Elegir el material CNC óptimo: Guía de rendimiento, coste y aplicación

El mecanizado CNC puede producir piezas de casi cualquier metal o plástico. Siendo este el caso, hay una enorme gama de materiales disponibles para piezas producidas mediante fresado y torneado CNC. Seleccionar el adecuado para su aplicación puede ser todo un desafío, y entender las ventajas y mejores usos de cada material disponible puede ser crucial.

En este artículo, comparamos los materiales CNC más comunes, en términos de propiedades mecánicas y térmicas, coste y aplicaciones típicas (y óptimas).

¿Cómo selecciona los materiales CNC adecuados?

Cuando está diseñando una pieza para ser mecanizada CNC, elegir los materiales correctos es esencial. Aquí están los pasos básicos que recomendamos seguir para seleccionar los materiales adecuados para sus piezas personalizadas.

• Defina los requisitos del material: Estos pueden incluir requisitos mecánicos, térmicos u otros de material, así como coste y acabado superficial. Considere cómo usará sus piezas y en qué tipo de entorno estarán.

• Identifique materiales candidatos: Determine unos pocos materiales candidatos que cumplan todos (o la mayoría) de sus requisitos de diseño.

• Seleccione el material más adecuado: Generalmente se requiere un compromiso aquí entre dos o más de los requisitos de diseño (por ejemplo, rendimiento mecánico y coste).

En este artículo, nos centraremos en el paso dos. Usando la información presentada a continuación, puede identificar los materiales más adecuados para su aplicación, manteniendo su proyecto dentro del presupuesto.

¿Cuáles son las directrices de Hubs para elegir materiales para CNC?

En las tablas siguientes, resumimos las características relevantes de los materiales CNC más comunes, recopiladas examinando las fichas técnicas proporcionadas por los fabricantes de materiales. Separamos metales y plásticos en dos categorías distintas.

Los metales se usan principalmente en aplicaciones que requieren alta resistencia, dureza y resistencia térmica. Los plásticos son materiales ligeros con una amplia gama de propiedades físicas, a menudo usados por su resistencia química y capacidades de aislamiento eléctrico.

En nuestra comparación de materiales CNC, nos centramos en la resistencia mecánica (expresada como límite elástico a tracción), mecanizabilidad (la facilidad de mecanizado afecta al precio CNC), coste, dureza (principalmente para metales) y resistencia a la temperatura (principalmente para plásticos).

Aquí tiene una infografía que puede usar como referencia rápida para identificar rápidamente materiales CNC que se ajusten a necesidades de ingeniería específicas:

Material	Grado	Resistencia*	Dureza+	Mecanizabilidad	Coste	Aplicaciones típicas
Aluminio	6061	Media	Media	★★★★★	$	Uso general Componentes de aeronaves Piezas automotrices Cuadros de bicicleta Contenedores de alimentos
	6082	Media	Media	★★★★★	$	Uso general Piezas automotrices Contenedores de alimentos
	7075	Alta	Media	★★★★	$$$	Componentes aeroespaciales y de aeronaves Piezas automotrices Aplicaciones marinas Equipamiento deportivo
	5083	Media	Baja	★★★★★	$$	Aplicaciones marinas Construcción Vasos a presión
Acero inoxidable	304	Alta	Media	★★	$$$	Uso general Dispositivos médicos Industria alimentaria Aplicaciones marinas Procesamiento químico
	316	Alta	Media	★★	$$$$	Equipos de preparación de alimentos Aplicaciones marinas Arquitectura Implantes quirúrgicos Contenedores químicos
	2205 Dúplex	Alta	Alta	★	$$$$$	Petróleo y gas Aplicaciones marinas Procesamiento químico Intercambiadores de calor
	303	Alta	Alta	★★★	$$$$	Componentes de aeronaves Piezas de maquinaria Tuercas, tornillos, engranajes, bujes
	17-4	Alta	Muy alta	★★	$$$$$	Palas de turbina Aplicaciones marinas Vasos químicos Petróleo y gas Aplicaciones nucleares
Acero dulce	1018	Media	Media	★★★	$$	Uso general Piezas de maquinaria Utillajes y fijaciones
	1045	Media	Alta	★★	$$$	Uso general Piezas de maquinaria
	A36	Alta	Media	★★★	$$	Construcción Piezas de maquinaria Utillajes y fijaciones
Acero aleado	4140	Media	Alta	★★	$$$	Uso general Piezas de maquinaria Utillaje
	4340	Alta	Alta	★★	$$$	Tren de aterrizaje de aeronaves Transmisión de potencia Utillaje
Acero para herramientas	D2	Alta	Muy alta	★	$$$$	Utillaje de trabajo en frío Troqueles y sellos Herramientas de corte y cuchillos
	A2	Alta	Muy alta	★	$$$$	Utillaje de trabajo en frío Troqueles y sellos Herramientas de corte y cuchillos
	O1	Alta	Muy alta	★	$$$$	Utillaje de trabajo en frío Troqueles y sellos
Latón	C36000	Media	Media	★★★★★	$$	Piezas mecánicas Válvulas y boquillas Arquitectura

