¿Qué industrias utilizan maquinaria CNC?

El mecanizado de control numérico por computadora (CNC) crea muchas piezas complejas requeridas por diversas industrias. Si bien la producción en masa funciona para algunas aplicaciones, muchas industrias requieren piezas personalizadas. Muchas empresas buscan el mecanizado CNC para sus operaciones para poder seguir diseños precisos y hacer piezas precisas con software de computadora. Varias industrias, desde el campo de la medicina hasta el transporte, dependen del mecanizado de piezas. Gracias al avance de las computadoras y las máquinas, el proceso de mecanizado CNC permite diseños personalizados más complejos que los que pueden lograr otros métodos de producción.

Cómo funciona el mecanizado CNC

El mecanizado CNC es el proceso de usar software de computadora para guiar máquinas, tomar un diseño virtual y convertirlo en un producto tridimensional tangible. Este proceso es una forma de fabricación sustractiva, lo que significa que los proyectos comienzan con un bloque de material que las máquinas cortan para crear el diseño previsto. La programación informática ayuda en todo el proceso, ayudando a los expertos a fabricar productos con una precisión de diseño extrema.

Un proyecto CNC comienza con la creación de un diseño utilizando un software de diseño asistido por computadora (CAD). Los diseñadores pueden crear prácticamente cualquier objeto con software 3D, pero deben tener en cuenta las especificaciones de los materiales o las limitaciones de las máquinas CNC, o correrán el riesgo de crear una pieza que no coincida con su diseño. Por ejemplo, las máquinas no pueden reproducir cortes curvos y es posible que los materiales rígidos no produzcan la apariencia esperada.

Un programador usa el software CAM para manipular digitalmente el diseño en un formato que la computadora de la máquina CNC pueda entender. Los maquinistas se aseguran de que la máquina CNC tenga las herramientas adecuadas para el trabajo y colocan el material seleccionado en la máquina. Finalmente, el programa CNC le dice a la máquina que cree el producto basado en el diseño.

Si bien las computadoras realizan gran parte de la fabricación por sí mismas, los maquinistas a menudo seguirán desempeñando un papel en el proceso. Los diseños particularmente complejos o los diferentes tipos de máquinas pueden requerir que los maquinistas detengan la operación y giren algunas piezas de vez en cuando. El mecanizado también puede ser solo el primer paso antes de los toques finales que deben hacerse a mano.

Todo el proceso de mecanizado CNC se puede completar rápidamente, ya que los maquinistas pueden crear dibujos CAD en cuestión de unos pocos días. Si es necesario, los diseños CAD son fáciles de modificar, por lo que crear, probar y ajustar modelos 3D o prototipos es relativamente rápido y sencillo. Además, cortar bloques de materiales existentes es un proceso rápido. Además, las máquinas CNC pueden formar parte de una línea de ensamblaje, por lo que varias máquinas pueden trabajar juntas, produciendo de manera eficiente muchos productos o todas las piezas de un producto simultáneamente.

Capacidades de maquinaria CNC

Los maquinistas pueden usar máquinas CNC para producir muchos diseños de productos, desde formas estándar hasta objetos con formas cónicas y contornos compuestos. La industria del mecanizado CNC puede manejar sus trabajos más grandes o más pequeños, desde la fabricación de piezas grandes hasta el esculpido de piezas precisas y completarlas con operaciones de acabado secundarias. El proceso automatizado permite una calidad uniforme, lo que garantiza que todos los productos sean iguales, incluso a niveles de producción en masa.

El mecanizado CNC también está equipado de manera única para crear prototipos de productos. Con la creación rápida de prototipos, puede mecanizar un producto de muestra de manera rápida y eficiente, luego inspeccionarlo y probarlo para garantizar su usabilidad antes de que comience la producción en masa. El mecanizado rápido de piezas con un software preciso le otorga tiempo en el proceso de producción para implementar diseños precisos durante las pruebas y la fabricación, y puede reducir la cantidad de desechos que genera su empresa.

El mecanizado CNC también permite una fabricación versátil, ya que puede utilizar diversos materiales para fabricar piezas con las especificaciones exactas que necesita. Muchos proyectos pueden beneficiarse de este nivel de precisión, incluida la creación de componentes personalizados o piezas de repuesto raras.

