Guía para principiantes de corte CNC para empaques de plástico y espuma

Prácticamente todos los productos que compramos vienen en algún tipo de carcasa o paquete que necesita su propio conjunto de procesos de fabricación. A lo largo de los años, estos envases y estuches requieren diseños consistentes, a menudo producidos teniendo en cuenta el ajuste y la geometría del producto. Hoy en día, la mayoría de los equipos de empaque están automatizados para lograr eficiencia y tiempos de producción más rápidos. Las máquinas de embalaje se controlan con máquinas CNC, lo que permite a los usuarios reducir los costos de mano de obra.

Sin embargo, varias formas de tecnologías CNC como troqueladoras y enrutadores (entre otras) también tienen mucho que ofrecer en este frente, lo que permite una variedad de beneficios de diseño. Este artículo en particular se centrará en estas tecnologías de corte en lugar de las máquinas de embalaje operadas por CNC.

Ventajas sobre otros métodos

Cuando se trata de empaque, los enrutadores, molinos, cortadores, etc. tienen algunas ventajas clave sobre otros tipos de tecnologías. En términos de producción de bajo volumen y alta velocidad, estas máquinas CNC obtendrán mucho más por su dinero en comparación con el moldeo por inyección y la fabricación aditiva, por ejemplo. Si bien AM puede ser más barato en ciertos casos, es mucho más lento y, a menudo, menos preciso. El empaque también debe ser consistente y uniforme en todos los ámbitos, en qué enrutadores y fresadoras son mejores.

El moldeo por inyección solo puede ser apropiado para grandes volúmenes y, por lo tanto, puede generar costos innecesarios en tiradas de bajo volumen. El moldeo por inyección, como sugiere su nombre, requiere un molde, lo que puede llevar mucho tiempo (semanas o incluso meses en ciertos casos). Además, si bien el moldeo por inyección es más económico en esos volúmenes más grandes, los costos iniciales del molde pueden empequeñecer esos ahorros en comparación con los enrutadores.

Otra característica importante que tienen a su disposición algunas mesas CNC es la capacidad de digitalizar la forma precisa del producto. De esta manera, la eventual producción de insertos o paquetes es mucho más simple. Esto es especialmente útil en la programación de productos con formas complejas.

Por otro lado, cabe señalar que los métodos CNC sustractivos no siempre son el camino más adecuado. Dado que el empaque a menudo significa crear un espacio para que el producto principal se acueste y descanse, los productos grandes que requieren cortes más profundos significarían más desperdicio en el bloque de material y más tiempo para cortar su forma a través de métodos de producción sustractivos. En estos casos, otro método de producción puede ser más apropiado.

Del mismo modo, no todas las máquinas CNC son apropiadas para todo tipo de empaques, como veremos a continuación. Los usuarios necesitan saber lo que quieren de una máquina y luego decidir qué máquina comprar, pero la mejor apuesta es con un sistema más versátil como una fresadora multipropósito híbrida que tiene una variedad de opciones de corte diferentes. Las máquinas CNC con un rango lo suficientemente grande pueden procesar plásticos, espumas, madera y todos los demás materiales que uno pueda considerar para sus necesidades de empaque.

Palets y Contenedores de Plástico para Embalaje Exterior

Muchas empresas emplean el uso de palés de plástico para el embalaje exterior cuando transportan artículos más generales. Ciertas formas en las que vienen los paquetes, como bloques y cubos, son más universales. Como resultado, este tipo de palés pueden incluso reutilizarse en varios envíos de transporte para una gama de productos que se ajusten a ellos. Lo que ofrece el corte CNC en este ámbito son mejoras en los procesos de producción más antiguos.

Empresas como Graco Packaging utilizan un lote de los mismos palés durante varios años en sus operaciones diarias. Estos se fabricaron con un enrutador CNC y se ajustan con precisión a las intrincadas dimensiones de la pieza. Duran mucho más que los fabricados a partir de otros procesos y sus empresas clientes suelen utilizarlos para todas sus necesidades de embalaje y transporte.

Otros proyectos de empaque pueden requerir una solución más integral que encierre el producto por completo. En estos casos, podrán emplear el uso de envases de plástico. El plástico corrugado es una de esas soluciones, ya que puede ser flexible, duradero y fácil de procesar en una variedad de formas. El corte y el chorro de agua son métodos comunes para crear tales opciones de almacenamiento.

Es mejor utilizar plásticos de alta resistencia a los impactos para operaciones de embalaje y transporte más laboriosas. Cualquier carga que deba ir a un avión o contenedor de metal debe ser mucho más resistente y requerirá una máquina de 5 ejes para cortarla. Los ajustes y las herramientas pueden variar de plástico a plástico. Por ejemplo, el PET se puede formular de varias formas, siendo en forma de fibra de vidrio sin reforzar o reforzada, por ejemplo. Lo mejor es buscar con qué material va a trabajar y qué velocidad de husillo, tipo de flauta y herramientas necesitará para procesarlo con precisión.