• *: Límite elástico a tracción - Media: 200-400 MPa, Alta: 400-600 MPa
• +: Dureza - Media: 50-90 HRB, Alta: 90 HRB - 50 HRC, Muy alta: superior a 50 HRC

Material	Resistencia*	Temp. de trabajo+	Mecanizabilidad	Coste	Aplicaciones típicas
ABS	Media	Hasta 60°C	★★★	$$	Automoción Envolventes electrónicas Tuberías y accesorios Productos de consumo
Nylon	Alta	Hasta 100°C	★	$$	Piezas automotrices Piezas mecánicas Fijaciones
Policarbonato (PC)	Alta	Hasta 120°C	★★	$$	Arquitectura Automoción Envolventes electrónicas Contenedores de alimentos
POM (Delrin)	Media	Hasta 82°C	★★★★	$$	Piezas mecánicas Envolventes electrónicas Bujes y accesorios
PTFE (Teflón)	Baja	Hasta 260°C	★★★★	$$	Aplicaciones de alta temperatura Procesamiento químico Envolventes electrónicas Procesamiento de alimentos
PEAD (HDPE)	Baja	Hasta 80°C	★	$$	Contenedores químicos Tuberías y accesorios Productos de consumo
PEEK	Alta	Hasta 260°C	★★	$$$$	Aplicaciones médicas Procesamiento químico Procesamiento de alimentos Válvulas de alta presión

• *: Límite elástico a tracción - Baja: 5-30 MPa, Media: 30-60 MPa, Alta: 60-100 MPa
• +: Temperatura máxima de trabajo recomendada para uso constante

¿Qué es el aluminio? La aleación robusta y económica

Las aleaciones de aluminio tienen una excelente relación resistencia-peso, alta conductividad térmica y eléctrica y protección natural contra la corrosión. Son fáciles de mecanizar y rentables en volumen, a menudo convirtiéndolas en la opción más económica para producir prototipos y otros tipos de piezas.

Aunque las aleaciones de aluminio típicamente tienen menor resistencia y dureza que los aceros, pueden anodizarse, creando una capa dura y protectora en su superficie.

Desglosemos los diferentes tipos de aleaciones de aluminio.

• Aluminio 6061 es la aleación de aluminio de uso general más común, con una buena relación resistencia-peso y excelente mecanizabilidad.

• Aluminio 6082 tiene una composición y propiedades de material similares a 6061. Se usa más comúnmente en Europa (ya que cumple con las normas británicas).

• Aluminio 7075 es la aleación más usada en aplicaciones aeroespaciales donde la reducción de peso es crítica. Tiene excelentes propiedades de fatiga y puede tratarse térmicamente a alta resistencia y dureza, haciéndola comparable a los aceros.

• Aluminio 5083 tiene mayor resistencia que la mayoría de otras aleaciones de aluminio y resistencia excepcional al agua de mar. Esto la hace óptima para aplicaciones de construcción y marinas. También es una excelente opción para soldadura.

Características del material:

• Densidad típica de aleaciones de aluminio: 2,65-2,80 g/cm³

• Puede anodizarse

• No magnético

¿Qué es el acero inoxidable? La aleación fuerte y duradera

Las aleaciones de acero inoxidable tienen alta resistencia, alta ductilidad, excelente resistencia al desgaste y corrosión y pueden soldarse, mecanizarse y pulirse fácilmente. Dependiendo de su composición, pueden ser (esencialmente) no magnéticas o magnéticas.

Desglosemos los tipos de acero inoxidable que ofrecemos en la plataforma.

• Acero inoxidable 304 es la aleación de acero inoxidable más común. Tiene excelentes propiedades mecánicas y buena mecanizabilidad. Es resistente a la mayoría de condiciones ambientales y medios corrosivos.

• Acero inoxidable 316 es otra aleación común de acero inoxidable con propiedades mecánicas similares a 304. Tiene mayor resistencia a la corrosión y química, especialmente a soluciones salinas (por ejemplo agua de mar), por lo que a menudo es mejor para entornos más duros.