Aunque muchas personas asocian el mecanizado con el metal, los maquinistas crean con éxito piezas a partir de otros materiales, como fenólicos, plásticos, espuma rígida y espuma tallada. Estos materiales alternativos aumentan la versatilidad del mecanizado para incluir opciones que son resistentes al agua, duraderas, no conductoras o tienen otras características que no se encuentran en los metales.

El mecanizado CNC utiliza varios tipos de dispositivos. El fresado, el mecanizado de tornillos y el torneado de máquinas operan en varios métodos, torneando las herramientas o los materiales. Los trabajadores eligen los métodos de mecanizado en función de la precisión requerida del producto y el contenido utilizado. Sus opciones son:

• Torneado a máquina: Al igual que un torno, las fresadoras CNC giran el material bajo el control de una computadora. El método de torneado de la máquina hace posible la producción en masa de piezas personalizadas.
• Mecanizado de tornillos: El mecanizado de tornillos requiere una configuración experta. A pesar del tiempo adicional necesario, el mecanizado de tornillos produce piezas precisas que pueden ser tan pequeñas como 0,005 pulgadas.
• Fresado a máquina: El fresado a máquina gira las herramientas alrededor de la pieza, y las fresadoras utilizan numerosas herramientas para piezas muy detalladas.

Industrias que utilizan maquinaria CNC

La precisión importa más en casos de vida o muerte, como los que se encuentran en las industrias de defensa, aeroespacial, petroquímica y de defensa. Las empresas de estos sectores requieren la máxima precisión en sus piezas porque la falla de los componentes podría poner vidas en riesgo. El mecanizado CNC puede alcanzar los niveles de precisión necesarios para salvar vidas cuando cuenta.

Algunos fabricantes pueden tener sus propias máquinas para fabricar los productos que necesitan. Diferentes máquinas utilizan diferentes técnicas para trabajar con diferentes materiales en función de lo que cada sector necesita para sus piezas. Otras empresas deciden trabajar con empresas profesionales de mecanizado CNC para fabricar sus piezas.

Al usar la máquina y el material correctos para el trabajo, los maquinistas CNC pueden servir a una amplia gama de industrias. Cada una de estas industrias tiene sus propias necesidades, lo que significa que no todos los usos del mecanizado CNC funcionarán para todas las empresas. Incluso las empresas dentro de la misma industria pueden encontrar diferentes aplicaciones para el mecanizado CNC en sus nichos.

1. Industria médica

El campo médico se basa en productos personalizados y de calidad para satisfacer las diversas necesidades de los pacientes. Sin embargo, esta industria también utiliza muchos dispositivos desechables para proteger a los pacientes de contraer infecciones o enfermedades mientras reciben atención médica. Las empresas médicas requieren grandes volúmenes de piezas precisas para satisfacer las necesidades de sus pacientes y mantener sus instalaciones abastecidas con lo esencial. De vez en cuando, las empresas pueden solicitar prototipos antes de comenzar la producción completa, especialmente cuando se prueban nuevas ideas. Los prototipos son fundamentales en el campo de la medicina, ya que los profesionales deben asegurarse de que los productos funcionen bien antes de usarlos con los pacientes.

Los diversos tipos de máquinas CNC se adaptan bien a las necesidades del campo médico. Debido a la variedad de materiales y dispositivos disponibles, los trabajadores médicos pueden tener una amplia gama de piezas creadas a través del mecanizado CNC, que incluyen:

• Implantes
• Máquinas de resonancia magnética
• Dispositivos ortopédicos
• Piezas eléctricas
• Cajas electrónicas para dispositivos de monitoreo
• Equipo de investigación
• Recintos blindados
• Embalaje estéril personalizado
• Piezas fabricadas con plásticos de alta temperatura
• Instrumentos médicos
• Productos aprobados por la FDA

Los beneficios de las máquinas CNC en el campo médico incluyen la capacidad de crear piezas personalizadas rápidamente. Sin embargo, aquellos en esta industria también requieren la fabricación de estas piezas en entornos aprobados por la FDA. Al elaborar diseños individuales, el software CNC permite a los ingenieros ver todos los aspectos de la pieza en tres dimensiones antes de mecanizarla. Este proceso garantiza que cada componente tenga las dimensiones exactas que necesita para funcionar correctamente. Las piezas que encajarán entre sí deben tener el margen de error más pequeño posible, ya que los problemas pueden provocar fallas en el funcionamiento de la máquina y diagnósticos médicos erróneos.

