Configuraciones CNC: La clave para controlar los costes del proyecto

Para completar su tirada de producción a tiempo y dentro del presupuesto, es mejor tener una imagen clara de sus costes de proyecto esperados desde el principio. Sin embargo, predecir costes precisos de proyectos de mecanizado CNC es más fácil de decir que de hacer para muchos equipos de producto. Deberá considerar costes de material y mecanizabilidad, la complejidad de su pieza, requisitos de post-procesado y las configuraciones reales de la máquina CNC. Exploremos el efecto que las configuraciones CNC pueden tener en los costes de producción.

Desglose de factores de coste para configuraciones CNC

Dependiendo de la complejidad de su diseño, su operador CNC podría necesitar usar múltiples configuraciones de máquina CNC para fabricar piezas con características en varios lados, planos o ejes. Para mecanizar estas características, su operador necesitará quitar su pieza de la máquina y voltearla para trabajar en el otro lado o moverla a una configuración CNC diferente para terminar el proceso de producción. También necesitarán recalibrar el dispositivo de sujeción (fixture) y las herramientas cada vez. Además, cuanto más tiempo tome mecanizar una pieza, más altos serán sus costes de proyecto.

Una pieza que solo necesita una configuración en una fresadora de 3 ejes requerirá solo una cara que tenga acceso para la herramienta, como se ve en la imagen a continuación.

Una pieza que necesita múltiples configuraciones en una máquina de 3 ejes tendrá múltiples caras que requieren acceso, como la pieza a continuación.

Al identificar si una pieza necesitará múltiples configuraciones para mecanizar, considere cómo la herramienta accederá a todas las diferentes características en el diseño.

Hay algunos factores de coste adicionales a tener en cuenta cuando se trata de cualquier configuración CNC, incluyendo:

• Sujeción (Fixturing): Durante el mecanizado, el bloque en bruto debe asegurarse en una orientación o ubicación fija usando un dispositivo de sujeción (fixture). Los dispositivos pueden ser requeridos para piezas con formas irregulares, cuando un torno estándar puede restringir trayectorias de herramienta, y pueden usarse para ayudar a asegurar tolerancias. A veces, todo lo que su maquinista necesitará para asegurar su pieza de trabajo es un torno estándar, pero pueden necesitar diseñar y fabricar un dispositivo personalizado para proyectos específicos, lo que puede aumentar el plazo de entrega y los costes.

• Herramientas CNC especializadas/no estándar: Si su diseño tiene características únicas, su socio de manufactura puede necesitar comprar nuevas herramientas de mecanizado CNC. Estas herramientas típicamente cuestan entre $50 y $500, por lo que pueden elevar rápidamente su coste por pieza, especialmente si planea una tirada de producción de bajo volumen.

• Trayectorias de herramienta (Toolpaths): La trayectoria de herramienta es el curso preestablecido que la herramienta de corte de la máquina CNC seguirá durante el proceso de mecanizado. Los maquinistas a menudo optimizan las trayectorias de herramienta para minimizar o eliminar acciones ineficientes o innecesarias y desplazamientos de herramienta. Hacerlo puede ahorrar tiempo y reducir costes de manufactura, sin importar el tamaño de su tirada de producción.

Examinando el impacto financiero de las configuraciones CNC

Cada pieza y cada proyecto es diferente, por lo que es difícil asignar un número definido a cómo las configuraciones CNC aumentan los costes del proyecto. Sin embargo, cuantas más configuraciones tenga, más tiempo pasará su operador reiniciando la máquina CNC, recalibrando herramientas y diseñando nuevos dispositivos, todo lo cual puede elevar el coste de su proyecto.

También es importante notar que el número de configuraciones no es el único factor impulsor detrás de los costes de configuración. Por ejemplo, si usa un material exótico o difícil de mecanizar, su operador necesitará trabajar más lentamente con su configuración CNC, alargando los tiempos de mecanizado y aumentando los costes de material. Usar herramientas no estándar y ejecutar la máquina CNC en trayectorias de herramienta no optimizadas también puede hacer su proyecto más costoso.

Los equipos de producto que buscan maximizar sus presupuestos y hacer el mecanizado CNC más rentable pueden tener un impacto manteniendo los puntos anteriores en mente.

Optimizando el mecanizado CNC para eficiencia de coste

Tomar algunas decisiones inteligentes entre bastidores puede reducir sus costes de proyecto en general. Para reducir los costes de mecanizado CNC tanto como sea posible, considere:

Optar por una tirada de producción mayor

Una de las formas más fáciles de reducir su coste por pieza es pedir más piezas. Si su socio de manufactura usa una herramienta CNC cara y fabrica un dispositivo personalizado para dar vida a un diseño complejo pero solo fabrica unas pocas piezas, cada pieza costaría una cantidad significativa de dinero. Fabricar un mayor número de piezas usando esa misma herramienta y dispositivo distribuye esos costes de manera más uniforme y permite al fabricante comprar materia prima a granel a menor coste, lo que junto puede reducir significativamente el coste por pieza.

