Prototipos CNC
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La guía definitiva para la creación de prototipos CNC

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La creación de prototipos CNC es una parte importante del desarrollo de nuevos productos, ya que ayuda a evaluar si un diseño se verá y funcionará como se esperaba. La tecnología de creación de prototipos CNC se ha desarrollado durante más de 70 años y durante mucho tiempo ha sido el pilar de la producción moderna y es indispensable en todas las industrias. La creación de prototipos CNC permite la fabricación de prototipos en un período de tiempo relativamente corto y a bajo costo.

La creación de prototipos CNC es el proceso de creación rápida de prototipos de alta calidad utilizando máquinas herramienta CNC. Los diseñadores e ingenieros de productos suelen crear prototipos para futuras producciones. El proceso de mecanizado CNC ayuda a crear la pieza final, diseñada para proporcionar una representación visual y funcional del producto final. En otras palabras, la creación de prototipos CNC logra el resultado físico de un diseño digital. Los diseñadores pueden detectar y eliminar fácilmente los defectos de diseño mediante la creación de prototipos CNC antes de comenzar la fabricación en gran volumen. Por supuesto, la producción se vuelve más rentable cuando se eliminan los defectos de diseño durante la etapa de creación del prototipo.

¿Por qué el mecanizado CNC es adecuado para la creación de prototipos?

El mecanizado CNC es un proceso ideal para la creación de prototipos. En primer lugar, el proceso ofrece un alto nivel de exactitud y precisión debido al uso de computadoras para controlar el movimiento de la herramienta y detectar la pieza de trabajo. Estos controles por computadora consideran todos los ángulos del diseño, lo que garantiza que los prototipos se creen con precisión según las especificaciones finales de las piezas y que se fabriquen piezas idénticas repetidamente.

Otra razón por la que el CNC es bueno para la creación de prototipos es su velocidad. La creación de prototipos CNC es muy diferente de procesos como el moldeo por inyección, donde los fabricantes y desarrolladores de productos deben esperar semanas o incluso meses hasta que los moldes estén listos.

Proceso de creación de prototipos CNC

Utilizando un sistema CNC, la creación de prototipos comienza con la creación de un modelo CAD 3D de la pieza final y su conversión a un archivo CAM. Los archivos CAM contienen código G, incluidas muchas instrucciones diferentes, que controlan el movimiento de la máquina CNC durante la creación del prototipo. La máquina CNC cortará el material siguiendo estas instrucciones. Gracias al sistema CNC, hay muy poca supervisión humana durante todo el proceso de creación de prototipos. Esta es una gran ventaja sobre el mecanizado tradicional, que requiere mucho tiempo y una estrecha supervisión.

A diferencia de la impresión 3D, la creación de prototipos CNC es un método sustractivo que requiere menos material. Las partes individuales del bloque original se cortan poco a poco hasta crear la forma deseada. Dado que la máquina CNC está controlada por una computadora, el proceso se caracteriza por su alta precisión. Además, los diseños complejos y las geometrías intrincadas también se pueden mecanizar fácilmente mediante CNC para una creación rápida de prototipos.

Operaciones de creación de prototipos CNC

Los fabricantes rápidos pueden utilizar diferentes operaciones de creación de prototipos CNC según el diseño de la pieza final. La operación específica a elegir suele depender de varios factores, incluidas las especificaciones de diseño y los materiales utilizados, entre otros. AN-Prototype resume las siguientes operaciones comunes de procesamiento de prototipos CNC basadas en años de experiencia en procesamiento CNC.

El fresado CNC, la operación más común del mecanizado CNC, se refiere a la creación de prototipos con la ayuda de una fresadora CNC. El proceso de fresado CNC es un proceso sustractivo porque la máquina elimina material de la pieza de trabajo para crear prototipos de diferentes geometrías. Las fresadoras tienen herramientas de corte multipunto, cada una de las cuales realiza cortes afilados de diferentes formas y longitudes en una pieza de trabajo en rotación. La profundidad de corte y el perfil de movimiento de la herramienta y los ejes utilizados por la máquina dependen de la complejidad del diseño. Para lograr una mayor precisión de corte, las fresadoras CNC también están equipadas con ejes adicionales para mejorar sus capacidades de movimiento, como las máquinas CNC de 4 y 5 ejes.

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El mecanizado CNC de 5 ejes permite mecanizar piezas complejas con múltiples características laterales hasta cinco lados en una sola configuración. Esto aporta enormes beneficios en términos de una utilización mucho mayor de la máquina CNC, tiempos de ciclo y configuración reducidos y una calidad mejorada. El mecanizado CNC de 5 ejes puede producir piezas de alta precisión con geometrías extremadamente complejas.