2. Industria aeroespacial

Los dispositivos de la industria aeroespacial se enfrentan a diversas condiciones, incluidas altas velocidades, corrientes de aire rápidas y presiones de aire extremas. Para evitar daños a las aeronaves, los ingenieros deben construir cada componente con las herramientas y piezas más precisas. Incluso un pequeño error podría atrapar una corriente de aire, produciendo arrastre o aumentando el desgaste de las piezas.

El mecanizado CNC aeroespacial debe cumplir requisitos increíblemente precisos, como tolerancias de hasta 0,00004 pulgadas. Los maquinistas deben adherirse a dichas tolerancias con los materiales estándar de la industria extra duraderos, como el titanio, el aluminio, el níquel y algunos plásticos. Los materiales exactos dependen de las piezas que se creen y de las propiedades requeridas para ese componente CNC.

La industria aeroespacial y de aviación utiliza varias piezas para aeronaves y dispositivos de servicio de aeronaves, que incluyen:

• Múltiples
• Alabes
• Bujes
• Conectores eléctricos
• Piezas del tren de aterrizaje
• Antenas
• Materiales de supresión de radiofrecuencia

Al adoptar el mecanizado CNC para crear componentes, la industria aeroespacial obtiene las piezas personalizadas que necesita con las tolerancias extremadamente estrictas que requiere. Sin poder diseñar y fabricar componentes precisos, es posible que la industria aérea y espacial no haya alcanzado su nivel tecnológico actual. Tener un medio fácil de crear piezas experimentales es fundamental para la seguridad y el éxito en el futuro.

El mecanizado CNC también es un método ideal para la fabricación de prototipos de piezas aeroespaciales. Ver la imagen 3D en una computadora le permite al ingeniero probar la funcionalidad de la pieza y hacer cambios rápidos si es necesario. Una vez finalizado, los ingenieros pueden comenzar el proceso de mecanizado CNC para una rápida producción de piezas. La transición de la producción individual a la producción en masa de piezas para la industria aeronáutica o aeroespacial se simplifica con el uso de máquinas CNC durante todo el proceso.

3. Industria del transporte

Muchos componentes de la industria de la aviación, como los motores, también se pueden utilizar en la industria del transporte. La investigación y las pruebas de productos son tan vitales para el sector del transporte como para la industria aérea y espacial, ya que afectan la seguridad y la capacidad de viajar de las personas. Los diseñadores de vehículos necesitan probar prototipos de piezas físicas para saber cómo cambiar sus diseños y modelos originales para obtener mejores resultados. El mecanizado CNC permite a los ingenieros crear prototipos, probar su practicidad y, finalmente, hacer un diseño con las especificaciones exactas que necesitan.

Mientras que la industria del aire y el espacio requiere naves construidas para velocidades más rápidas que el sonido, el sector del transporte requiere longevidad. Los vehículos de transporte necesitan componentes robustos lo suficientemente fuertes como para transportar cargas pesadas largas distancias. La industria del transporte puede necesitar máquinas CNC para construir piezas utilizadas en varios vehículos, como:

• Barcos de transporte
• Trenes de carga
• Tren de pasajeros
• Camiones de transporte de 18 ruedas
• Vehículos de pasajeros

Durante el uso en trenes de alta velocidad, las altas velocidades ejercen una presión adicional sobre los vehículos, lo que requiere una precisión aún mayor en el montaje de las piezas utilizadas en los vagones y motores del tren.

Debido a que las máquinas CNC pueden crear piezas a partir de varios tipos de materiales, pueden hacer de todo, desde los frenos hasta las piezas del motor e incluso las herramientas. Así como los automóviles de pasajeros están evolucionando para volverse más eficientes, los vehículos de carga en la industria del transporte enfrentan cambios similares. Para lograr los cambios rápidos necesarios para una serie de pruebas, los ingenieros pueden usar diseños mecanizados por CNC para acelerar el proceso de investigación y desarrollo y fabricar más rápidamente los vehículos y las piezas necesarias.

