Guía completa de prototipos CNC Mecanizado

Mecanizado cnc de prototipos es una opción muy valiosa para producir desde pequeñas cantidades de prototipos hasta grandes volúmenes rápidamente en comparación con otros métodos. El mecanizado de prototipos CNC permite fabricar de forma sencilla varios tipos de prototipos. Los prototipos de apariencia, como en el caso de los automóviles, ofrecen pistas visuales sobre el aspecto y el comportamiento de la pieza final. Por el contrario, los prototipos funcionales necesitan más precisión, por lo que hacen hincapié en la estructura y la estabilidad del producto.

El artículo describe los prototipos mecanizados mediante CNC, así como sus ventajas y desventajas. Además, se destacan los aspectos clave, incluyendo;

Qué es el prototipo CNC ¿Mecanizado?

El mecanizado cnc de prototipos es un proceso de fabricación sustractivo para producir con precisión componentes prototipo que pueden utilizarse para diferentes fines. Estos componentes prototipo se emplean para las fases de prueba y diseño de las funcionalidades de las piezas. Además, los propósitos principales de tales pruebas para identificar visuales, marketing, o recaudación de fondos. Básicamente, el mecanizado de prototipos cnc produce las muestras de un producto o una máquina que, si se aprueban, continuarán con las fases de finalización del diseño, fabricación y venta.

La versatilidad del CNC le permite crear prototipos a partir de distintos materiales, desde plásticos económicos hasta metales de alta resistencia.

¿Por qué el mecanizado CNC es un proceso valioso?

El mecanizado CNC es una opción excepcional para la creación de prototipos de piezas de características detalladas. En primer lugar, proporciona gran precisión, exactitud y estabilidad dimensional a las piezas gracias a sus controles informatizados que supervisan estrictamente el movimiento de la pieza y la herramienta de corte. Este grado de control garantiza que el prototipo que se produce es exactamente igual al diseño. Junto a esto, el mecanizado rápido de prototipos es notablemente rápido y ayuda a replicar prototipos de patrones complicados con tolerancias de hasta +/- 0,005x. Por el contrario, procesos como el moldeo por inyección, la forja o la impresión 3D suelen tardar meses en cumplir los estrictos requisitos de tolerancias y moldes. Por ello, las máquinas CNC avanzadas permiten crear prototipos inmediatamente después de convertir el modelo CAD en archivos CAM o códigos g.

Tipos de máquinas CNC utilizadas para la creación de prototipos:

Existen varios métodos de mecanizado para dar forma a prototipos funcionales y productos finales.

Prototipos de torneado CNC:

Torneado CNC, mediante una máquina rotativa denominada torno, para la creación de prototipos cnc de componentes redondeados o simétricos. El proceso es una combinación del material que se hace girar rápidamente y una herramienta de corte según el código programado para dar forma a piezas o productos de alta calidad con especificaciones exactas. Las máquinas de torno se consideran máquinas ideales para prototipos con secciones medias redondas debido a su especialización en componentes redondos.

Prototipo de fresado CNC:

Para prototipos intrincados, puede ser necesaria una máquina CNC que tenga hasta cinco ejes, el fresado cnc es creíble. Los ejes adicionales son los que hacen posible un corte más preciso y, por tanto, la creación de piezas complicadas, pero el coste es mayor. En las operaciones de fresado CNC de prototipos, el cabezal de la herramienta controlada por ordenador corta el prototipo final a partir del gran bloque de material. El bloque inicial es la base de todo el proceso de mecanizado.

Fresadoras CNC

La fresadora CNC es la mejor forma de hacer prototipos porque permite hacer el diseño del producto exactamente como uno quiere que sea. Las fresadoras CNC son como las fresadoras y máquinas CNC, pero son más asequibles y tienen un sistema de pórtico que hace que el área de trabajo sea mayor que el tamaño de la máquina. Sin embargo, esta disposición limita su complejidad. Las fresadoras son la mejor opción para trabajar con materiales como madera, plástico y metales blandos como el aluminio. Suelen ser adoptadas por maquinistas industriales y aficionados de pequeñas empresas para replicar productos con características de diseño exactas.

Normalmente, las fresadoras de 3 ejes o de 2 ejes se utilizan mucho para diseños intrincados. Entre ellas, las fresadoras de 2 dimensiones se utilizan para componentes geométricos más sencillos, mientras que las piezas tridimensionales se fabrican utilizando componentes tridimensionales. Sin embargo, no pueden ser tan precisas como las fresadoras CNC. Porque, el proceso de crear o tornear archivos CNC detallados basados en la herramienta y la máquina adquiere mucha habilidad o profesionales cualificados.

