Guía completa de selección de plásticos para mecanizado CNC

Al crear una pieza, una de las decisiones más importantes que enfrenta un ingeniero de diseño es qué material usar. La elección determina función, apariencia y durabilidad del componente.

Los plásticos son cada vez más populares. Son ligeros, fáciles de procesar y generalmente más baratos que metales similares. Hay muchos tipos de plásticos mecanizables, cada uno con ventajas y desventajas.

Hay muchas formas de producir piezas plásticas de alta precisión. Plásticos industriales modernos se funden, inyectan, imprimen o mecanizan. Las tres primeras son muy adecuadas para geometrías complejas con buen acabado. Pero cuando necesita tolerancias ajustadas o acabado tipo espejo en casi cualquier pieza, nada supera al mecanizado.

Visión general de servicios de mecanizado de plásticos

El mecanizado de plásticos, como todos los procesos de mecanizado, es un método sustractivo que elimina capas de material para dar forma a la pieza final. Algunas operaciones comunes para plásticos:

Corte

El corte genera calor, que puede dañar el plástico. Al cortar plástico, el operario debe evitar deformación térmica.

Torneado

Operaciones de torneado de plástico se realizan en torno, que rota y manipula la pieza para que la herramienta estacionaria corte y elimine material según diseño.

Fresado

El torneado rota la pieza; el fresado rota la herramienta para quitar virutas de la pieza fija.

Taladrado

Si no se elige la broca adecuada, puede ser peligroso y causar sobrecalentamiento o fuerzas de cizallamiento. Pero con preparación correcta y herramientas preparadas y usadas, técnicos cualificados forman agujeros de diámetros grandes y pequeños sin destruir la estructura.

Rectificado

Similar al fresado por remover virutas para cambiar forma. Diferencia: fresado usa corte intermitente, rectificado corta continuamente para forma y acabado más lisos.

Materiales para mecanizado CNC de plásticos

Plásticos ABS

Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) es uno de los termoplásticos más comunes. Buenas propiedades mecánicas, excelente resistencia al impacto, alta resistencia al calor y buena maquinabilidad. Fácil de mecanizar, resistente al calor, admite acabados (pegamento, pintura, pulido). Usado para prototipar funciones antes de producción en serie.

ABS no tiene buena resistencia a abrasión ni química; se funde en acetona. Tampoco es plástico especialmente fuerte.

Aplicación común: inyección para carcasas electrónicas, electrodomésticos y famosos ladrillos Lego.

Nylon

Similar a ABS, nylon es plástico duradero con alta resistencia y rigidez, buen aislamiento eléctrico en amplio rango de temperatura, buena resistencia química y a abrasión. Nylon 6 y 66 son grados más usados en mecanizado CNC.

Pero nylon 6/6 absorbe humedad fácilmente, hinchándose y perdiendo precisión dimensional. Si se elimina mucho material asimétrico por tensiones internas durante mecanizado, también se deforma.

Nylon común en equipos médicos, herrajes para montaje de circuitos, componentes de motor automotriz, bridas. En muchas aplicaciones, sustituye económicamente a metales.

Acrílico

Acrílico (Perspex o Luctie) es nombre comercial de PMMA. Resistente, buena resistencia al impacto y arañazos, fácil de pegar.

Mecanizado, es transparente, ideal para aplicaciones que requieren transparencia óptica o translucidez.

Pero es frágil: se agrieta o rompe bajo mucha presión. Cualquier superficie mecanizada pierde transparencia y se vuelve mate translúcida. Mejor dejar piezas acrílicas en espesor original para mantener transparencia. Si la superficie mecanizada debe ser transparente, pulido como post-proceso.

Delrin

POM, conocido como Delrin. Termoplástico de ingeniería con mayor maquinabilidad entre plásticos, considerado el más económico. Superficie lisa, baja fricción, excelente estabilidad dimensional y alta rigidez. Para materiales con mucha fricción, tolerancias ajustadas o alta rigidez, Delrin es excelente. Desventaja: difícil de pegar.

Usado para engranajes, cojinetes, casquillos, fijaciones, o utillajes y fijaciones de montaje.