El mecanizado CNC suizo es una técnica de fabricación que utiliza herramientas de corte especializadas diseñadas para mecanizar piezas en bruto de metal o plástico en componentes complejos, delgados o delicados que requieren tolerancias estrictas. La tecnología de mecanizado CNC suizo se utiliza ampliamente en la industria médica, aeroespacial, TI, electrónica, sistemas de energía y combustible, relojes de precisión y defensa militar.

Ventajas de la creación de prototipos CNC

La creación de prototipos CNC tiene cientos de ventajas. Enumeremos algunos de ellos:

1. Alta exactitud y precisión

El mecanizado CNC facilita la fabricación de prototipos con alta precisión, tolerancia y exactitud. Esta precisión y exactitud se deben al control por parte de la computadora del movimiento de la herramienta de corte. Debido a la exactitud y precisión del proceso de mecanizado CNC, la mayoría de los errores o fallas en los prototipos fabricados se originan en el propio diseño.

2. Eficacia en función de los costos

La creación de prototipos CNC puede ahorrar dinero a los diseñadores de productos a largo plazo. Esto se debe a que cualquier defecto o error puede corregirse en el prototipo en lugar de descartarse en la masa de piezas finales producidas durante la fase de producción.

Además, los cambios futuros requieren sólo modificaciones menores en el archivo CAD en lugar de crear un nuevo diseño desde cero.

3. Consistencia y repetibilidad

La creación de prototipos CNC es altamente repetible. Las piezas mecanizadas prototipo CNC son consistentes e imitarán con precisión el original sin importar cuántas copias se produzcan. Esto es muy diferente de otros procesos de creación de prototipos, como el moldeo por inyección, donde el molde se deprecia después de muchas repeticiones, mientras que los prototipos de mecanizado CNC no.

4. Versatilidad de materiales

En comparación con otros procesos de fabricación, como la impresión 3D y el moldeo por inyección, la creación de prototipos CNC puede utilizar más materiales, desde plásticos, madera hasta los metales más resistentes e incluso cerámica. Algunas opciones de materiales adecuadas para los servicios de creación de prototipos CNC incluyen:

Metales

Plásticos

5. El mecanizado CNC es rápido

El mecanizado CNC para la producción en masa comenzó en la década de 1970 y, a medida que las máquinas y el software han evolucionado, ahora es una de las formas más rápidas y confiables de crear piezas de formas complejas a partir de metales y plásticos duros. Una vez programado el CNC, una buena fresadora o torno puede mecanizar acero o aluminio a una velocidad asombrosa, convirtiendo una pieza de metal en una pieza terminada en minutos.

PROTOTIPO CNC

Limitaciones de la creación de prototipos de mecanizado CNC

Aunque el mecanizado CNC es una de las mejores estrategias para fabricar prototipos, todavía tiene ciertas limitaciones. Estas restricciones incluyen:

larga acumulación de experiencia

Antes de realizar prototipos de mecanizado CNC, es recomendable tener conocimientos técnicos de diseño. CAD archivos y cómo generar archivos CAM a partir de ellos. La instalación y programación de máquinas herramienta CNC requiere cierta experiencia técnica y experiencia en programación a largo plazo. Es más, los procedimientos de prueba, los enfoques innovadores y la visión creativa son esenciales para la creación de prototipos CNC. No todos los proveedores de servicios de mecanizado CNC pueden completar la programación CNC sin problemas.

Residuos de material

La creación de prototipos CNC es un proceso sustractivo en el que se corta material de barras o láminas durante la creación de prototipos. Como resultado, cuantas más piezas se fabrican, más material se desperdicia, lo que aumenta los costes del material. Además, puede incurrir en costos adicionales y desperdiciar más material, sin estar seguro de si el prototipo CNC será perfecto en el primer intento. Además, incluso si un pequeño lote de prototipos cumple con todos los requisitos técnicos, las posibilidades de que se vendan son relativamente pequeñas. Por tanto, aumentan la cantidad de desperdicio de material.

Restricciones Geométricas

Uno de los principales obstáculos del proceso de creación de prototipos CNC es la incapacidad de mecanizar la geometría dentro del prototipo, como las esquinas afiladas dentro de la pieza. Las máquinas herramienta CNC principalmente solo procesan el exterior de la pieza de trabajo. Por lo tanto, desarrollar un prototipo con componentes internos utilizando prototipos CNC puede resultar un desafío. Sin embargo, puede elegir un proceso de creación de prototipos alternativo, como la impresión 3D, para crear un prototipo con componentes internos. La impresión 3D es ideal para fabricar la geometría interna de un prototipo porque puede trabajar desde la zona interior de la pieza hasta la zona exterior.

Más caro que la impresión 3D

En general, la creación de prototipos CNC cuesta más que los procesos de impresión 3D. Esta es una de las principales razones por las que un ingeniero podría optar por el proceso de impresión 3D para fabricar un prototipo, incluso si pretende utilizar mecanizado CNC para la pieza final. Es comprensible que las empresas necesiten recortar gastos durante la fase (temprana) de creación de prototipos.

