La precisión y la adaptabilidad son características distintivas del prototipado CNC, y los numerosos materiales y máquinas CNC disponibles no hacen sino aumentar estas propiedades.
Sin embargo, comprender el uso del prototipado CNC y cómo puede hacerlo eficazmente es tan importante como entender los fundamentos de este procedimiento de mecanizado.
Si no está familiarizado con su funcionamiento y con la gestión eficaz de la creación de prototipos CNC para producir prototipos eficaces, puede que le resulte difícil ofrecer productos de calidad en una empresa de fabricación. Pero no se preocupe, le ofrecemos esta guía detallada sobre la creación de prototipos CNC y cuándo debe implementar este proceso de mecanizado.
¿Qué es la creación de prototipos CNC?
El mecanizado de prototipos es un procedimiento que utiliza un Máquina CNC para fabricar prototipos con rapidez. Normalmente, el lote de producción es modesto para proporcionar una réplica visual y funcional del producto final. En otras palabras, el mecanizado de prototipos determina el resultado físico de un diseño por ordenador.
Los fabricantes pueden detectar y eliminar más fácilmente los defectos de diseño con el mecanizado de prototipos antes de empezar. producción a gran escala. La eliminación de errores en esta fase de desarrollo de productos ayuda a la fabricación rentable.
Importancia de los prototipos CNC:
El fresado CNC suele considerarse el método preferido para la creación de prototipos, y por una buena razón. Para empezar, este método proporciona un grado excepcionalmente alto de exactitud y precisión debido a la utilización de controles informatizados que supervisan el movimiento de la pieza de trabajo y la herramienta de corte.
Estos sofisticados controles examinan su diseño desde todas las perspectivas imaginables, garantizando que el prototipo desarrollado sea una copia exacta del producto final.
La velocidad del CNC es otra ventaja que lo convierte en una opción adecuada para la creación de prototipos. A diferencia de otros procedimientos, como el moldeo por inyección, que obliga al fabricante y al desarrollo del producto a esperar unos meses antes de que las tolerancias y el molde puedan estar listos, este método no requiere una espera tan prolongada.
Cuando se utiliza un sistema CNC, el proceso de creación de prototipos comienza con la creación de un modelo CAD en 3D del producto final, seguido de su conversión en archivos CAM. Al crear un prototipo, los archivos CAM almacenan el código G que dirige el movimiento de la máquina CNC.
Limitaciones del prototipado CNC:
Adoptar el proceso CNC para la creación de prototipos es la mejor opción en la mayoría de las circunstancias. Sin embargo, a pesar de sus numerosas ventajas, otras propiedades del CNC pueden considerarse desventajas. Estas desventajas son las siguientes:
Limitaciones geométricas:
Una máquina de prototipado CNC no puede crear geometrías porque trabaja desde el exterior. Esto es especialmente cierto para los componentes interiores de un prototipo. Otras tecnologías de fabricación, como la fabricación aditiva, trabajan desde dentro hacia fuera, lo que las hace ideales para crear geometrías internas.
Técnica sustractiva:
El mecanizado CNC de prototipos crea el producto acabado eliminando material de la pieza de partida, lo que la convierte en una técnica sustractiva.
En comparación con los métodos aditivos, que funcionan añadiendo material a una pieza de trabajo para formar el artículo final, esto puede dar lugar a una mayor utilización de material. Debido al aumento de la utilización de material, los centros de mecanizado incurren en gastos de material más extraordinarios.
Costes elevados:
La máquina de prototipado CNC es más cara que la impresión 3D porque los fabricantes incurren en mayores gastos de material. Sin embargo, debe tener en cuenta que el coste adicional de un prototipo CNC viene acompañado de una mayor precisión y la capacidad de tratar con una selección más amplia de materiales.
En otras tecnologías como Impresión 3Del prototipo se limita a plásticos como el PLA. Aunque el PLA es bastante más barato que los bloques metálicos, sus otras propiedades solo satisfacen a veces las necesidades de prototipado.
Retos técnicos
El mecanizado de prototipos CNC requiere conocimientos técnicos especializados. La creación de archivos CAD y el manejo de la máquina CNC son habilidades necesarias.
¿Cómo determinar la necesidad de prototipos CNC?
A continuación se indican algunos factores clave que pueden ayudarle a determinar cuándo una pieza de producto debe someterse al proceso de creación de prototipos CNC:
- Tamaño: Se trata de seleccionar el tamaño adecuado del bloque de material (stock) y calcular la máquina más apropiada para el proyecto CNC en función de las dimensiones del prototipo.