Cortadora láser CNC

La cortadora láser CNC es una técnica que emplea un haz de corte láser de alta energía para dar forma a un prototipo de producto, que luego se prueba y mejora hasta fabricar el producto final.

Las cortadoras láser que son lo suficientemente fuertes como para ser utilizadas por pequeñas empresas pueden manejar metales como el aluminio, así como plásticos resistentes tales como; acrílicos, textiles, materiales compuestos y madera para el mecanizado CNC de prototipos. Su flexibilidad es la razón por la que son los más populares entre las pequeñas empresas que quieren hacer un montón de prototipos sin salirse de su presupuesto.

Sin embargo, las cortadoras láser pueden dejar "marcas de quemaduras" en la superficie de la pieza prototipo debido al calor generado durante el proceso de corte. Además, la complejidad del diseño suele ser limitada, ya que la mayoría de estas cortadoras CNC pueden utilizar con precisión varios ejes para el desarrollo del producto.

El mecanizado CNC se considera un proceso ideal aplicado en diferentes campos de fabricación. Ayuda a formar piezas de características muy detalladas y complejas con una estabilidad dimensional excepcional y un alto grado de precisión. En la mayoría de las industrias, un prototipo de trabajo, o incluso una versión que muestre la funcionalidad del producto, es lo máximo.

En cambio, para los prototipos funcionales que requieren una resistencia rigurosa, estabilidad mecánica y características específicas que los métodos aditivos no pueden proporcionar, la elección suele ser el utillaje mecanizado.

Aplicaciones del mecanizado CNC de prototipos de precisión

Hablemos de varios sectores que utilizan el mecanizado de prototipos de precisión para dar forma a componentes ligeros para pruebas y validar diseños antes de iniciar sus proyectos de producción de piezas a mayor escala. Estas son algunas de las industrias más comunes que utilizan el mecanizado CNC como fuente principal para la fabricación de piezas o productos de calidad estándar rigurosa y especificación exacta.

Industria médica

En el campo médico, el mecanizado CNC es el factor más crucial para agilizar el proceso de creación de prototipos. Por ejemplo, las empresas farmacéuticas suelen necesitar prototipos para demostrar el funcionamiento del producto antes de la producción final. La precisión y la exactitud son los factores más importantes, especialmente en los dispositivos médicos, y el mecanizado CNC garantiza que los prototipos sean copias exactas del producto final y puedan funcionar perfectamente en sus funciones previstas. Algunos ejemplos de la industria médica son: dispositivos ortopédicos, cajas de seguridad, implantes, máquinas de resonancia magnética, equipos de investigación, etc.

Industria militar y de defensa

Los servicios de mecanizado CNC de prototipado rápido son la razón principal por la que son muy importantes en el sector de la defensa, ya que los complicados mecanismos que se necesitan para la munición y los vehículos militares son los principales factores.

Los prototipos son los principales componentes de la garantía de que estos mecanismos funcionan correctamente, por lo tanto, el mecanizado de prototipos CNC es el método preferido. Los productos o artículos como componentes de aeronaves, sistemas de transporte y comunicación, municiones y diversos equipos son los ejemplos de productos que se fabrican mediante mecanizado CNC en esta industria.

Industria aeroespacial

La industria aeroespacial es muy sensible a la precisión, ya que hasta la más mínima imprecisión puede provocar el aumento de la resistencia o el desgaste de los componentes de los aviones. Por ello, la industria necesita disponer de prototipos para asegurarse de que son perfectos e impecables antes de pasar a la fase de producción. La creación de prototipos es el proceso de probar los componentes en entornos controlados y asegurarse de que son adecuados para las aplicaciones del mundo real.

El mecanizado de prototipos CNC es una parte crucial de la fabricación de numerosos componentes para esta industria, como puertos de tren de aterrizaje, bujes, colectores y perfiles aerodinámicos. Se estudiará la aplicación generalizada del mecanizado por control numérico computerizado (CNC) en la industria aeroespacial.

Industria del automóvil

Los fabricantes de automóviles y los fabricantes de equipos originales practican siempre la fabricación rápida de prototipos para iterar nuevos diseños y mejoras estéticas. De ahí la necesidad de fabricar prototipos para probarlos antes de la producción en serie. Estos prototipos se someten a estrictas pruebas para garantizar que funcionan correctamente y que se ajustan, prueban y funcionan correctamente antes de iniciar la fabricación a gran escala.

El proceso de mecanizado CNC de prototipos es el factor clave en la producción de prototipos de automóviles precisos que se diseñan de acuerdo con las especificaciones dadas. Además, el prototipado CNC también puede utilizarse para producir piezas para diversos vehículos, como barcos de carga, vehículos de reparto, etc.

Ventajas del mecanizado rápido de prototipos

Hablemos de las ventajas del mecanizado rápido de prototipos.

