Domine el Prototipado CNC en Aluminio: Guía Práctica Rápida

El prototipado CNC en aluminio puede presentar algunos beneficios considerables.

Dar el salto de materiales más fáciles puede abrir nuevas aplicaciones en una variedad más amplia de industrias. Al ser uno de los materiales más comunes en el mecanizado CNC, el aluminio es un material ideal para prototipado, y traer la capacidad internamente ciertamente vale la pena considerar. Dependiendo de las industrias a las que sirva su operación, y las piezas que necesiten, incluso puede ser una necesidad.

Sumergiéndose en ello, hay una cantidad mareante de información para aprender sobre aluminio. Para obtener una imagen fácil y completa de lo que el prototipado CNC en aluminio podría significar para usted, siga nuestras pautas y consejos para prototipado CNC en aluminio.

¿Qué Tipos de Productos se Mecanizan en Aluminio?

Una gran cantidad de productos se mecanizan en aluminio y representan una amplia variedad de industrias.

Aunque hay muchos mercados verticales que mecanizan aluminio para fabricar productos específicos, uno de los más prevalentes es la industria electrónica. Los productos van desde envolventes de control industrial, disipadores de calor y bastidores, cuerpos de portátiles o teléfonos móviles, etc. Incluso componentes aparentemente menores, como botones de volumen, a menudo se hacen de aluminio para dar al producto una sensación más premium sobre el plástico.

Los fabricantes de moldes también dependen de prototipos de aluminio. Cuando la solicitud es pequeña y la vida del molde no importa, se puede ahorrar mucho tiempo haciendo un molde de aluminio comparado con hacer uno de acero endurecido. El aluminio también puede usarse para moldes de fibra de carbono o termoformado, en oposición al costoso proceso de construir un molde de inyección.

Las industrias aeroespacial y de defensa también obtienen piezas mecanizadas en aluminio, como envolventes para placas de radar o componentes estructurales. Además, el sector automotriz depende del mecanizado de aluminio para producción de alto volumen de piezas de coche como paneles, acabados interiores y herrajes.

¿Qué Tipos de Aluminio se Usan para Prototipado?

El prototipado CNC en aluminio no es una propuesta única para todos. Aunque varias industrias y laboratorios de I+D dependen del prototipado en aluminio para fabricar piezas críticas para productos específicos, es importante evaluar el mejor tipo de aluminio para el trabajo.

Conocido como el grado de aluminio más ampliamente usado en EE. UU., el 6061 es popular para necesidades de prototipo o producción.

¿Por qué?

Además de ser fácil de trabajar al mecanizar o soldar, el aluminio 6061 es un material ideal para fabricar. Puede forjarse o extruirse, tiene una alta relación resistencia-peso, está ampliamente disponible comercialmente y tiene un precio razonable. Por estas razones, muchas industrias prefieren el aluminio 6061 para una amplia variedad de aplicaciones.

Si su prototipo requiere aluminio que sea estructuralmente más rígido y duro, subir al aluminio 7075 podría ser necesario. No sorprendentemente, este aluminio más fuerte es preferido para fabricar armas de fuego y componentes aeroespaciales. Esto también es porque, a pesar de su resistencia añadida, el 7075 sigue siendo ligero, a la par con el 6061.

Grados menores, como el 5052, comparten algunas similitudes con el 6061, pero son más blandos. Esto los hace ideales para paneles electrónicos, específicamente trabajo de panel frontal donde la pieza puede necesitar doblado después del mecanizado.

Incluso hay grados más bajos, como la serie 3000 de aluminio. El 3000 es más cercano al aluminio elemental puro, lo que significa que es muy blando y pegajoso. Subsecuentemente, es mucho más desafiante mecanizar con una máquina CNC típica. Sin embargo, fresar aluminio serie 3000 en un DATRON puede dar resultados superiores. Con herramientas de corte y husillos de alta velocidad diseñados para trabajar con este tipo de materiales, puede hacer la tarea significativamente más fácil.