Aplicaciones de la creación de prototipos CNC

La creación de prototipos CNC se utiliza en casi todas las industrias de mecanizado de precisión. En la mayoría de estas industrias, siempre necesitan un prototipo funcional o . Los prototipos mecanizados por CNC son la mejor opción. La mayoría de las veces, las herramientas de mecanizado CNC suelen ser más adecuadas para estos prototipos funcionales que requieren resistencia, estabilidad mecánica u otras características que los procesos aditivos no pueden proporcionar, por lo que se utiliza en estas industrias.

La industria aeroespacial es una de las industrias con una alta tasa de uso de prototipos CNC. Los maquinistas del campo aeroespacial utilizan este proceso para desarrollar prototipos funcionales con alta precisión y exactitud. Además, los ingenieros utilizan prototipos CNC para probar la funcionalidad de componentes mecanizados y otras innovaciones en la industria aeroespacial. Ayuda a garantizar la confiabilidad de estos componentes y evita que la aeronave funcione mal durante el vuelo. Los componentes típicos de una aeronave fabricada mediante técnicas de creación de prototipos CNC son alas, casquillos, colectores, etc.

La industria médica tiene una gran demanda de piezas y dispositivos médicos con tolerancias estrictas y precisión. La industria médica se beneficia de la creación de prototipos CNC porque es compatible con una amplia variedad de materiales mecanizados por CNC. Además, a medida que evoluciona la tecnología médica, existe una demanda de componentes médicos con las tolerancias más estrictas, como prótesis, stents implantados, tijeras quirúrgicas, tubos de biopsia y más. Las máquinas CNC producen prototipos funcionales de alta calidad con precisión y exactitud excepcionales para la industria médica.

La industria automotriz es una de las industrias con mayor uso de prototipos mecanizados por CNC, con tolerancias más ajustadas y alta precisión. Los engranajes, ruedas, frenos y componentes de suspensión son ejemplos típicos de creación de prototipos CNC. Además, estos componentes automotrices requieren las tolerancias más estrictas para garantizar el rendimiento y la seguridad óptimos del vehículo. La industria automotriz desarrolla prototipos y prueba su funcionalidad instalándolos en vehículos para garantizar que cumplan el propósito previsto. Sin embargo, crear un prototipo de automóvil que cumpla con el propósito y las especificaciones previstas puede ser un desafío sin la creación de prototipos CNC. El mecanizado CNC es responsable de desarrollar prototipos de automóviles con especificaciones precisas. La creación de prototipos CNC también fabrica piezas para otros vehículos, como barcos, camiones de reparto y más.

La industria petrolera tiene una gran demanda de piezas con resistencia superior que puedan extraerse en las profundidades de la superficie terrestre para extraer recursos. Los ingenieros suelen utilizar prototipos de fresado CNC u otros procesos de mecanizado CNC personalizados para crear estas piezas que cumplan con los requisitos.

Industria militar

Los departamentos de investigación y desarrollo se benefician del uso de procesos de creación de prototipos CNC en el ámbito militar. La I+D militar utiliza esta técnica de fabricación para desarrollar aviones, vehículos de combate y otras piezas mecanizadas por CNC. Los ingenieros y desarrolladores de productos de la industria de defensa confían en el mecanizado CNC de prototipos porque permite la creación rápida de prototipos y la fabricación de piezas independientemente de la dureza del material. Los prototipos mecanizados por CNC son perfectos para este propósito. Ejemplos de equipos fabricados para esta industria incluyen piezas de aviones, componentes de transporte, componentes de comunicaciones, municiones y más.

Consejos para la creación de prototipos CNC

La creación de prototipos CNC es un método confiable para que los fabricantes garanticen que las piezas cumplan con los requisitos y la precisión antes de la producción en masa. AN-Prototype resume algunas sugerencias para el procesamiento de prototipos CNC para su referencia.

Reducir la complejidad del prototipo

Si bien un diseño complejo parece una buena idea, en realidad no lo es tanto. Una cosa a tener en cuenta sobre la creación de prototipos CNC es que cuanto mayor sea la complejidad, mayor será el costo del mecanizado CNC. Además del costo, lleva mucho tiempo configurar una máquina para un diseño que requiere múltiples ángulos y socavados, lo que aumenta el tiempo dedicado al mecanizado CNC. Por lo tanto, los diseños complejos aumentan el tiempo de desarrollo, lo que aumenta los costos de desarrollo del producto y retrasa el tiempo de comercialización.

