Fundamentos de Corte CNC para Embalajes de Plástico y Espuma: Guía para Principiantes

Prácticamente todos los productos que compramos vienen en algún tipo de envoltorio o paquete que necesita su propio conjunto de procesos de fabricación. A lo largo de los años, estos paquetes y estuches requieren diseños consistentes, a menudo producidos con el ajuste y geometría del producto en mente. Hoy, la mayoría de equipos de embalaje están automatizados para eficiencia y tiempos de producción más rápidos. Las máquinas de embalaje se controlan con máquinas CNC, que permiten a los usuarios reducir costes laborales.

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

Ventajas sobre Otros Métodos

Cuando se trata de embalaje, las fresadoras, cortadoras, etc. tienen algunas ventajas clave sobre otros tipos de tecnologías. En términos de producción de alta velocidad y bajo volumen, estas máquinas CNC rendirán mucho más por su dinero comparado con moldeo por inyección y fabricación aditiva, por ejemplo. Aunque AM puede ser más barato en ciertos casos, es mucho más lento y a menudo menos preciso. El embalaje también necesita ser consistente y uniforme en general, lo que las fresadoras y cortadoras hacen mejor.

El moldeo por inyección solo puede ser apropiado para altos volúmenes y así puede llevar a costes innecesarios en tiradas de bajo volumen. El moldeo por inyección, como su nombre sugiere, requiere un molde, que puede consumir mucho tiempo (semanas o incluso meses en ciertos casos). Además, aunque el moldeo por inyección es más barato en esos volúmenes mayores, los costes iniciales del molde pueden eclipsar esos ahorros comparados con las fresadoras.

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

Por otro lado, debe decirse que los métodos CNC sustractivos no son siempre la forma más apropiada. Dado que el embalaje a menudo significa crear un espacio para que el producto principal descanse, productos grandes que requieren cortes más profundos significarían más desperdicio en el bloque de material y más tiempo de consumo para cortar su forma mediante métodos sustractivos. En estos casos, otro método de producción puede ser más apropiado.

Asimismo, no todas las máquinas CNC son apropiadas para todo tipo de embalaje, como cubriremos a continuación. Los usuarios necesitan saber qué quieren de una máquina y luego decidir cuál conseguir, pero la mejor apuesta es con un sistema más versátil como una fresadora multi-propósito híbrida que tenga una gama de diferentes opciones de corte. 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 embalaje.

Palets y Contenedores de Plástico para Embalaje Exterior

Muchas empresas emplean el uso de palets de plástico para embalaje exterior al transportar artículos más generales. Ciertas formas en que vienen los paquetes, como bloques y cubos, son más universales. Como resultado, estos tipos de palets pueden incluso ser reutilizables a través de varios envíos para una gama de productos que les encajan. Lo que el corte CNC ofrece en este ámbito son mejoras en los procesos de producción antiguos.

Empresas como Graco Packaging usan un lote de los mismos palets por múltiples años en sus operaciones diarias. Estos fueron hechos usando una fresadora CNC y encajan las dimensiones intrincadas de la pieza precisamente. Duran mucho más que los hechos con otros procesos y sus empresas clientes tienden a usarlos para todas sus necesidades de embalaje y transporte.

Otros proyectos de embalaje pueden requerir una solución más completa que envuelva el producto totalmente. En estos casos, pueden emplear el uso de contenedores de plástico. El plástico corrugado es una solución así, ya que puede ser flexible, duradero y fácilmente procesado en una variedad de formas. Corte y chorro de agua (water-jetting) son métodos comunes para crear tales opciones de almacenamiento.

Es mejor usar plásticos de alta resistencia al impacto para operaciones de embalaje y transporte más laboriosas. Cualquier carga que deba ir en un avión o contenedor metálico debe ser mucho más fuerte y requerirá una máquina de 5 ejes para cortarla. Los ajustes y herramientas pueden variar de plástico a plástico. Por ejemplo, el PET puede formularse de varias formas, siendo en forma no reforzada o reforzada con fibra de vidrio, por ejemplo. Es mejor buscar qué material va a tratar y qué velocidad de husillo, tipo de canal y herramientas necesitará para procesarlo con precisión.