• Acero inoxidable 2205 Dúplex tiene la mayor resistencia (el doble que las aleaciones comunes de acero inoxidable) y excelente resistencia a la corrosión. Se usa en entornos extremos, con muchas aplicaciones en Petróleo y Gas.

• Acero inoxidable 303 tiene excelente tenacidad, pero menor resistencia a la corrosión comparado con 304. Debido a su excelente mecanizabilidad, a menudo se usa en aplicaciones de alto volumen, como producir tuercas y tornillos para aeroespacial.

• Acero inoxidable 17-4 (grado SAE 630) tiene propiedades mecánicas comparables a 304. Puede endurecerse por precipitación a un grado muy alto (comparable a aceros para herramientas) y tiene excelente resistencia química, haciéndolo adecuado para aplicaciones de muy alto rendimiento, como fabricar palas para turbinas eólicas.

Características del material:

• Densidad típica: 7,7-8,0 g/cm³

• Aceros inoxidables no magnéticos: 304, 316, 303

• Aceros inoxidables magnéticos: 2205 Dúplex, 17-4

¿Qué es el acero dulce? La aleación de uso general

Los aceros dulces también se conocen como aceros de bajo carbono y tienen buenas propiedades mecánicas, gran mecanizabilidad y buena soldabilidad. Debido a que son relativamente bajos en coste, los fabricantes los usan para muchas aplicaciones de uso general, como utillajes y fijaciones. Los aceros dulces son susceptibles a la corrosión y daño químico.

Desglosemos los tipos de aceros dulces disponibles en la plataforma.

• Acero dulce 1018 es una aleación de uso general con buena mecanizabilidad y soldabilidad y excelente tenacidad, resistencia y dureza. Es la aleación de acero dulce más usada comúnmente.

• Acero dulce 1045 es un acero de carbono medio con buena soldabilidad, buena mecanizabilidad y alta resistencia y resistencia al impacto.

• Acero dulce A36 es un acero estructural común con buena soldabilidad. Es adecuado para una variedad de aplicaciones industriales y de construcción.

Características del material:

• Densidad típica: 7,8-7,9 g/cm³

• Magnético

¿Qué es el acero aleado? La aleación más tenaz y resistente al desgaste

Los aceros aleados contienen otros elementos de aleación además de carbono, resultando en mayor dureza, tenacidad, fatiga y resistencia al desgaste. Similar a los aceros dulces, los aceros aleados son susceptibles a la corrosión y ataques químicos.

• Acero aleado 4140 tiene buenas propiedades mecánicas generales, con buena resistencia y tenacidad. Esta aleación es adecuada para muchas aplicaciones industriales pero no se recomienda para soldadura.

• Acero aleado 4340 puede tratarse térmicamente a altos niveles de resistencia y dureza, manteniendo su buena tenacidad, resistencia al desgaste y fuerza a fatiga. Esta aleación es soldable.

Características del material:

• Densidad típica: 7,8-7,9 g/cm³

• Magnético

¿Qué es el acero para herramientas? La aleación excepcionalmente tenaz y resistente

Los aceros para herramientas son aleaciones metálicas con dureza, rigidez, resistencia a la abrasión y térmica excepcionalmente altas, siempre que sufran tratamiento térmico. Se usan para crear herramientas de fabricación (de ahí el nombre) como troqueles, sellos y moldes.

Desglosemos los aceros para herramientas que ofrecemos en Hubs.

• Acero para herramientas D2 es una aleación resistente al desgaste que retiene su dureza a una temperatura de 425°C. Se usa comúnmente para fabricar herramientas de corte y troqueles.

• Acero para herramientas A2 es un acero para herramientas de endurecimiento al aire de uso general con buena tenacidad y excelente estabilidad dimensional a temperaturas elevadas. Se usa comúnmente para fabricar troqueles de moldeo por inyección.

• Acero para herramientas O1 es una aleación endurecida al aceite con una dureza alta de 65 HRC. Se usa comúnmente para cuchillos y herramientas de corte.

Características del material:

• Densidad típica: 7,8 g/cm³

• Dureza típica: 45-65 HRC

¿Qué es el latón? La aleación conductora y cosmética

El latón es una aleación metálica con buena mecanizabilidad y excelente conductividad eléctrica, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren baja fricción. A menudo encontrará piezas de latón cosméticas usadas para propósitos arquitectónicos (detalles dorados).

Aquí tiene el latón que ofrecemos en Hubs.

• Latón C36000 es un material con alta resistencia a la tracción y resistencia natural a la corrosión. Es uno de los materiales más fácilmente mecanizables, por lo que a menudo se usa para aplicaciones de alto volumen.

