Guía esencial: 5 claves para diseñadores sobre prototipado de chapa metálica

La industria de fabricación de chapa metálica es una de las mayores del mundo. De hecho, su tamaño de mercado global se valoró en 265 mil millones USD en 2018 y se proyecta una CAGR del 5 % de 2019 a 2025.

Como diseñador de productos, especialmente de consumo, hay una buena probabilidad de que sepa lo valioso que es la fabricación de prototipos de chapa en el desarrollo. Sin embargo, podría no estar seguro sobre cómo se fabrican las chapas o las mejores prácticas de diseño para estructuras de chapa.

Este artículo cubre todo esto y más. Presentará cinco cosas que debe saber sobre prototipado de chapa antes de hacer negocios con un taller de fabricación externo.

#1 Las chapas deben cumplir un requisito de espesor

Como muchos diseñadores, ¿ha descrito las chapas como metales que existen en piezas planas?

No está del todo equivocado, pero hay más en la definición que «piezas planas». Las chapas típicamente tienen espesor entre 0,15 mm y 6,35 mm (0,006 a 0,25 pulgadas). Podría describir metales más gruesos de 6,35 mm como «planchas» y los más delgados de 0,15 mm como «láminas» o «hojas de metal».

#2 Existen muchos procesos de fabricación de chapa

En la fabricación de chapa, el trabajador suele empezar con piezas planas y transformarlas en estructuras (o productos) usando diferentes procesos, como:

• Corte
• Deformación
• Ensamblaje

Proceso de corte

Como su nombre sugiere, el corte implica manipular la chapa creando cortes con maquinaria especial, incluyendo cortadoras láser CNC, chorro de agua y plasma. (Entrada relacionada: Aquí hay 5 tipos de máquinas CNC que debe conocer)

Proceso de deformación

La deformación de chapa describe el proceso de cambiar la forma mediante doblado, estirado y embutición. Involucra herramientas especializadas como plegadoras y prensas de estampado.

Una plegadora permite doblar chapas en diferentes ángulos y formas. En contraste, la prensa de estampado (con punzón y matriz) permite tareas específicas como repujado, ribeteado y embutición.

Ensamblaje

El ensamblaje describe el proceso de unir diferentes piezas de chapa usando sujetadores o soldadura. La soldadura es la más común, y tiene una amplia gama de técnicas, incluyendo soldadura por arco, haz de electrones, entre otras.

Digamos que busca fabricar y ensamblar dos soportes de ángulo recto. Primero, creará cortes y características críticas (como agujeros) en las piezas planas usando cortadora láser, chorro de agua o plasma.

Luego, colocará estas chapas entre el punzón y matriz de la plegadora y doblará hasta lograr 90°. Finalmente, soldará (o fijará) estas piezas para formar el prototipo de fabricación metálica personalizado deseado.

#3 La fabricación de prototipos de chapa conlleva muchas ventajas

Una de las mayores razones por las que el prototipado de chapa ayuda a las empresas es la especulación que elimina en la fabricación. Estos prototipos actúan como muestras físicas (o maquetas) de sus conceptos de diseño, permitiéndole probar el rendimiento y detectar fallos mucho antes de comenzar la fabricación.

Podría ver el coste inicial del prototipado como una desventaja. Pero podría estar perdiéndose el panorama general. Imagine cuánto más gastaría si, por ejemplo, se lanza a fabricar y termina con un lote completo de unidades con errores.

#4 Materiales de ingeniería para prototipado de chapa

Prácticamente todos los materiales de ingeniería comunes se usan en forma de chapa. Algunos metales incluyen aluminio, acero inoxidable, cobre y magnesio, entre otros. La elección correcta depende de las propiedades de uso final que busque y los requisitos de su producto.

Debería optar por aluminio si su producto requiere un metal ligero con alta resistencia, térmica y a la corrosión. El acero inoxidable y el cobre son ideales si busca una mezcla de resistencia, mecanizabilidad y buenos acabados superficiales.

Las chapas de magnesio también ofrecen alta resistencia y durabilidad, y son ligeras (aproximadamente dos tercios de la densidad del aluminio). Sin embargo, son altamente inflamables y suponen un riesgo significativo durante (y después) la fabricación. Debería evitar chapas de magnesio a menos que sea absolutamente necesario. (Entrada relacionada: Mecanizado CNC de magnesio: ¿cuáles son las preocupaciones de seguridad?)

#5 Mejores prácticas de diseño para prototipos de chapa

Las siguientes prácticas le ayudarán a reducir costes de fabricación y acortar plazos al fabricar prototipos de chapa.

1. Diseñe agujeros con diámetro al menos igual al espesor de la chapa, ya que elimina la posibilidad de rotura o daño de la herramienta.
2. Asigne tolerancias clave solo a características críticas para la funcionalidad del prototipo.
3. Diseñe dobleces con radio mayor (o igual) al espesor de la chapa, manteniendo su diseño simple y fácil de fabricar.
4. Mantenga todas las características a al menos cuatro veces el espesor del material lejos de las líneas de doblado, ya que características cercanas crean dificultades durante la fabricación.
5. Externalice el proceso a un taller de fabricación de primer nivel con historial de servicios de alta calidad.

Gensun Precision Machining ha proporcionado servicios de prototipado rápido de chapa de alta calidad a una amplia variedad de industrias durante casi dos décadas. Nuestros talleres pueden ayudarle a crear prototipos de chapa rentables mediante diversos procesos, incluyendo corte láser, estampado de prototipos, doblado y soldadura.

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