Otro grado común de aluminio es MIC-6, diseñado específicamente para uso donde se requiere tolerancia ajustada para planicidad. A menudo, esto se refiere como una placa de utillaje, ideal para cuando una situación requiere una placa de sujeción hecha de aluminio que no quiere fresar o rectificar plana, y preocuparse por deformación (más sobre eso después). MIC-6 tiene las propiedades adecuadas para mantener un alto nivel de planicidad.

Aunque muchas series de aluminio diferentes están disponibles (y todas son únicamente necesarias), verá que la preferencia general recae a favor del 6061 para mecanizado CNC.

Entendiendo el Proceso de Prototipado CNC en Aluminio

Para apreciar el proceso de prototipado CNC en aluminio, es útil recorrer el procedimiento en formato paso a paso. Empecemos desde el proceso CAD/CAM inicial y trabajemos hacia la pieza terminada. Aquí están nuestros mejores consejos:

Paso Uno

Diseñe su pieza para fabricabilidad. Puede parecer obvio, pero es demasiado común que una pieza se diseñe solo con consideraciones de ingeniería o estéticas en mente. Asegúrese de no tener características demasiado profundas, tolerancias demasiado ajustadas, o características imposibles de fabricar. Recuerde, ¡no puede cortar un cuadrado dentro de una esquina con una herramienta redonda!

Paso Dos

Determine qué grado de aluminio va a trabajar. Estudie sus opciones y determine qué grado se adapta mejor a sus necesidades. Utilice software de análisis de elementos finitos (FEA) (como Autodesk Fusion 360) para piezas que soportan altas fuerzas. Elegir su material afectará cada decisión a partir de ahora.

Paso Tres

Con el grado de aluminio definido, puede empezar a elegir sus herramientas de corte. Siempre elija la herramienta más corta disponible para lograr el trabajo. Usar una herramienta más larga que tiene a mano puede parecer más conveniente que pedir una más corta, pero se arrepentirá de la decisión cuando su pieza terminada esté cubierta de marcas de chatter – una señal reveladora de deflexión de herramienta.

También considere la configuración de su máquina CNC antes de tomar su decisión de herramienta. Una máquina típica de baja RPM se beneficiará de herramientas de mayor conteo de filos, pero a su vez sufrirá de baja eficiencia y mayores fuerzas de corte. Con una máquina CNC de alta RPM, como una DATRON, una herramienta de menor conteo de filos (un solo filo, idealmente) se vuelve una buena opción para reducir fuerzas de corte y permitir una excelente evacuación de viruta.

Paso Cuatro

Con su arsenal de herramientas elegido, es hora de hablar avances y velocidades. Para los no familiarizados, entender avances y velocidades puede ser una tarea desalentadora.

Afortunadamente, hay grandes recursos disponibles para principiantes. Los fabricantes de herramientas suministran guías de avances y velocidades para ponerlo en el camino correcto. Servicios como ProvenCut suministran mucha información basada en la máquina que usa, lo que hace que configurar sus avances y velocidades sea pan comido. DATRON incluso proporciona una guía de corte completa que suministra información basada no solo en qué característica está haciendo, sino en qué configuración de máquina tiene.

Paso Cinco

Elija el dispositivo de sujeción adecuado para la pieza que está haciendo. Por ejemplo, una mesa de vacío es perfecta para material de chapa grande. Piezas más pequeñas o de forma extraña podrían necesitar un torno neumático o mecánico. Piezas complejas de múltiples caras pueden ser más adecuadas para un 4º o 5º eje.

Paso Seis

Elegir las herramientas correctas es importante para la evacuación de viruta, pero usar un sistema de refrigeración adecuado puede ser aún más crítico. Con aluminio, el refrigerante evaporativo atomizado es una gran opción limpia, pero refrigerante por inundación, niebla de aceite, o chorro de aire también son aceptables. No importa cuál se use, asegúrese de que la viruta se expulse del área de corte lo más rápido posible.

