Selección de Materiales Adecuados para Piezas de Fresadora CNC: Guía Experta

Muchos prototipos de plástico son piezas de fresadora, plásticos regulares como ABS, PC, PMMA, POM y PEEK en bloque pueden ser mecanizados por fresadoras CNC o tornos CNC. Explore más detalles sobre cómo hacer piezas mecanizadas CNC aquí.

Si quiere tener un prototipo hecho, y tiene un requisito de material específico, por ejemplo PC transparente. Entonces el proceso se limita a mecanizado CNC (fresado o torneado CNC). Por supuesto, el moldeo por inyección probablemente también podría producir esta pieza. Sin embargo, es irreal gastar miles o millones de dólares haciendo un solo prototipo.

En este artículo, voy a escribir dos historias reales sobre elección de material plástico, inspiradas en proyectos reales. (Nombre, empresa y producto serán anónimos por confidencialidad).

1. Mantener el Color Consistente con Diferentes Piezas de Plástico para Fresadora

Un cliente antiguo vino a nosotros con una nueva consulta para un nuevo prototipo. El material solicitado para tres de las piezas es PA6 blanco (Nylon). Dos de las piezas necesitan ser pegadas y pulidas.

Sin embargo, como puede ser conocido por algunos, el material Nylon es "autolubricante", por lo que no puede pegarse con otras piezas. Y el material Nylon no se recomienda pulir, debido a las propiedades del material mismo, tras pulir la superficie de la pieza de Nylon fresada se volvería incluso más rugosa que las piezas solo fresadas por máquinas CNC.

El cliente entonces cambió las dos piezas que necesitan pegado a PC blanco, que puede pegarse (aunque las piezas de PC no se pegan fuertemente) y pulirse bastante suave.

Sin embargo, como a este cliente le importa mucho la estética de este prototipo, si todas las piezas necesitan ensamblarse y presentarse a clientes importantes, el color de las piezas debe ser consistente. El caso es que incluso si los materiales PC y Nylon son todos blancos, son ligeramente diferentes en blanco. Las siguientes fotos las tomé yo para mostrar a nuestro cliente la diferencia:

Como se muestra en las fotos, aunque son todos colores blancos, son un poco diferentes en la realidad. Es un detalle pequeño, pero si la estética es realmente importante para un prototipo, por ejemplo, los prototipos se presentan a clientes importantes o en una exposición, entonces no es buena idea ignorar la consistencia de los colores de diferentes materiales.

Volviendo a la historia, al ver las fotos, el cliente eligió ABS blanco para las tres piezas y quedó bastante satisfecho con cómo quedó el conjunto al final.

2. ¿Existe Alternativa para Piezas de Fresadora en PC Transparente?

Como he dicho al principio, si el material tiene que ser PC, entonces el único proceso para hacer un prototipo es mecanizado CNC. Pero, ¿qué pasa si solo necesito que el prototipo sea transparente, puede ser cualquier material transparente y quiero que el coste sea lo más bajo posible?

Un nuevo cliente nos envió unos archivos de diseño con un mensaje simple: "Esto necesita ser un prototipo de policarbonato transparente pulido. Hay una pieza que necesita ser Teflón transparente" (Información parcialmente oculta por confidencialidad).

Como el mensaje era bastante simple, y no hay material en bloque de Teflón transparente (solo gránulos de Teflón transparente para moldeo por inyección), llamé al número de móvil dejado por el cliente.

Tras comunicaciones, supe que la pieza completa necesita contener unos 19 litros (5 galones) de agua y el material no tiene que ser PC. Todas las piezas pueden ser otros materiales transparentes. El cliente quiere gastar lo mínimo posible para hacer el prototipo y probar si el artículo funciona como se supone. La pieza no tiene que ser muy transparente. Es aceptable si se puede ver dentro de la pieza. Si es muy caro hacer la pieza transparente, entonces si no es tan transparente está bien.

Tras obtener toda esta información, recomendé usar impresión 3D para hacer esta pieza y pulido transparente para el acabado. La impresión 3D puede hacer muchas formas complejas y suele costar mucho menos comparado con mecanizado CNC. A veces, si una pieza es demasiado compleja para fresadoras CNC, la pieza tiene que dividirse en varias, mecanizarse por separado y pegarse al final.

En este caso, considerando que la pieza necesita contener bastante agua, sería mejor si no dividimos las piezas, porque no importa qué tan fuerte sea el pegamento, hay posibilidad de que las piezas pegadas no aguanten esa cantidad de agua.

Para impresión 3D, las desventajas son que puede haber pequeñas burbujas transparentes dentro de las piezas impresas, el material es bastante limitado, para SLA el único material disponible es resina fotosensible, y para SLS las piezas terminadas tienen superficie bastante rugosa, que no puede ni pulirse ni pintarse para tener mejor estética.

Tras una revisión preliminar de los diseños por mi equipo de ingeniería y yo, ofrecimos cinco propuestas de mecanizado al cliente: Fresado CNC PC con pulido al vapor, Fresado CNC PC sin pulido al vapor, Impresión 3D con pulido transparente, Impresión 3D sin pulido, e Impresión 3D con solo una pieza pulida. También se enviaron unas fotos de muestra al cliente para ver cómo quedaría cada pieza al final.

En este caso particular, si el material tiene que ser policarbonato, algunas piezas necesitarían división y pegado, debido a la estructura del diseño y limitaciones del propio mecanizado CNC. Proporcionamos un plan muy específico de división y pegado (considerando que la pieza necesita contener unos 19 litros de agua) al cliente. Además, la superficie de las piezas de policarbonato de fresadora son bastante opacas, no transparentes, por tanto para hacer la pieza transparente, tenemos que usar pulido al vapor. Si el requisito de transparencia es alto, la pieza tiene que ser pulida al vapor y manualmente. En este caso, solo cotizamos pulido al vapor para el acabado.

Si usamos impresión 3D (SLA), entonces no necesitamos dividir las piezas, todas pueden mecanizarse como piezas completas y luego ensamblarse. Pero las piezas recién impresas, aunque sea material transparente, la pieza en sí es opaca, y tenemos que pulirla a mano para hacerla transparente.

Entre las cinco propuestas, el coste más alto es Fresado CNC PC con pulido al vapor, mientras que el más bajo es Impresión 3D (SLA) material transparente sin pulido.

Tras ver todas nuestras propuestas, el cliente decidió ir con impresión 3D y pulir una pieza que tiene que ser transparente. La pieza funciona bastante bien y ahora está lista para moldeo por inyección.

En Conclusión

Aunque en los proyectos anteriores, elegir los materiales plásticos adecuados son detalles pequeños, siempre somos pacientes y comprometidos a proporcionar los servicios óptimos para nuestros clientes.