Consideraciones para insertos de espuma

El embalaje no se refiere simplemente a la caja exterior en sí, ya que también puede incluir insertos y cubiertas interiores de espuma, como suele ser el caso de las herramientas y la electrónica. Existe una amplia gama de materiales que las cortadoras, las fresadoras y los enrutadores pueden procesar para fines de envasado más complejos. Sin embargo, diferentes materiales y aplicaciones requieren diferentes máquinas CNC para diferentes materiales.

El embalaje de plástico es probablemente la forma más común en que se utilizan las herramientas de corte CNC para el embalaje. Muy a menudo, estos son materiales como la espuma de embalaje común que se ve dentro de las cajas para evitar daños durante el transporte. Estos materiales de embalaje pueden estar hechos de espuma de poliuretano (PU), polietileno (PE) u otros plásticos comunes similares. Por ejemplo, la PU es bastante dura y tiene una alta densidad y, como resultado, una broca de enrutador es perfecta para el trabajo.

Por otro lado, la espuma de PE es más liviana y comparativamente menos rígida, por lo que si bien los cortadores de fresado la rasgarán, también pueden hacerlo de manera inadecuada con cortes sucios en este material liviano. No es aconsejable cortar espumas más ligeras como esta con una broca de enrutador, ya que puede dañar el resultado final y también hacerlo estéticamente desagradable. El PE y otras espumas ligeras requieren herramientas específicas, como hojas de cuchillos.

Es más beneficioso optar por una máquina multipropósito con las herramientas adecuadas que estén programadas para cortar todo tipo de espuma. Esto puede ser una bendición para resolver cualquier duda que pueda surgir con el procesamiento de espuma y permite un proceso de producción más versátil.

Esto puede incluir mesas CNC con un eje Z doble o triple, que se puede configurar con un husillo de enrutamiento y uno o dos cuchillos diferentes en su arsenal. Las máquinas con una configuración de triple Z también tienen la capacidad de cortar y plegar cartón corrugado. Una combinación de un husillo específico (ya sea de liberación rápida o pinza) junto con una cuchilla oscilante o tangencial facilitará el corte de varios tipos de espuma, incluido el PE de celda cerrada o abierta. Estas máquinas CNC multipropósito son ideales para esas pequeñas series de producción y pueden ser cruciales para la creación de prototipos.

A continuación, elegir la broca del enrutador es una parte crucial de la configuración. Una broca de enrutador en espiral hacia arriba permite aplicar una fuerza hacia arriba al material, lo que podría hacer que se levante y produzca contornos o profundidades de corte no deseados, por lo que no es ideal para todas las situaciones.

Por el contrario, la broca en espiral hacia abajo podría empujar el material hacia abajo, lo que resultaría en una pérdida de material superior a la deseada. Esto deja un bolsillo más grande o una parte más pequeña al cortar el perfil. La mayoría de los materiales de espuma se adaptan bien a una máquina con un cortador recto de dos ranuras. Esto ejerce solo una pequeña fuerza radial sobre el material y cortará la pieza con una distorsión mínima y dejará un buen acabado suave.

Las espumas a menudo presentan otro problema:sujetar el material de forma segura. Como estos materiales pueden ser muy livianos y bastante porosos, pueden ser difíciles de asegurar con la plataforma de vacío estándar. La solución más probable es usar una bomba de vacío o un soplador, pero cada uno tiene sus propias características únicas.

Los sopladores mueven un mayor volumen de aire que las bombas, por lo que si la espuma es ligeramente porosa, un soplador puede funcionar mejor. Tiene la ventaja de que se filtra menos aire a través de los orificios durante el funcionamiento, lo que proporciona un proceso más uniforme. También se pueden aplicar otras soluciones en tándem. Los materiales porosos se pueden sujetar mediante la aplicación de una película plástica de baja adherencia en la parte inferior del material. Esto mantiene un buen sello y se puede quitar fácilmente más adelante.

Beneficios del diseño

Los artículos como instrumentos musicales o amplificadores y consolas de alto valor requieren un transporte delicado. Deben embalarse muy apretadamente y con cuidado para evitar daños, especialmente cuando se trata de transporte de larga distancia de una ciudad a otra. Los enrutadores con cuchillas tangenciales y oscilantes tienen mucho que ofrecer en este frente, ya que el empaque de espuma de costosos instrumentos musicales, luces y accesorios podrá manejar las turbulencias de la carretera.

El mecanizado CNC también permite insertar pequeños surcos y detalles en el diseño con precisión. Estos pequeños detalles pueden ayudar a dar más agarre al empaque o al inserto. Estos toques pueden ayudar inmensamente a mantener los productos seguros en sus cajas y ayudar a evitar que se deslicen de una tarima.

Otra ventaja en términos de diseño es que pueden diseñarse para su reutilización de manera más eficiente que con otros métodos. Los plásticos más fuertes y la mejor capacidad de modelado permiten mejores productos que duran más en general.