Características del material:

• Densidad típica: 8,4-8,7 g/cm³

• No magnético

¿Qué es el ABS? El termoplástico para prototipado

El ABS es uno de los materiales termoplásticos más comunes que ofrece buenas propiedades mecánicas, excelente resistencia al impacto, alta resistencia al calor y buena mecanizabilidad.

El ABS tiene baja densidad, lo que lo hace ideal para aplicaciones ligeras. Las piezas de ABS mecanizadas CNC a menudo se usan como prototipos antes de la producción en masa con moldeo por inyección.

Características del material:

• Densidad típica: 1,00-1,05 g/cm³

¿Qué es el nylon? El termoplástico de ingeniería

El nylon (también conocido como poliamida (PA)) es un termoplástico que a menudo se usa para aplicaciones de ingeniería, debido a sus excelentes propiedades mecánicas, buena resistencia al impacto y alta resistencia química y a la abrasión. Es susceptible a la absorción de agua y humedad.

Nylon 6 y nylon 66 son los grados que se usan más comúnmente en mecanizado CNC.

Características del material:

• Densidad típica: 1,14 g/cm³

¿Qué es el policarbonato? El termoplástico con resistencia al impacto

El policarbonato es un termoplástico con alta tenacidad, buena mecanizabilidad y excelente resistencia al impacto (mejor que ABS). Suele ser transparente, pero puede teñirse a una variedad de colores. Estos factores lo hacen ideal para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo dispositivos fluídicos o acristalamiento automotriz.

Características del material:

• Densidad típica: 1,20-1,22 g/cm³

¿Qué es el POM (Delrin)? El plástico CNC más mecanizable

El POM es comúnmente conocido por el nombre comercial Delrin, y es un termoplástico de ingeniería con la mayor mecanizabilidad entre los plásticos.

El POM (Delrin) es a menudo la mejor opción cuando se mecanizan piezas plásticas CNC que requieren alta precisión, alta rigidez, baja fricción, excelente estabilidad dimensional a temperaturas elevadas y muy baja absorción de agua.

Características del material:

• Densidad típica: 1,40-1,42 g/cm³

¿Qué es el PTFE (Teflón)? El termoplástico de temperatura extrema

El PTFE, comúnmente conocido como Teflón, es un termoplástico de ingeniería con excelente resistencia química y térmica y el coeficiente de fricción más bajo de cualquier sólido conocido. Es uno de los pocos plásticos que puede soportar temperaturas operativas por encima de 200 grados Celsius y es un excelente aislante eléctrico. También tiene propiedades mecánicas puras y a menudo se usa como revestimiento o inserto en un ensamblaje.

Características del material:

• Densidad típica: 2,2 g/cm³

¿Qué es el PEAD (HDPE)? El termoplástico para exteriores y tuberías

El polietileno de alta densidad (PEAD) es un termoplástico con una alta relación resistencia-peso, alta resistencia al impacto y buena resistencia a la intemperie. El PEAD es ligero y adecuado para uso en exteriores y tuberías. Al igual que el ABS, a menudo se usa para crear prototipos antes del moldeo por inyección.

Características del material:

• Densidad típica: 0,93-0,97 g/cm³

¿Qué es el PEEK? El plástico que reemplaza al metal

El PEEK es un termoplástico de ingeniería de alto rendimiento con excelentes propiedades mecánicas, estabilidad térmica en un rango muy amplio de temperaturas y excelente resistencia a la mayoría de químicos.

El PEEK a menudo se usa para reemplazar piezas metálicas debido a su alta relación resistencia-peso. También hay grados médicos disponibles, haciendo al PEEK adecuado también para aplicaciones biomédicas.

Características del material:

• Densidad típica: 1,32 g/cm³

Preguntas frecuentes

¿Cuál es el material más rentable para mecanizado CNC?

Esto depende mucho de la aplicación en cuestión, pero en general el Aluminio 6061 es el metal más común y de menor coste para mecanizado CNC.

¿Cuál es el mejor plástico para mecanizado CNC?

El POM (Delrin) es el plástico más económico para mecanizado CNC. Esto se debe en parte a la excelente mecanizabilidad de los termoplásticos.

¿Cuáles son las ventajas del mecanizado CNC con metales?

Los metales son ideales para aplicaciones de fabricación que requieren alta resistencia, dureza y/o resistencias fiables a temperaturas extremas.

¿Cuáles son las ventajas del mecanizado CNC con plásticos?

Aunque más comunes en impresión 3D, los plásticos son ideales para mecanizado CNC cuando busca producir piezas ligeras con requisitos de material especiales. Los plásticos también son viables para producir prototipos (especialmente antes de empezar a hacer cantidades mayores con moldeo por inyección).