Tolerancia predeterminada

Las tolerancias predeterminadas suelen ser las mejores prácticas para la creación de prototipos CNC. Lograr tolerancias más estrictas puede requerir herramientas de corte especializadas y accesorios adicionales, lo que afecta el costo del mecanizado CNC. Generalmente es mejor dejar que un ingeniero experimentado trabaje en su diseño para determinar qué nivel de tolerancia es mejor para el prototipo de su producto.

Diseñe teniendo en cuenta la geometría de la herramienta

Dado que el programa de mecanizado se ejecuta en rotación, considere las características axiales de la herramienta de corte u objeto mecanizado durante el mecanizado CNC del prototipo. La mayoría de las herramientas de corte tienen una longitud de corte limitada y son circulares. Por tanto, la geometría de la herramienta tendrá un impacto en todas las operaciones de corte.

Trabaje con un creador de prototipos CNC experimentado

Es más, debería trabajar con un especialista experimentado en creación de prototipos CNC. Porque pueden centrarse en agilizar el proceso para crear prototipos de alta calidad. Los expertos también consideran las limitaciones geométricas del proceso de mecanizado necesarias para fabricar el prototipo deseado. Aprovechar los beneficios del desarrollo de prototipos mediante mecanizado CNC puede resultar difícil sin un fabricante de prototipos experimentado.

Comparación entre prototipos de mecanizado CNC y prototipos moldeados por inyección

Si bien ambos prototipos proporcionan una representación visual del producto final, son bastante diferentes entre sí. A continuación se muestra una comparación entre los dos tipos de arquetipos.

Tolerancia parcial

Las tolerancias de las piezas para prototipos moldeados por inyección oscilan entre ±. 0.1 a 0.7 mm. La razón de esto se debe a la contracción después de la inyección. Por otro lado, el prototipo de máquina CNC tiene un nivel de tolerancia extremadamente alto de ±0.01 mm, lo que demuestra la precisión y exactitud del proceso de mecanizado.

Material prototipo

Los prototipos moldeados por inyección suelen ser de plástico o elastómeros. Esto se debe a que el proceso de producción requiere que se coloque material fundido en moldes para formar prototipos. Por el contrario, los prototipos mecanizados por CNC pueden ser de madera, plástico o metal, según el material que elija el diseñador.

Calidad de la superficie

A pesar de la precisión del proceso de moldeo por inyección, los prototipos producidos pueden tener defectos menores como deformaciones, marcas de hundimiento, líneas de flujo, líneas de soldadura, etc. Estos defectos pueden afectar negativamente la apariencia de los prototipos moldeados por inyección. Por otro lado, los prototipos mecanizados CNC tienen un mejor acabado superficial debido a la amplia gama de herramientas utilizadas en el proceso de mecanizado CNC.

Comparación entre la creación de prototipos CNC y la impresión 3D

Si bien ambos son procesos de creación de prototipos, son muy diferentes en los enfoques y soluciones que ofrecen. Además, ambos procesos tienen sus pros y sus contras.

Material de consumo

impresión 3D tiene considerablemente menos desperdicio de material que la creación de prototipos CNC. Esto se debe a que la impresión 3D utiliza sólo los materiales necesarios en el proceso de fabricación. El mecanizado CNC, por otro lado, elimina el exceso de material del bloque para lograr la forma deseada.

Costo de creación de prototipos

El proceso CNC es más caro que la impresión 3D. La diferencia de precio se debe a la cantidad de accesorios necesarios para que la máquina CNC funcione de manera óptima. Estos accesorios van desde accesorios y herramientas de corte hasta sistemas de suministro de fluido de corte. Además, el alto costo de compra de máquinas CNC afecta el costo de los prototipos producidos mediante el proceso de mecanizado, encareciendolos.

Material de apoyo

El mecanizado CNC admite una amplia gama de materiales, desde madera y plásticos hasta metales y aleaciones. La impresión 3D, por otro lado, generalmente prefiere los termoplásticos porque son fáciles de calentar y moldear.

Tolerancia y dureza de las piezas

Las máquinas CNC tienen una tolerancia de ±0.01 mm, mientras que las tecnologías de impresión 3D de última generación como DMLS (Direct Metal Laser Sintering) tienen una tolerancia de ±0.1 mm. Además, la creación de prototipos CNC produce piezas que son más resistentes que las producidas por la impresión 3D.

AN-Prototype proporciona servicios de procesamiento de prototipos CNC de alta calidad
Más de 15 años de experiencia en creación de prototipos CNC permiten a AN-Prototype fabricar de manera óptima las piezas que necesita. Brindamos servicios profesionales integrales de mecanizado CNC, desde la creación de prototipos de precisión hasta series de producción completas.

Con nuestra amplia experiencia en mecanizado industrial, podemos crear prototipos de alta calidad según las especificaciones requeridas, sin importar la industria. Simplemente cargue su archivo CAD para recibir DFM y un presupuesto gratuito.

Galería de prototipos CNC

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