- Material: En cuanto al coste, los plásticos menos caros, como ABS será sin duda más rentable que el acero inoxidable; no obstante, el prototipado CNC puede utilizar metales más rentables, como el aluminio.
- Opciones de acabado: Las opciones de acabado de la pieza incluyen dejarla en su estado mecanizado, granallado la pieza, anodizar la pieza o chapar la pieza. ¿Qué opción prefiere?
- Complejidad: La complejidad del artículo determina el tiempo que tardará una máquina CNC en terminar la pieza. Por ejemplo, un producto con geometrías difíciles o extras complicados, como orificios roscados o marcas grabadas, tardará más en acabarse. Esto puede requerir una máquina más sofisticada con un mayor número de ejes; como resultado, el coste será mayor.
- Tolerancia (precisión): El proyecto de creación de prototipos será más caro si la tolerancia requerida de la pieza es más estricta, dado que alcanzar una precisión más fina requiere un tiempo significativamente mayor.
- Tipo de máquina de prototipado CNC: Los tornos CNC suelen considerarse menos costosos para la creación de prototipos que las fresadoras. Sin embargo, los tornos CNC tienen usos limitados, que pueden no satisfacer sus necesidades.
- Cantidad: Tanto si encarga un prototipo como un gran número de componentes, el precio de cada pieza disminuirá debido a las economías de escala. Una empresa de prototipado CNC tendrá en cuenta el coste de configuración de la máquina en el coste total del proyecto. La producción simultánea de numerosas piezas ahorra tiempo, ya que la máquina no requiere configuración para cada artículo. El tiempo dedicado al mecanizado real para producir la pieza sigue siendo el mismo, pero se reduce el tiempo dedicado a la configuración.
¿Cómo preparar modelos CAD de calidad para el proceso de mecanizado de prototipos CNC?
La calidad del producto final fabricado mediante prototipado mecanizado CNC puede variar en función del archivo CAD utilizado. Estos diseños transmiten información visual, así como las dimensiones cruciales de los componentes. Como resultado, los prototipos que requieren piezas de alta calidad dependen de un modelo de alta calidad. Estos son algunos consejos para crear modelos y dibujos CAD:
Crear y seguir una lista de control eficaz
Es esencial crear una lista de comprobación inicial de los diseños y funcionalidades que desea incluir en los prototipos. Añadir funciones mientras se diseña el archivo CAD es mucho más sencillo que intentar editar el archivo más tarde.
Finalización del espesor de pared:
Cuando desarrolle dibujos, preste atención a lo más insignificante posible espesor de pared. Unas paredes excesivamente finas pueden reducir la estabilidad mecánica de las piezas CNC a medida, lo que podría manifestarse como una falta de resistencia.
En general, se acepta mantener en todo momento un espesor de pared metálica superior a 0,8 milímetros. Se recomienda un grosor superior a 1,5 milímetros para la construcción de paredes de plástico.
Optimización de elementos de diseño:
Optimizar aspectos del diseño como cavidades y orificios es esencial cuando se trabaja con máquinas CNC. Por ejemplo, durante el fresado de extremos, la profundidad máxima alcanzable es igual a tres veces el diámetro de la herramienta. En consecuencia, los diámetros de estas cavidades deben especificarse y limitarse.
Utilice el software de diseño asistido por ordenador adecuado
El uso generalizado del CAD en la fabricación ha dado lugar al desarrollo de diversos programas informáticos de CAD que los fabricantes pueden utilizar para crear prototipos únicos en múltiples campos. Aunque algunos son eficaces, otros pueden resultar excesivamente difíciles o restrictivos.
Por tanto, debe seleccionar las aplicaciones CAD adecuadas para su sector concreto. El software CAD apropiado para ingenieros mecánicos y el proceso de conformado de chapa metálica puede ser menos eficaz para el diseño arquitectónico y viceversa. Localice el programa CAD que mejor se adapte a los requisitos de su prototipo específico.
Simplificar los dibujos
El diseño asistido por ordenador (CAD) permite diseñar un prototipo idéntico de múltiples maneras. Mantenga sus dibujos sencillos para reducir las fases de mecanizado innecesarias. Cuando trabaje con componentes complicados, es mejor dividir el dibujo en dos secciones distintas que puedan unirse más tarde.
Conclusión:
Los fabricantes suelen utilizar muestras para reducir costes y prevenir problemas que podrían surgir en el futuro. Lo mejor sería utilizar fresadoras CNC para fabricar prototipos con los que avanzar en la fase de pruebas.
Siguiendo este artículo, podrá realizar prototipos prácticos para crear productos de calidad.