Consideraciones para Inserciones de Espuma

El embalaje no se refiere meramente a la caja exterior ya que también puede incluir inserciones y carcasas interiores de espuma, como a menudo ocurre con herramientas y electrónica. Hay toda una gama de materiales que cortadoras, fresadoras y fresadoras pueden procesar para tales propósitos de embalaje 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 las herramientas de corte CNC se usan para embalaje. Muy a menudo estos son materiales como la espuma de embalaje común que se ve dentro de cajas para prevenir daños en transporte. Estos materiales pueden hacerse de espuma de Poliuretano (PU), Polietileno (PE) u otros plásticos comunes. Por ejemplo, el PU es bastante duro y tiene alta densidad y, como resultado, una fresa de enrutador (router bit) es perfecta para el trabajo.

Por otro lado, la espuma PE es más ligera y comparativamente menos rígida, así que mientras las cortadoras de enrutador la desgarrarán, también pueden hacerlo inadecuadamente con cortes sucios en este material ligero. Cortar espumas más ligeras como esta no es aconsejable usando una fresa de enrutador, ya que puede dañar el resultado final y también hacerlo estéticamente desagradable. El PE y otras espumas ligeras requieren herramientas específicas, como cuchillas de navaja.

Es más beneficioso ir con una máquina multi-propósito con las herramientas adecuadas programadas para cortar todos los tipos de espuma. Esto puede ser un salvavidas para resolver cualquier consulta que surja con el procesamiento de espuma y permite un proceso de producción más versátil.

Esto puede incluir mesas CNC con eje Z dual o triple, que pueden configurarse con un husillo de enrutador y uno o dos cuchillos diferentes en su arsenal. Máquinas con configuración 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 incluyendo celda cerrada o abierta PE. Estas máquinas CNC multi-propósito son ideales para esas tiradas de producción pequeñas y pueden ser cruciales para prototipado.

Luego, elegir la fresa de enrutador es una parte crucial de la configuración. Una fresa de enrutador espiral ascendente permite aplicar una fuerza ascendente al material, lo que podría hacer que se levante y produzca contornos o profundidades de corte no deseados, así que no es ideal para cada situación.

Por el contrario, la fresa espiral descendente podría empujar el material hacia abajo, lo que resulta en más pérdida de material de la deseada. Esto deja una bolsa más grande o pieza más pequeña al cortar el perfil. La mayoría de materiales de espuma funcionan bien bajo una máquina con cortador recto de dos canales. Esto pone solo una pequeña fuerza radial en el material y cortará la pieza con 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 ligeros y bastante porosos, pueden ser difíciles de asegurar con la cubierta de vacío estándar. La solución más probable es usar ya sea 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, así que si la espuma es ligeramente porosa un soplador puede funcionar mejor. Tiene el beneficio de menos aire filtrándose a través de los agujeros durante la operación, proporcionando un proceso más consistente. Otras soluciones pueden aplicarse en tándem también. Los materiales porosos pueden sujetarse mediante la aplicación de una película plástica de bajo tack en la parte inferior del material. Esto mantiene un buen sellado y puede removerse fácilmente después.

Beneficios de Diseño

Artículos como instrumentos musicales o amplificadores y consolas de alto valor requieren transporte delicado. Tienen que empaquetarse muy apretada y cuidadosamente para evitar daños, particularmente en transporte de larga distancia de ciudad a ciudad. Fresadoras con cuchillas tangenciales y oscilantes tienen mucho que ofrecer en este frente, ya que el embalaje de espuma de costosos instrumentos musicales, luces y accesorios podrá manejar la turbulencia de la carretera.

El mecanizado CNC también permite insertar pequeños surcos y detalles en el diseño con precisión. Tales pequeños detalles pueden ayudar a dar más agarre al embalaje o la inserción. Estos toques pueden ayudar inmensamente a mantener los productos seguros en sus cajas y ayudar a evitar que se deslicen de un palet.

Otra ventaja en términos de diseño es que pueden diseñarse para reutilización más eficientemente que con otros métodos. Plásticos más fuertes y mejor capacidad de conformado permiten mejores productos que duran más en general.