Aprender sobre piezas prototipo de mecanizado CNC

3 de agosto de 2023

Cuando se trata de realizar prototipos, las dos tecnologías de fabricación que más probablemente se utilizarán son el mecanizado CNC y la impresión 3D. Cada uno tiene su propia comprensión de lo que es un prototipo y esto puede variar significativamente de una persona a otra. Para ser una palabra comúnmente utilizada por ingenieros y diseñadores, ¡es sorprendentemente ambigua! En este artículo, exploramos lo que se entiende por "prototipo" y cómo se puede utilizar el mecanizado CNC dentro del ciclo de desarrollo de productos.

Cada uno tiene su propia comprensión de lo que es un prototipo y esto puede variar significativamente de una persona a otra. Para ser una palabra comúnmente utilizada por ingenieros y diseñadores, ¡es sorprendentemente ambigua!

Descubrimos que los clientes utilizan el "prototipo" de diferentes maneras. En resumen, trabajamos con cualquiera de estas interpretaciones comunes y otras:

El mecanizado CNC puede ser ideal para producir cualquiera de los tipos de piezas anteriores. Sin necesidad de herramientas especializadas y con una amplia variedad de materiales y acabados, la versatilidad del fresado y torneado CNC se hace evidente para la creación de prototipos.

Se podría esperar que una pieza prototipo sea única, pero no siempre es así, dependiendo de su interpretación de "prototipo". Tal vez se requiera un prototipo de un producto para pruebas de usabilidad por parte de varias personas o en varios mercados geográficos. De ser así, podrían ser necesarios varios productos prototipo.

El mecanizado CNC, además de ser versátil para piezas únicas, también se presta muy bien para la producción de lotes pequeños. En particular, la precisión inherente de la tecnología significa que la repetibilidad entre piezas es excelente, lo que puede resultar muy valioso a la hora de crear prototipos.

Nuestras dos máquinas CNC más nuevas son centros de mecanizado vertical (VMC) Haas de cinco ejes, que están equipados con cambiadores automáticos de herramientas, tornillos de banco programables y robots. En consecuencia, pueden mecanizar piezas sin que un operario tenga que reposicionar la pieza de trabajo en el tornillo de banco, y los robots pueden cargar piezas en bruto y descargar piezas terminadas automáticamente para que las máquinas puedan producir lotes de piezas sin supervisión.

Una ventaja importante del mecanizado CNC es la amplia gama de materiales disponibles. Disponemos de stocks de aleación de aluminio 6082, acero inoxidable 304 y 316, acetal (natural y negro) y acrílico. Sin embargo, también podemos adquirir y mecanizar casi cualquier metal, aleación o plástico de ingeniería, además de compuestos como Tufnol. Si las piezas son demasiado grandes para nuestros centros de mecanizado, o si los clientes necesitan piezas mecanizadas a partir de aleaciones exóticas que requieren herramientas especializadas, subcontratamos este trabajo.

Esta elección de materiales significa que los clientes pueden tener piezas prototipo en el material que deseen. Si el prototipo es una pieza que finalmente será moldeada por inyección, podemos mecanizarla a partir del mismo tipo de plástico. Sin embargo, los clientes deben tener en cuenta que las piezas moldeadas por inyección pueden tener tensiones residuales que no estarán presentes en las piezas mecanizadas a partir de piezas sólidas.

En general, el mecanizado CNC es mucho más preciso que la impresión 3D. La excepción es la PμSL (microestereolitografía de proyección), que consigue tolerancias estrictas, detalles finos y superficies excepcionalmente lisas, pero sólo es adecuada para piezas pequeñas.

Citamos una tolerancia general de ±0,1 mm en piezas mecanizadas por CNC, en comparación con ±0,5 mm para piezas impresas en 3D. Sin embargo, la precisión inherente del mecanizado CNC significa que normalmente logramos tolerancias mucho más estrictas que ±0,1 mm. Los clientes pueden hablar con nosotros si necesitan tolerancias más finas en características críticas, ya que generalmente podemos cumplir con los requisitos si los conocemos con anticipación.

Si solo recibimos un modelo 3D (archivo paso a paso) para cotizar, entonces se considera una tolerancia general de ±0,1 mm; si luego se proporciona un dibujo, revisaremos nuestra cotización si se requieren tolerancias más finas y si se requiere un informe de inspección.

Esta precisión no sólo se logra al mecanizar piezas individuales, sino que la variabilidad entre piezas es mínima para lotes pequeños.

Al diseñar una pieza utilizando un software CAD 3D, es sencillo modificar el diseño o crear múltiples variantes de la misma pieza. El mecanizado CNC puede producir fácilmente esas mismas variantes de diseño en metal o plástico.

Un prototipo físico siempre proporciona más información que un modelo CAD. Por ejemplo, el análisis CFD (dinámica de fluidos computacional) puede predecir flujos de fluidos, pero un modelo físico proporciona datos de mayor calidad (¡fíjese en cuánto dinero gastan los equipos de Fórmula 1 en pruebas en túneles de viento!).

Otra forma de obtener información aún mayor sobre el comportamiento de un producto es hacer todo o parte del prototipo con acrílico transparente y luego pulirlo hasta darle una apariencia similar al vidrio. Esto permite ver el comportamiento del prototipo a simple vista o con vídeo de alta velocidad.

Si no es práctico fabricar un componente o conjunto completo a partir de acrílico, otra opción es mecanizar con CNC ventanas transparentes o ojos de buey para insertarlos en el prototipo, de modo que se puedan ver las áreas críticas.

Ofrecemos una gama de acabados para piezas prototipo mecanizadas por CNC, según el material, el uso previsto y el entorno operativo de la pieza. Las piezas de aleación de aluminio pueden granallarse y podemos subcontratar el anodizado transparente, negro o de color. Las piezas de acero inoxidable a menudo se granallan o se pulen a mano, o podemos subcontratar el electropulido. Las piezas de acero dulce son adecuadas para imprimación y pintura pero, previa solicitud, podemos utilizar acabados locales especializados para galvanoplastia, recubrimiento en polvo y ennegrecimiento químico.

Las piezas de plástico mecanizadas por CNC a menudo se dejan tal como se mecanizan o se les aplica un ligero granallado. Dependiendo del material, podemos imprimar y pintar piezas, o aplicar un revestimiento opaco/RFI/EMC a las superficies internas. Si es necesario, se pueden subcontratar acabados especializados como la metalización al vacío.

Sin necesidad de herramientas especializadas, el mecanizado CNC puede ser muy rápido. Nuestro servicio de mecanizado CNC exprés permite enviar piezas en tan solo tres días hábiles. No comprometemos la calidad para lograr esta entrega rápida, pero los diseños de las piezas deben cumplir ciertos criterios.

Si necesita piezas prototipo mecanizadas CNC, hable con nuestros expertos llamando al 01763 249760.