Paso Siete

Un último consejo sobre herramientas: Al fresar aluminio, considere herramientas sin recubrimiento. Usar herramientas recubiertas puede parecer obvio, pero tome nota: Los recubrimientos añaden una capa delgada de material sobre un filo de corte afilado, redondeándolo. Esto puede funcionar bien para materiales más duros, pero al cortar grados más blandos de aluminio, corre el riesgo de "galling" (agalladura).

La agalladura es evidente cuando el aluminio se acumula en el filo redondeado porque la herramienta no es lo suficientemente afilada. Deja un difuminado distinto de aluminio en el filo de corte. Esto puede llevar a desgaste acelerado de la herramienta, y malos resultados de fresado. Cuanto más afilada la herramienta, menores las fuerzas de corte y pérdidas por fricción. Esto rinde un uso más eficiente de la potencia disponible del husillo, lo que conduce a mayor vida de herramienta, tiempos de ciclo más rápidos, y piezas con mejor aspecto.

Paso Ocho

Vigile las tensiones inherentes dentro del material. Diferentes tipos de aluminio vienen con sus propias tensiones en el material, debido a los procesos usados para fabricarlo. Por ejemplo, el aluminio 6061 extruido sufre tensiones internas más altas comparado con MIC-6, que es fundido.

Esto importa cuando se trata de fiabilidad del proceso y mantener tolerancias terminadas. Cortar en material tensionado puede resultar en deformación, comúnmente referida como "arco" o "papas fritas" (potato chipping). Al fresar un lado de un material tensionado, las fuerzas internas se vuelven desiguales, causándolo a torcer. Elegir sus herramientas, material, sujeción y estrategias sabiamente ayudará a mitigar estas tensiones.

Entre nuestra breve visión general del proceso de prototipado y los consejos que hemos incluido para apoyar cada paso, esperamos que se sienta más confiado sobre la perspectiva de traer prototipado CNC en aluminio internamente. Por supuesto, siempre estamos aquí para responder cualquier pregunta y proporcionar orientación personalizada cuando esté listo para avanzar.

Beneficios del Prototipado CNC en Aluminio In-house

Elegir integrar prototipado CNC en aluminio internamente proporciona varios beneficios clave que superan con creces la velocidad y ahorro en costes típicamente incurridos por externalizar.

Para empezar, introduce la capacidad de retrabajar una pieza con poca antelación; de hecho, puede evitar hacer una pieza completamente nueva.

Usando la industria electrónica como ejemplo, considere el caso de externalizar una envolvente electrónica. Después de tres semanas de espera, la recibe, hecha tal como especificó con su diseño.

Pero, por supuesto, su equipo de diseño necesita ajustes en las tolerancias de una característica particular, y los ingenieros electrónicos necesitan un bolsillo añadido para un nuevo microchip. Para hacer este ajuste, obviamente necesitaría enviar la pieza de nuevo para ser retrabajada. Dependiendo del plazo de entrega, podría estar mirando otro plazo mínimo de tres semanas. ¿Tiene ese tipo de tiempo?

Ahora, imagine si tuviera prototipado CNC en aluminio internamente. Simplemente podría registrar desde una característica usando el palpador de la máquina, actualizar sus trayectorias de herramienta al modelo más nuevo, y resolver la solicitud internamente, en un momento. En última instancia, podría evitar crear una pieza nueva completamente ya que el aluminio es tan fácil de retrabajar.

Además, el ahorro de costes y la flexibilidad son ambos centrales en las máquinas de DATRON.

Cuando trae prototipado CNC en aluminio a casa, estos beneficios se hacen más evidentes por el hecho de que las máquinas DATRON están construidas intencionalmente alrededor de su capacidad para mecanizar aluminio. Siempre que las piezas sean las especificaciones correctas con respecto a tamaño y forma, las máquinas de DATRON, diseñadas desde cero – al igual que nuestra línea de herramientas de corte – son superiores para el prototipado CNC en aluminio.

Esperamos que nuestra guía rápida de prototipado CNC en aluminio le proporcione la información que necesita para considerar mover el proceso internamente. Si tiene alguna pregunta adicional, es bienvenido a contactarnos.