Mecanizado CNC de Prototipos de Plástico:¿Es la Mejor Opción?

La versatilidad y las numerosas ventajas de los plásticos los convierten en algunos de los materiales de ingeniería más importantes en la actualidad. BMW ahorró hasta 100 kg de peso después de deshacerse de los metales y confiar en termoplásticos y compuestos para la tapa trasera del maletero y las aletas delanteras de su cupé Serie 6. Sin duda, BMW no podría haber dado este paso audaz sin construir prototipos y realizar pruebas en ellos.

Entonces, digamos que tiene una gran idea y creó el diseño para un nuevo producto o pieza. Deberías proceder a crear prototipos de plástico utilizando cualquier método de mecanizado, ¿no? ¡Equivocado! Es posible que BMW no se lo diga, pero el éxito de su proyecto aún depende en gran medida del método de mecanizado que utilice para crear estas piezas y del fabricante externo que elija.

Este artículo cubre diferentes métodos para crear prototipos de plástico, particularmente el mecanizado CNC. Te ayudará a decidir cuál es el mejor plan para tu proyecto.

¿Por qué mecanizaría con CNC sus prototipos de plástico?

El mecanizado CNC tiene numerosas ventajas, y aquí hay cuatro escenarios que justificarían el mecanizado de plástico CNC.

Escenario n.° 1:el diseño de su prototipo de plástico presenta pequeños detalles

¿Tiene un diseño que presenta patrones con radios pequeños y requiere tolerancias estrictas? Entonces, el mecanizado CNC probablemente sea adecuado para su proyecto. Una fresadora CNC puede lograr radios tan pequeños como R0.05 mm y tolerancias tan estrechas como 4 μm.

Escenario n.º 2:necesita un acabado superficial de alta calidad

Si está tratando de fabricar prototipos de plástico únicamente para visualizar conceptos o ideas, debe considerar el mecanizado CNC. Ofrece un acabado superficial de alta calidad y no deja marcas de capa comunes en el proceso de impresión 3D.

Escenario n.º 3:desea trabajar con un material plástico especial

Los plásticos y polímeros como PVC, PEI, POM y PEEK son casi imposibles de imprimir en 3D. Una máquina CNC es compatible con estos plásticos y más. Un maquinista no tendrá problemas para crear un diseño de prototipo de plástico CNC, siempre que tenga bloques del material plástico.

Escenario n.º 4:necesita un método de mecanizado adaptable y rápido

¿Está buscando crear prototipos de plástico funcionales que pueda someter a pruebas para solucionar fallas de diseño? Dado que las máquinas CNC se basan en modelos CAD en 3D e instrucciones informáticas para producir prototipos de plástico mecanizado, puede cambiar rápidamente los diseños y realizar nuevas pruebas en ellos.

Algunos métodos alternativos para producir prototipos de plástico

Método #1:Impresión 3D

La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, se originó en la década de 1980 como una herramienta para la creación rápida de prototipos. Abarca un puñado de tecnologías diferentes:modelado por deposición fundida (FDM), estereolitografía (SLA) y sinterización selectiva por láser (SLS), todas las cuales implican agregar materiales plásticos en capas para construir piezas de plástico.

Tanto la impresión 3D como los procesos de mecanizado CNC se basan en modelos digitales 3D para crear piezas. Sin embargo, se desperdicia menos material en la impresión 3D que en el mecanizado CNC.

Además, la impresión 3D elimina la necesidad de producir herramientas y permite la creación de geometrías complejas. Esta tecnología es compatible con termoplásticos como ABS, nylon, PLA y ULTEM.

Método n.º 2:moldeo por inyección

El moldeo por inyección es otro método ideal para producir rápidamente prototipos de piezas de plástico. El proceso comienza con la creación de un molde de aluminio o acero con un sistema de canales, un canal que permite que el plástico fundido fluya hacia la cavidad del molde. La forma deseada del prototipo de plástico se forma cuando los materiales plásticos fundidos se inyectan en el molde y se dejan enfriar y solidificar.

El uso del moldeo por inyección garantiza que los prototipos apenas requieran trabajo adicional o tratamiento superficial después de la producción. El moldeo por inyección de plástico también ofrece una mayor resistencia, ya que es posible utilizar rellenos en los moldes de inyección. ¿Y lo que es más? Este método de creación de prototipos de plástico es rentable y se puede utilizar para fabricar diseños complejos.

Método #3:Fundición al vacío

La fundición al vacío, también llamada fundición de poliuretano o uretano, es una técnica para crear prototipos de plástico de alta calidad. El proceso utiliza moldes de silicona y resinas de fundición vertibles para hacer copias de patrones maestros. Puede usar estas copias de plástico para visualizar ideas (prototipos alfa) o solucionar fallas de diseño (prototipos beta).

Las piezas fundidas al vacío exhiben cualidades físicas y acabados superficiales comparables a los prototipos moldeados por inyección. El proceso de fundición al vacío también es versátil, ya que se pueden moldear uretanos (o poliuretanos) de diferentes tipos para crear la dureza especificada y las texturas superficiales deseadas.

Cómo decidir cuál es el mejor método para su prototipo

El mecanizado CNC, la impresión 3D, el moldeo por inyección y la fundición al vacío tienen características y ventajas que los hacen adecuados para diferentes escenarios.

Por ejemplo, si busca trabajar con un material plástico difícil o crear prototipos complejos con una integridad estructural mejorada, el mecanizado CNC es su mejor opción. Si bien el moldeo por inyección también ofrece una integridad estructural mejorada y buenas propiedades mecánicas, es más adecuado para la producción o creación de prototipos a gran escala. Esto se debe al alto costo asociado con la fabricación de moldes de aluminio o acero.

Un molde de silicona en el proceso de fundición al vacío puede crear como máximo 25 piezas; por lo tanto, el proceso es adecuado para pequeñas series de producción. No obstante, los prototipos de plástico colado al vacío suelen tener grandes acabados superficiales y son perfectos para la representación visual de conceptos de diseño.

Al igual que el proceso de fundición al vacío, la impresión 3D también debe utilizarse para pequeñas series de producción. Sin embargo, con la impresión 3D, puede tener sus prototipos listos en cuestión de horas, mientras que la fundición al vacío puede demorar hasta 5 días.

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