayones o imperfecciones, pulirlo sería mucho más fácil que pulir la superficie mecanizada.

Por eso, siempre consideramos el espesor o (alto) al momento de evaluar cada proyecto. Ante proyectos cercanos al material original estándar, recomendamos no mecanizar la superficie para ahorrar costes de mecanizado (a veces una cantidad importante) si el espesor (altura) de la pieza no tiene una tolerancia estricta o el espesor no es tan importante.

Esto también se aplica a la metalurgia. El uso de material grueso estándar ahorra tiempo y costes de mecanizado. Sin embargo, generalmente no ahorra tanto dinero como el plástico transparente. Porque normalmente sólo trituramos un poco los metales o enviamos metales procesados ​​a nuestros clientes según sea necesario.

Foto 1.3: Pieza de PMMA fresada con CNC y pulida ópticamente (la zona de los “dientes” no está pulida)

Resumen

En definitiva, si necesitas producir prototipos claros y existe un material estándar cuya altura o espesor se acerca a tu pieza, optar por no mecanizar las superficies puede ser una buena forma de ahorrar costes de mecanizado.

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