4. Industria del petróleo y el gas

La industria petroquímica utiliza grandes máquinas para refinerías y plataformas de perforación. Esta línea de trabajo se basa en piezas bien mecanizadas y de ajuste preciso. Sin un ajuste perfecto, podrían surgir problemas como fugas en las válvulas, fallas en los pistones o mal funcionamiento de los cilindros. Para lograr instalaciones eficientes, las empresas petroquímicas necesitan componentes fabricados con las máquinas CNC más precisas.

Las plataformas de perforación son otro lugar donde las piezas deben tener una alta tolerancia. A diferencia de otras instalaciones, las plataformas de perforación operan en áreas aisladas. Si un componente CNC no funciona como debería, obtener un reemplazo o una reparación podría demorar días en la producción. Las piezas producidas para su uso en plataformas deben funcionar bien la primera vez y continuar las operaciones en el futuro, incluso en presencia de niebla salina del mar, polvo del desierto o nieve de las llanuras del norte.

Los componentes utilizados en la industria del petróleo y el gas que puede producir el mecanizado CNC incluyen piezas para tuberías, refinerías y plataformas, que incluyen:

• Alfileres
• varillas
• Válvulas
• Pistones
• Cilindros
• Brocas

La industria del petróleo y el gas se mueve a una velocidad que requiere tiempos de entrega rápidos y procesamiento ocasional de piezas de alto volumen. Los beneficios de la industria de máquinas CNC para este sector incluyen la capacidad de crear productos especiales para los sitios de trabajo. Además, las operaciones de CNC pueden producir piezas grandes o pequeñas para la industria, así como los componentes necesarios para engranajes electrónicos que son cada vez más populares en el sector del petróleo y el gas.

5. Industria militar y de defensa

Al igual que la industria del petróleo y el gas, el sector de la defensa requiere piezas duraderas que soporten incluso los entornos más duros. El gobierno establece normas estrictas para la actividad militar. Así como la producción de suministros médicos debe cumplir con las reglas creadas por la FDA, los productos militares deben cumplir con las regulaciones gubernamentales.

Las fuerzas armadas en su conjunto abarcan una multitud de sectores. Los productos y piezas creados para la defensa pueden parecer similares a los de otras industrias, como la aviación, la electrónica, la marina, el transporte y la medicina. Sin embargo, estas otras industrias no tienen tanta necesidad de mantenerse al día con la última tecnología mientras tienen acceso a piezas confiables en las ubicaciones más remotas. El sector de la defensa requiere piezas precisas como:

• Componentes de comunicaciones
• Componentes de transporte
• Electrónica
• Piezas de avión

Las medidas de alta seguridad requieren secreto en torno a los procedimientos y productos exactos utilizados en la creación de equipos militares. Sin embargo, este sector puede obtener beneficios del uso del mecanizado CNC, como actualizaciones eficientes, piezas duraderas hechas de materiales resistentes y la fabricación en masa de piezas aprobadas que requieren tolerancias precisas. El ejército se encuentra entre las industrias con maquinaria CNC que pueden requerir actualizaciones regulares de dispositivos. Las capacidades precisas de mecanizado y prototipo permiten que el sector de la defensa utilice la última tecnología y proporcione la mejor protección nacional.

6. Industria electrónica

Si bien el mecanizado puede crear piezas grandes, también se destaca como una opción para diseñar componentes pequeños, como los que utiliza la industria electrónica. Los avances tecnológicos modernos se basan en piezas y dispositivos pequeños y livianos con proporciones precisas de láser de menos de 10 micrómetros, todo lo cual puede ofrecer el mecanizado CNC.

Además de los componentes de dispositivos eléctricos comunes, la industria electrónica también necesita la capacidad de crear componentes de comunicaciones. Las piezas de comunicación pueden proteger los dispositivos de comunicación de la interferencia de otros dispositivos electrónicos. También proporcionan conexiones eléctricas entre las partes, que incluyen:

• Disipadores de calor
• Aislamiento eléctrico
• Carcasas de amplificadores
• Protección contra interferencias de radiofrecuencia

Las piezas más pequeñas requieren tolerancias más estrictas. La electrónica y otros componentes eléctricos requieren un micromecanizado sin errores. Los humanos son incapaces de alcanzar tales niveles de precisión por sí mismos. El uso de una computadora para cortar y controlar las herramientas de mecanizado aumenta la posible precisión al crear componentes minúsculos. La industria electrónica debe su éxito a la precisión superior producida por el mecanizado CNC.

