5 tendencias esenciales de mecanizado CNC para seguir en 2021

El control numérico por computadora (CNC), un proceso de fabricación sustractivo que emplea controles computarizados y herramientas de máquina para remover capas de material y producir una pieza deseada, es una de las técnicas de fabricación más utilizadas. Sin embargo, en realidad se basa en tecnología desarrollada en el siglo XVIII.

El inicio de la industrialización a mediados del siglo XVIII vio los precursores tecnológicos del mecanizado CNC. Sin embargo, no fue hasta la Guerra Fría que la tecnología se automatizó y el método de mecanizado CNC se realizó plenamente. Finalmente, en 1952, Richard Kegg desarrolló la "Cincinnati Milacron Hydrotel", considerada la primera máquina de fresado CNC moderna.

La tecnología de fresado CNC continúa evolucionando y encontrando nuevas aplicaciones cada año junto con la tecnología informática y de fabricación que se desarrolla rápidamente. Y en medio de disrupciones que incluyen el auge de la tecnología "inteligente" y la pandemia de COVID-19 (y sus impactos continuos en los comportamientos del consumidor), los fabricantes buscan cada vez más formas de mejorar la productividad y la flexibilidad mientras reducen costes.

Este desafío requiere la adopción generalizada de nuevas tecnologías, algunas de las cuales probablemente se afianzarán en toda la industria en el próximo año. Estas cinco tendencias están en el horizonte —y casi seguro que darán forma a la dirección del mecanizado CNC en 2021.

1. Más ejes para mayor ahorro de costes

Las máquinas CNC tradicionales presentan movimiento lineal en tres ejes. Si bien muchas máquinas ahora incluyen una cama móvil, un centro de fresado de 3 ejes permanece quieto mientras el cortador se mueve. Típicamente, con una máquina de 3 ejes, la cama se mueve linealmente a lo largo de dos ejes mientras el husillo se traslada hacia arriba y abajo a lo largo del tercer eje. Las máquinas de 4 ejes permiten un corte más detallado al incorporar un eje rotacional.

Típicamente, un cuarto eje rotativo se monta en la mesa de la máquina, y la pieza se monta en la cara del cuarto eje rotativo. Esto hace que las máquinas de 4 ejes sean adecuadas para fabricar dispositivos médicos y piezas con geometrías complejas.

Finalmente, las máquinas de 5 ejes representan la cúspide de la capacidad de fresado. Estas máquinas permiten el micromecanizado y son capaces de producir cortes extremadamente detallados a velocidades inigualables. Consisten en tres ejes lineales y dos grados de libertad rotacionales. Si bien las máquinas CNC de 4 y 5 ejes han estado disponibles comercialmente durante varios años, solo recientemente se han vuelto financieramente accesibles para muchos fabricantes.

Además, las máquinas CNC heredadas pueden adaptarse para incluir más ejes; al agregar un cabezal divisor que permite mayor inclinación y rotación, una máquina de 3 ejes puede convertirse fácilmente en una de 5 ejes. Esto aumenta las capacidades de la máquina, permitiendo más operaciones con menos configuraciones.

Considerando que cada configuración requiere operaciones adicionales, materiales, tiempo y potencial de error, menos configuraciones se traducen directamente en ahorro de costes. Al mismo tiempo, la proliferación de máquinas multi-eje está reduciendo los precios en general para máquinas CNC más pequeñas, haciendo la práctica del fresado más accesible para operaciones pequeñas y aficionados.

2. Soluciones universales para utillaje

Los accesorios de vacío o placas de vacío, que se usan para sujetar proyectos en su lugar que son difíciles de asegurar o podrían deformarse fácilmente, tradicionalmente se han fabricado a medida para cada proyecto. Como resultado, han sido bastante costosos, y la mayoría de los equipos de fabricación tienden a evitar usarlos a menos que sea estrictamente necesario.

Sin embargo, la introducción de bases universales como Pierson SmartVac y el sistema de sujeción UV Blue Photon han hecho posible configurar a medida una sola pieza para múltiples operaciones. Como alternativa llave en mano a los accesorios personalizados, estas herramientas hacen posible crear ciertas piezas a una fracción de lo que costaría anteriormente.

Matrix Innovations creó una solución similar en forma de mordazas blandas universales, que también pueden personalizarse y usarse para operaciones repetidas. Juntas, las mesas de vacío y las mordazas blandas reutilizables hacen que sea mucho más asequible completar proyectos complejos de mecanizado CNC.

3. Uso creciente de robótica

Si bien los robots se han usado durante mucho tiempo en el mecanizado CNC, solo recientemente los robots colaborativos, o "cobots", han visto una adopción generalizada. Los cobots, a diferencia de los robots industriales, están diseñados para trabajar estrechamente junto a trabajadores humanos. Están programados para trabajar intuitivamente e incluso pueden enseñárseles su operación prevista con movimientos manuales.

La adopción de cobots se está acelerando rápidamente debido a los avances en sistemas de visión robótica. Al igual que un coche Tesla tiene sistemas de visión que pueden reconocer coches y peatones, los sistemas de visión pueden acoplarse a los cobots, enseñándoles a ver, reconocer, recoger y colocar piezas en un taller de mecanizado.

Debido a que estos robots tienen necesidades mínimas de programación y capacitación, son increíblemente versátiles y rara vez requieren inversión significativa de tiempo por adelantado. Se espera que esta tecnología ayude a hacer a los trabajadores más productivos mientras también reduce costes a largo plazo al reducir la probabilidad de error humano. Además, a medida que las capacidades de aprendizaje automático se integran cada vez más en los sistemas robóticos, algunos expertos predicen que los cobots se convertirán en colaboradores de lugar de trabajo aún más efectivos en el futuro próximo.

4. Avances en formación de la fuerza laboral

Los fabricantes de equipos están instalando cada vez más visores CAD 3D en sus plataformas de máquina estándar. Esta pantalla actúa como guía visual principal para la configuración y progresión de la operación, e incluso puede configurarse para incluir videos de solución de problemas.

La integración de este software en equipos de mecanizado CNC ayudará a los fabricantes no solo a mejorar la formación de la fuerza laboral, sino también a aumentar la efectividad y eficiencia de los empleados existentes. Además, aunque esta tecnología tiene un coste inicial alto, es probable que aumente el ahorro de costes a largo plazo al reducir el error del operador.

5. Avances en software CAD/CAM

En solo los últimos 5 a 10 años, CAD/CAM se ha vuelto cada vez más democratizado. El software, que una vez fue prohibitivamente costoso, ahora no solo es más asequible sino también más accesible, intuitivo, fácil de usar y potente. Este software CAD/CAM actualizado permite una mayor eficiencia y precisión —así como flujos de trabajo aún más innovadores.

Además, el software CAD/CAM ofrece innumerables integraciones con plataformas de máquina, software de definición basada en modelo (MBD), sistemas de visualización 3D y más. Estas integraciones reducen las posibilidades de error del usuario y aumentan la accesibilidad del software CAD/CAM.

El futuro del mecanizado CNC

Estos desarrollos en mecanizado CNC prometen hacer la tecnología tanto más accesible como más fiable en 2021 y más allá. Además, a medida que estas tendencias hacen más fácil y menos costoso completar proyectos personalizados rápidamente, el mecanizado CNC proporcionará mayor agilidad que nunca —una ventaja competitiva clave a medida que las expectativas de los consumidores en constante crecimiento impulsan el auge de la fabricación bajo demanda.

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