Seleccionar materiales cuidadosamente

Varios factores pueden determinar qué material elige para su proyecto, incluyendo resistencia, mecanizabilidad, coste y disponibilidad. Recuerde que los materiales exóticos son costosos y los metales son típicamente más caros que los plásticos. Como regla general, considere usar aluminio común en lugar de un metal más caro cuando sea posible para reducir sus costes CNC generales.

También querrá considerar la mecanizabilidad del material, ya que materiales menos mecanizables elevan los costes de manufactura. Los materiales exóticos a menudo requieren herramientas especializadas costosas, y materiales que requieren velocidades de mecanizado más lentas significan tiempos de manufactura más largos y costes operativos de máquina aumentados. Siempre que sea posible, opte por materiales como acero de bajo carbono y aluminio porque son más rápidos, fáciles y baratos de mecanizar.

También busque materiales que ya sean similares en tamaño y forma a su pieza. Esto asegura que no está desperdiciando dinero mecanizando mucho material excedente, y también reduce el tiempo de mecanizado.

Usar herramientas, bloques en bruto, plantillas y dispositivos estándar

Como con la mayoría de cosas, la personalización cuesta más. Herramientas, bloques en bruto y otros objetos típicamente vienen en tamaños estándar como números enteros y fracciones en múltiplos de dos (es decir, ¼, ⅛, etc.). Si diseña una característica que requiere un taladro con diámetro de 0.265 pulgadas, su fabricante necesitará adquirir una broca personalizada para cumplir sus requisitos. Sin embargo, si opta por un tamaño de herramienta más estándar, como 0.25 pulgadas, las herramientas estandarizadas que su socio de manufactura tiene a mano serán suficientes. De manera similar, usar bloques en bruto de materia prima estándar, plantillas, dispositivos y otros componentes en lugar de elementos personalizados puede ayudar a reducir costes y acelerar la producción.

Si usar un dispositivo estándar bloquearía el acceso de la herramienta, sin embargo, crear un dispositivo personalizado para evitar múltiples configuraciones tiene sentido. Afortunadamente, puede usar tecnología de fabricación aditiva para crear rápidamente y rentablemente dispositivos personalizados.

No sobre-toleranciar

Las tolerancias ajustadas también pueden elevar los costes de manufactura y plazos de entrega, ya que su operador necesitará mecanizar a un ritmo más lento. También necesitarán quitar e inspeccionar regularmente su pieza para asegurar que las tolerancias son correctas, lo que prolonga el proceso de producción y aumenta los costes generales.

No sobre-tolerancie y asegúrese de que las tolerancias que establezca sean compatibles con lo que su pieza realmente requiere. Si está creando un producto de consumo, no use las tolerancias extremadamente ajustadas necesarias para piezas aeroespaciales. O, si está fabricando un prototipo, debería usar una tolerancia más laxa que la que podría usar para su producto final.

Realizar comprobaciones de diseño para manufactura (DFM) temprano

Realizar comprobaciones de diseño para manufactura (DFM) para identificar y corregir problemas potenciales antes de la manufactura también puede ayudar a mantener los costes bajos. Preste particular atención a:

• Bolsillos o ranuras profundas: Si su pieza tiene regiones profundas, su maquinista necesitará usar herramientas más largas que son más caras y más propensas a romperse.

• Esquinas internas agudas: Las brocas CNC son circulares y dejan radios en esquinas internas, haciendo que lograr esquinas internas agudas sea complicado.

• Regiones estrechas: Las regiones estrechas requieren cortadores con diámetros pequeños, pero herramientas largas con diámetros pequeños son más susceptibles a vibraciones y rotura, aumentando costes y reduciendo calidad de pieza.

Si nota cualquiera de estos defectos, podría considerar rediseñar su pieza. También puede comprobar fácilmente errores comunes de DFM como los mencionados arriba subiendo su pieza a su panel de Fast Radius.

Mecanizado CNC con Fast Radius

Las configuraciones de máquina CNC pueden impactar significativamente sus costes de producción generales, pero a veces usar múltiples configuraciones CNC no se puede evitar. La buena noticia es que puede hacer su proyecto más rentable — incluso si se requieren múltiples configuraciones — estableciendo tolerancias razonables, diseñando para manufacturabilidad y eligiendo pensadamente materiales CNC. Trabajar con un socio de manufactura experimentado como Fast Radius puede ayudar.

Comience su próximo proyecto de mecanizado CNC hoy subiendo su pieza a fastradius.com para una cotización instantánea o contactando a nuestro equipo.

Consulte el centro de recursos de Fast Radius para aprender más sobre tendencias de mecanizado CNC, tecnologías, puntos de dolor y más.