Mecanizado CNC para el sector aeroespacial:la guía profesional completa

En comparación con moverse en tierra, volar es más difícil y complejo ya que implica moverse dentro de la atmósfera de la Tierra. Independientemente del tipo de avión, ya sea para viajes aéreos comerciales, de defensa o para aviación espacial, se tiene en cuenta la durabilidad y eficacia de las diferentes piezas del avión.

Producir geometrías complejas de piezas de aviones con gran precisión requiere experiencia y aptitud. En otras palabras, producir piezas para la industria aeroespacial no permite errores humanos.

El mecanizado CNC aeroespacial implica el uso de herramientas y componentes asistidos por computadora para producir y mantener piezas de aviones y espaciales. Es un método de fabricación computarizado que mueve herramientas de corte utilizando código y software preprogramados.

Aunque muchas industrias emplean CNC para fabricar piezas y productos, la industria aeroespacial es una de las más delicadas, con cero márgenes de error. Además, los fabricantes logran los mismos resultados con las máquinas CNC independientemente de la cantidad producida, ya sea una sola pieza o miles de piezas.

¿Qué materiales se utilizan en el mecanizado aeroespacial?

El mecanizado aeroespacial es un proceso adaptable. Sin embargo, no todos los metales y plásticos son ideales para fabricar piezas aeroespaciales. A continuación se muestran los materiales utilizados en las piezas mecanizadas aeroespaciales.

Aluminio y Aleaciones de Aluminio

El aluminio es uno de los metales más utilizados para mecanizar piezas aeroespaciales, principalmente debido a su alta resistencia a la tracción y su peso ligero. Además, el aluminio es muy moldeable, lo que facilita su mecanizado para máquinas CNC.

La aleación de aluminio más popular para el mecanizado CNC en la industria aeroespacial es el aluminio 7075, cuyo principal componente de aleación es el zinc. Ofrece buena resistencia a la fatiga. El material se ha utilizado para producir varias alas, fuselaje y componentes de estructura de soporte.

Las aleaciones de aluminio para aviones 4047 (revestimiento/relleno), 6951 (aletas) y 6063 (estructural) también son mecanizables. Por lo tanto, las aleaciones de la serie 6000 suelen considerarse más fáciles de mecanizar que otras.

Titanio y Aleaciones de Titanio

El sector aeroespacial es el que más emplea aleaciones de titanio a nivel mundial. El metal funciona bien a altas temperaturas, resiste la corrosión y tiene una buena relación resistencia-peso. El uso de titanio en la fabricación aeroespacial se ha vuelto común.

Aviones comerciales y militares como el Airbus A380 y Boeing B787 y helicópteros como el F-22, F/A-18 y el UH-60 Black Hawk necesitan cantidades importantes de este material para sus diferentes piezas. Los componentes para estructuras de aviones y motores a reacción hechos de titanio incluyen discos, palas, ejes y carcasas.

Puede ser más difícil mecanizar titanio con CNC, ya que es más duro que el aluminio, lo que a menudo provoca desgaste de la herramienta y acumulación de calor, lo que podría distorsionar el material. Como resultado, el mecanizado de titanio aeroespacial debe funcionar a menores RPM de la máquina y con una mayor carga de viruta.

Plásticos de Ingeniería

Debido a su peso increíblemente bajo, excelente resistencia a impactos y vibraciones, capacidades de sellado y resistencia química, los plásticos podrían ser una alternativa valiosa a los metales. Además, en comparación con los metales, proporcionan un mejor aislamiento eléctrico y son ideales para el mecanizado CNC de prototipos. PEEK, policarbonato y Ultem son polímeros de alto rendimiento utilizados en el mecanizado aeroespacial.

Los plásticos de ingeniería aeroespacial se pueden mecanizar mediante CNC para crear piezas de aviones, como interiores de cabinas, bandejas, almohadillas de desgaste, apoyabrazos, paneles de instrumentos retroiluminados, componentes de válvulas, carcasas, tubos y aislamientos.

No todos los plásticos de ingeniería son ideales para su uso en el mecanizado CNC aeroespacial, ya que los polímeros aeronáuticos deben cumplir estándares particulares de toxicidad, humo y llamas. Por eso es un factor crucial.

Beneficios del uso del mecanizado CNC para piezas aeroespaciales

El mecanizado CNC es perfecto para la fabricación de piezas de aviones debido a sus numerosas ventajas. Entre sus ventajas se encuentran:

Crear componentes ligeros

El peso es un factor crucial en los apartados de tecnología que vuela. El mecanizado CNC puede crear estructuras y componentes con paredes delgadas a partir de materiales robustos pero livianos para satisfacer esta necesidad. Esto lo hace ideal para su uso en la industria aeroespacial para fabricar piezas y componentes.

Errores mínimos de piezas

Las piezas fabricadas con métodos de fabricación tradicionales/convencionales son propensas a fallar debido a errores dimensionales introducidos debido al elemento humano involucrado. Sin embargo, con el mecanizado CNC de precisión, este no es el caso, ya que este proceso de fabricación garantiza que las piezas aeroespaciales cumplan con estrictos estándares de tamaño, tolerancia y rendimiento, asegurando un alto rendimiento y evitando fallas en las piezas.

Alta exactitud y precisión

La precisión es el sello distintivo del mecanizado CNC, ya que crea piezas con gran precisión y consistencia. Las máquinas CNC tienen una precisión de unos pocos micrómetros, con un pequeño margen de error. El uso del mecanizado CNC en la industria aeroespacial garantiza la producción de piezas que se ajustan con precisión a las piezas de los aviones, evitando así fallos generales de las piezas y la consiguiente pérdida de propiedad.