HDPE

Polietileno de alta densidad (HDPE), termoplástico con alta relación resistencia-peso. Alta resistencia química, aislamiento eléctrico y durabilidad en condiciones climáticas severas. Similar a Delrin, superficie lisa que limita fricción y resiste alto impacto, buena relación resistencia-peso y resistencia a intemperie.

Principal desventaja: baja resistencia, especialmente a tracción y flexión.

HDPE es termoplástico ligero para aplicaciones exteriores y prototipado por bajo coste y peso. Como ABS, usado para prototipos antes de inyección. Por resistencia química y propiedades deslizantes, ideal para tapones y sellos, y aplicaciones sensibles a peso o electricidad.

PEEK

Termoplástico de ingeniería de alto rendimiento con excelente resistencia al impacto y estabilidad dimensional. Muy fácil de mecanizar, material top en mecanizado CNC. Por su rendimiento, usado en automoción, aeroespacial, médica, eléctrica.

Único inconveniente: precio alto. Pero si necesita alto rendimiento y resistencia, definitivamente considere este material. Supera a metales en industrias químicas y de procesamiento. En algunos sectores, reemplaza acero inoxidable y aluminio.

Policarbonato

Uno de los plásticos más duraderos. Extremadamente alta resistencia al impacto y rigidez, funcional en amplio rango de temperatura. Ópticamente transparente, teñible negro si se necesita opacidad. Ideal para aplicaciones que requieren plásticos muy duros/fuertes o transparencia óptica. De los plásticos más usados con mayor tasa de reciclaje.

Policarbonato puro no tiene buena resistencia a abrasión, se raya fácilmente. Si necesario, recubrimiento anti-rayado y pulido al vapor en post-proceso mejoran resistencia al desgaste o claridad óptica.

Durabilidad y transparencia permiten discos ópticos, vidrios de seguridad, guías de luz, incluso vidrio antibalas.

Consejos para mecanizado CNC de plásticos

Máquina

No existen máquinas CNC específicas para plásticos. Todas las herramientas para cortar plásticos son herramientas para metal. Su rigidez y potencia precisas permiten procesar incluso plásticos endurecidos. La rigidez de máquinas para madera es baja, efecto pobre.

Herramienta de corte

Elegir mejores herramientas para piezas plásticas es complejo. La composición de plásticos y compuestos varía mucho. Algunos tienen partículas de carburo duro o aditivos que mejoran flexibilidad, resistencia al calor, etc. Todo cambia cómo reaccionan los plásticos a la maquinaria.

Herramientas de corte: acero rápido, carburo cementado, diamante. Para plásticos ordinarios, elija los dos primeros. Acero rápido tiene mejor capacidad de afilado. Elija herramientas de acero rápido y afílaselas cuidadosamente. Filo más afilado, pero durabilidad menor que carburo.

Reduzca fuerza de corte y temperatura, seleccione ángulos de ataque, salida, ángulo de entrada, ángulo de filo secundario, radio de punta, etc. para mejorar productividad y durabilidad, ahorrar costes. Filo afilado y congele material si rigidez no es suficiente.

Sujeción de piezas

Sujete bloque plástico correctamente para evitar presión excesiva que cause rotura. Recomendado: almohadilla de material blando entre útil y pieza para evitar marcas en superficie.

Otro problema: rigidez de la pieza. Atención a distancia entre ubicación de taladrado y sujeción. La broca intentará subir la pieza por su canal. Si sujeción está lejos, la broca lo logra, pero dobla o arranca la pieza del útil.

Minimizar efecto de viruta

Mantenga siempre la herramienta en movimiento (evite quedarse en un lugar) para evitar que virutas se fundan en la pieza mecanizada. Refrigerante o fluido de corte bajan temperatura y evacuan virutas.

Avance de mecanizado

Use avance mayor y velocidad de husillo rápida, ~3x avance de aluminio y velocidad de corte correspondiente.

Servicio de mecanizado CNC de plásticos

Por la gran demanda de piezas plásticas para prototipado y piezas CNC personalizadas, han surgido muchos servicios de mecanizado CNC de plásticos. Sin duda, aceleran y facilitan la producción de todas las partes. Si tiene proyectos relacionados, suba planos para cotización gratuita de SANS Machining.