Rentable:

El mecanizado CNC es una opción barata cuando tiene que producir unos pocos prototipos. A diferencia del moldeo por inyección, que tarda varios meses en preparar el molde y ajustar las tolerancias, el mecanizado CNC de prototipos puede empezar a las pocas semanas de finalizar los planos y las tolerancias.

Alta tolerancia:

Una de las principales ventajas de acelerar la producción de prototipos son los elevados márgenes de tolerancia que son posibles con el mecanizado CNC. Por el contrario, el mecanizado CNC se diferencia de la impresión 3D en que crea prototipos detallados muy próximos al producto final. Esto resulta especialmente útil para las pruebas estructurales y funcionales.

Mecanizado de prototipos

En la mayoría de los casos, el prototipo es el último proceso de producción. Además, el prototipo ayuda a identificar pronto los problemas o defectos del producto y acelera la producción al tener la mayoría de los componentes ya preparados en esta fase.

Producción de bajo volumen

Aunque el prototipado rápido se suele relacionar con la creación de prototipos, también tiene mucho éxito para la producción de bajo volumen. Los métodos como el moldeo por inyección, la fundición al vacío e incluso la impresión 3D producen productos de alta calidad que pueden satisfacer la demanda inicial del mercado de forma eficaz.

¿Cuáles son las limitaciones del mecanizado CNC de prototipos?

Analicemos algunas de las desventajas del mecanizado rápido de prototipos.

Más caro que la impresión 3D:

El mecanizado de prototipos CNC es más caro que la impresión 3D para las pequeñas empresas de nueva creación debido a las elevadas exigencias de supervisión humana y suministro eléctrico. Además, las materias primas utilizadas en el prototipado CNC suelen ser más caras que los materiales utilizados en la impresión 3D, como el PLA.

Esta diferencia de costes es una de las principales razones por las que los ingenieros buscan otras técnicas de creación de prototipos, aunque tengan la intención de utilizar el mecanizado para las piezas finales. Aunque el desarrollo es un proceso que requiere muchos recursos, las empresas suelen intentar reducir los costes en las primeras fases de creación de prototipos.

Inofensivo para el medio ambiente:

El mecanizado CNC, al ser un proceso sustractivo, produce una gran cantidad de residuos, mientras que la eliminación de material tiende a incurrir en mayores costes en el presupuesto de desarrollo de productos. Estos residuos son principalmente metales o plásticos astillados que no pueden reutilizarse y, por tanto, deben desecharse. Este factor es el responsable de que el proceso de mecanizado CNC no sea respetuoso con el medio ambiente.

Convencional Vs. Prototipado rápido: Principales diferencias

Tradicionalmente, la creación de prototipos para el desarrollo de productos seguía estos pasos:

1. Proceso de diseño de un producto mediante software de modelado de sólidos para crear un modelo CAD en 3D y dibujos en 2D. Este proceso suele tardar días o semanas en completarse.
2. Obtención de presupuestos de distintos fabricantes para producir las piezas con las especificaciones exactas necesarias.
3. Normalmente se tarda de días a incluso meses en obtener el prototipo mecanizado.

Las técnicas convencionales de creación de prototipos, además, como la fundición en arena, implican el uso de modelos hechos a mano de arcilla, madera, alambre o cinta para producir las piezas. Por lo tanto, suele ser un proceso de prototipado rápido que requiere mucho tiempo. Con el mecanizado de precisión de prototipos, como el mecanizado CNC, la impresión 3D y el prototipado rápido, los ingenieros pueden crear hoy prototipos funcionales de forma más rápida y eficaz que con las técnicas convencionales.

Resumen

El mecanizado de prototipos CNC es un método único para fabricar prototiposque se caracteriza por sus rápidos tiempos de respuesta y de ciclo para fabricar productos de diferentes especificaciones. Por lo tanto, es el más eficaz en comparación con otras alternativas como la impresión 3D. Además, el mecanizado CNC produce prototipos más parecidos al producto real.

Además, su uso es vital y está muy extendido en las industrias de fabricación, como la automoción, la aeroespacial y la electrónica de consumo, ya que proporciona un alto rendimiento en piezas interiores y exteriores al cumplir características detalladas y tolerancias de piezas exactas de hasta +/- 0,005. Se recomienda que antes de iniciar su proyecto de mecanizado cnc de prototipos consulte a profesionales del sector para obtener resultados óptimos en sus proyectos. Se recomienda que antes de iniciar su proyecto de mecanizado cnc de prototipos consulte con profesionales del sector para obtener resultados óptimos en sus proyectos. Póngase en contacto con nosotros para saber si los prototipos mecanizados CNC son lo mejor para su proyecto.