¿Debería usar mecanizado CNC o impresión 3D para crear mi patrón maestro?

La fabricación de piezas a menudo requiere un molde que se pueda llenar con el material de fundición. Estos moldes se crean con un patrón maestro, que es esencialmente una réplica del producto final, aunque por lo general un poco más grande que el tamaño previsto del objeto final para compensar un cierto grado de contracción del material de moldeo.

Los patrones deben elaborarse de acuerdo con estándares exigentes por dos razones principales. En primer lugar, los objetos fundidos solo serán tan precisos como los moldes de los que están hechos, por lo que los patrones deben estar bien construidos. En segundo lugar, un patrón debe ser reutilizable; la construcción de alta calidad garantiza que se puedan usar repetidamente para crear moldes dimensionalmente precisos.

Debido a estos requisitos, los ingenieros han recurrido tradicionalmente a los servicios de los creadores de patrones, trabajadores altamente calificados con conocimientos de herramientas, fabricación de troqueles y fabricación de moldes. Sin embargo, los avances en la fabricación ahora permiten a los ingenieros crear patrones maestros utilizando métodos sustractivos tradicionales como el mecanizado CNC o la impresión 3D.

Al decidir qué proceso de fabricación usar al crear un patrón maestro, hay algunas consideraciones clave que se deben tener en cuenta. Estos incluyen especificaciones de diseño, como el tamaño, la complejidad geométrica y el grado de especialización del patrón, así como el volumen de producción, la aplicación prevista de la pieza y los materiales del producto.

Creación de patrones maestros mediante mecanizado CNC

El mecanizado CNC es un proceso de fabricación sustractivo, que utiliza herramientas de corte o taladros para dar forma a una pieza mediante la eliminación de material de un bloque más grande. Los patrones maestros mecanizados por CNC se fabrican utilizando tableros de herramientas o losas de material mecanizables que se pueden cortar rápida y fácilmente en patrones. Se pueden unir varias placas de herramientas para crear grandes patrones maestros, lo que hace que el mecanizado CNC sea un proceso útil para patrones que se usarán en fundición de metal o plástico o para crear prototipos.

Hay algunos tipos diferentes de tablas de herramientas, que incluyen poliuretano, epoxi, uretano y renshape. Estas placas de herramientas vienen en una variedad de densidades y generalmente son livianas, lo que las hace útiles para prototipos de automóviles, así como para patrones de fundición y aplicaciones de herramientas rápidas. Algunas variedades ofrecen resistencia a altas temperaturas, lo que representa una ventaja al crear patrones maestros para piezas de producción industrial que se encuentran en aviones, automóviles, barcos y otros vehículos.

Los patrones maestros mecanizados por CNC pueden cumplir con requisitos de tolerancia dimensional más estrictos que sus contrapartes impresas en 3D, lo cual es útil cuando se crean moldes para piezas aeroespaciales y médicas, donde la variación dimensional mínima es crítica. El mecanizado CNC permite la construcción de características estratégicas del molde, como salidas de aire, en el patrón maestro, al mismo tiempo que reduce la cantidad de acabado de superficie posterior a la producción que se requiere.

Sin embargo, una restricción clave del mecanizado CNC es que las geometrías internas complejas pueden ser difíciles y costosas de crear, ya que las herramientas de corte deben colocarse en ángulos muy precisos. Algunas geometrías son tan complejas que deben dividirse en varias piezas más pequeñas y sencillas que deben ensamblarse, lo que aumenta el costo y reduce la resistencia general del ensamblaje.

Creación de patrones maestros mediante impresión 3D

Las principales ventajas que ofrece la impresión 3D sobre el mecanizado CNC son la eficiencia, la velocidad y la flexibilidad del diseño. Debido a que la impresión 3D es un proceso aditivo, se pueden crear diseños complejos en una sola construcción, eliminando la necesidad de mecanizado o ensamblaje adicional. En la mayoría de los casos, esto hace que la impresión 3D sea una mejor opción para patrones con geometrías complejas que incluyen formas orgánicas, múltiples orificios, detalles más pequeños o características estratégicas del molde. Además, las piezas impresas en 3D tienden a proporcionar una superficie de alta resolución, una consideración importante para las piezas con diseños intrincados.

Debido a que los patrones impresos en 3D se crean utilizando archivos de diseño, el proceso de fabricación de moldes puede comenzar tan pronto como finalice el diseño. Los patrones mecanizados por CNC, por otro lado, tienen tiempos de entrega mucho más largos y pueden requerir múltiples rondas de pruebas antes de que pueda comenzar la producción. Un patrón mecanizado puede tardar semanas o meses en producirse, mientras que un patrón impreso en 3D se puede hacer en cuestión de días. Además, debido a que los archivos de diseño para los patrones impresos en 3D se almacenan digitalmente, los patrones maestros se pueden reproducir a pedido.

Sin embargo, los patrones maestros impresos en 3D no son tan duraderos como los creados mediante el mecanizado CNC. Por esta razón, los patrones maestros impresos en 3D rara vez son tan rentables para grandes lotes de producción que requieren múltiples moldes. Para patrones más duraderos y resistentes al calor, el mecanizado CNC suele ser una mejor opción.

Sopesar los pros y los contras de cada proceso

En última instancia, depende de los ingenieros, las fundiciones y los creadores de patrones clasificar las ventajas y desventajas clave de todas las opciones disponibles antes de decidir qué proceso tiene más sentido para el patrón que planean hacer.

Los patrones mecanizados por CNC son más costosos y requieren más tiempo para crearlos, pero los gastos iniciales a menudo se distribuyen entre varias piezas, lo que los convierte en una buena opción para series de producción de alto volumen. La impresión 3D puede producir patrones muy detallados a gran velocidad, lo que ofrece opciones flexibles de creación de prototipos, especialmente para piezas con geometrías complejas.

Cuando elija trabajar con Fast Radius, lo guiaremos a través de estas decisiones para garantizar que sus piezas se fabriquen de manera asequible, confiable y a tiempo, desde el diseño de patrones maestros hasta el acabado de posproducción.

Para obtener más información sobre el mecanizado CNC, la impresión 3D y los demás servicios que ofrecemos, visite nuestro centro de recursos, donde también podrá leer sobre los diferentes materiales de fabricación que se pueden utilizar para cada proceso.

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