7. Industria Marina

La industria marina debe su éxito a los diversos componentes mecanizados por CNC que utiliza. Muchos elementos de embarcaciones requieren materiales o formas inusuales, y el mecanizado es el método perfecto para satisfacer esas necesidades con el mínimo esfuerzo.

A diferencia de otros sectores, la industria marina requiere un alto grado de resistencia al agua de sus productos porque la mayoría de los componentes estarán expuestos directamente al agua o a la humedad alrededor de los océanos, lagos y ríos, lo que puede desgastar las piezas. La mayoría de los dispositivos electrónicos no funcionan bien en ambientes húmedos o mojados. Los productos marinos, sin embargo, dependen de componentes eléctricos resistentes al agua. La electrónica a bordo de los barcos necesita consideraciones especiales, como carcasas para evitar que el agua interfiera con los procesos eléctricos. Además, las piezas utilizadas en el océano o cerca de él deben ser resistentes a la corrosión, ya que el agua salada puede erosionar fácilmente los materiales inadecuados.

Las aplicaciones marinas también requieren un alto grado de portabilidad y durabilidad. Los componentes deben poder durar mucho tiempo y resistir el desgaste y los daños, ya que las embarcaciones en el mar pueden tener que esperar mucho tiempo antes de regresar a tierra para repararlas. El mecanizado CNC puede ayudar a producir piezas duraderas al fabricarlas con especificaciones de diseño exactas, de modo que encajen perfectamente y funcionen bien juntas sin fallar. Algunos de estos componentes incluyen:

• Estuches aislantes
• Piezas electrónicas
• Componentes del motor
• Hélices
• Prototipos de moldes
• Otras piezas de barco

CNC benefits the marine industry through its ability to make custom parts. Whether for small boats or industrial shipping vessels, boat parts may need custom specifications to fit the user’s needs. With CNC machining’s versatility, engineers can make both large and small pieces, depending on the available machinery. Marine foams have a range of types, including rigid polyurethane and thermoplastic polyurethane, that engineers can use to create water-resistant, lightweight and durable parts for boats.

CNC Material Selection

CNC machining benefits several industries, and each application requires specific materials for best results. Narrowing down all the options helps machinists arrive at the most useful and long-lasting solutions for their products.

Some popular materials used in the above industries to make products and prototypes include:

Plastics

Plastics represent a wide range of materials, versatile in many industries. The medical field uses plastic for custom packaging to ensure product safety. Many healthcare supplies must also withstand high working temperatures, which certain plastics can accommodate.

The defense industry also uses plastics to make lightweight, temperature-stable parts for antennas, microwave lenses and more. Epoxy resins are strong enough for homeland security applications and can often meet specific temperature requirements.

Polyester film, another polymer resin, is a flexible and stable insulating material for electrical products and also has medical uses. Some plastics are friction and corrosion-resistant, ideal for products like bushings and bearings that may experience harsh environments. Other plastics are transparent, perfect for products that need to be stronger than glass but still see-through, like bullet-proof glass.

Carving Foam

Foam is lightweight and soft but also dense enough to withstand various applications. Moisture and rust-resistant, rigid foam will maintain its structural integrity even when exposed to water and rough conditions, making it useful in the marine industry. Its flexibility allows it to take almost any shape through CNC machining, and it’s a great material for creating intricate, detailed shapes.

Carving foam is ideal for fabricating seals, gaskets and electrical components. The defense industry also uses flexible, water-resistant foams for weatherproof radiofrequency products, as well as heat-resistant foams for custom homeland security projects.

Phenolics

Phenolics are fabric-reinforced laminates that have high tensile and flexural strength and work well for electrical applications. Thermosetting glass-reinforced laminates, like G10/FR4, are flame-retardant, heat-stable materials often used for electrical insulation, protecting people from strong electrical currents. G10/FR4 can also be used in printed circuit boards for telecommunications devices, as well as electrical controls like timers and transformers.

Other phenolic laminates have properties such as stability at higher temperatures, hardness and dimensional stability under different conditions. GPO3, in particular, is an electrical-grade material that achieves arc-resistant insulation in high-voltage parts such as switchgears, transformer components and TV parts. Some phenolics are even friction, abrasion and chemical-resistant, for use in various specialized industries.

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