Coherencia y eficiencia

El mecanizado CNC aumenta la eficiencia de fabricación cuando se utiliza en la industria aeroespacial. Este proceso está automatizado, lo que aumenta la velocidad de producción y reduce el tiempo, al tiempo que garantiza que las piezas producidas sean precisas y consistentes. Con esta precisión y consistencia, hay un desperdicio mínimo y las piezas producidas rara vez necesitan ser reelaboradas debido a imprecisiones dimensionales.

Procesos de mecanizado para CNC aeroespacial

La industria aeroespacial tiene una gran demanda de piezas con extrema precisión, por lo que se necesita mecanizado de precisión aeroespacial. La razón es que la mayoría de las piezas tienen diseños y geometrías complejos. Hay varios tipos de máquinas CNC, pero para lograr una alta precisión, la industria aeroespacial emplea dos operaciones principales de máquinas CNC.

Fresado CNC de precisión

Este es un proceso de mecanizado multieje que implica el uso de una fresadora para producir piezas. La máquina utilizada para esta producción se mueve a lo largo de los ejes lineales X, Y y Z convencionales y de los ejes de rotación A y B, lo que permite la creación de formas y geometrías intrincadas.

Si bien es posible utilizar una fresadora CNC de 3 o 4 ejes al mecanizar piezas aeroespaciales, es mejor utilizar fresadoras CNC de 5 ejes, ya que pueden trabajar en hasta 5 direcciones de la pieza de trabajo en una sola operación. Esto ayuda a los fabricantes a reducir los errores y los plazos de entrega. Además, las herramientas de corte utilizadas en las máquinas CNC de 5 ejes giran a altas velocidades, lo que garantiza la exactitud y precisión de las piezas.

El fresado CNC facilita la producción de precisión de piezas aeroespaciales como trenes de aterrizaje, componentes eléctricos y transmisiones.

Torneado CNC de precisión

Este procedimiento, también conocido como mecanizado sustractivo, consiste en retirar material para generar la forma deseada. El proceso de producción de torneado de precisión mantiene las barras de material en forma de cuña y las gira. Este proceso continúa hasta que el material alcanza la forma deseada.

El torneado de precisión CNC es un proceso detallado e intrincado para crear piezas aeroespaciales con formas cilíndricas. También es importante destacar que este proceso es muy preciso, ya que el ordenador controla la velocidad y posición de la herramienta y el material utilizado.

El torneado de precisión CNC produce piezas aeroespaciales como tornillos, tuercas, roscas, pasadores conectores, sujetadores y ejes.

Acabados superficiales típicos de piezas de aviones CNC

Aunque hay diferentes acabados de superficie disponibles para piezas mecanizadas aeroespaciales por CNC, no todos son ideales para su uso en componentes de aeronaves. La industria utiliza cuatro tipos a la hora de seleccionar entre varios tratamientos de superficie.

Anodizado

Este tipo de acabado superficial implica sumergir la pieza aeroespacial en una solución electrolítica, creando en consecuencia una capa de óxido uniforme en la superficie de la pieza. Hay dos tipos de anodizado que se utilizan en piezas aeroespaciales; tipo II y tipo III.

El anodizado tipo II forma una capa decorativa en la superficie de la pieza. Esta capa suele ser delgada, lo que deja la superficie y la parte aeroespacial susceptibles a la corrosión y abrasión al exponerse. Por otro lado, el anodizado tipo III forma una capa dura más protectora en la superficie de la pieza.

El anodizado del aluminio como acabado superficial protege las piezas aeroespaciales de la corrosión y mejora su resistencia.

Pasivación

La pasivación es un método de posprocesamiento frecuente que se utiliza en el mecanizado CNC aeroespacial para mejorar la funcionalidad y la calidad de la superficie de los productos. La superficie de la pieza puede contener microrugosidades o impurezas superficiales después del proceso de mecanizado, lo que podría tener un efecto negativo en el rendimiento de la pieza con el tiempo. Sin embargo, con la pasivación, estos desafíos dejan de ser un problema, ya que el proceso mejora la resistencia a la corrosión de las piezas aeroespaciales y reduce la necesidad de mantenimiento.

Pulido

El pulido es uno de los tratamientos de superficie ideales para su uso en piezas aeroespaciales. Es un procedimiento sencillo que utiliza la idea de la abrasión para suavizar cualquier superficie. El proceso suele comenzar con la superficie más gruesa de la pieza aeroespacial y avanza hasta obtener un acabado superficial liso y atractivo.

Además, el pulido puede aumentar la durabilidad de un material aeroespacial. Lo hace reduciendo la posibilidad de que se astille o agriete. El inconveniente es que pulir piezas aeroespaciales lleva mucho tiempo y puede resultar caro.

Recubrimiento en polvo

El acabado superficial más típico para piezas metálicas aeroespaciales es el recubrimiento en polvo, y su fama se debe a su diversidad funcional y durabilidad. Las piezas aeroespaciales con recubrimiento en polvo son resistentes a los rayones y a la decoloración con el tiempo.

Además, este acabado superficial ofrece una amplia gama de colores para dar a los fabricantes de piezas aeroespaciales una mayor flexibilidad y mejorar la estética.

Consejos que debe saber al mecanizar piezas aeroespaciales

El mecanizado CNC de piezas aeroespaciales es una tarea desalentadora. Sin embargo, aquí hay algunos consejos que debe tener en cuenta durante el proceso o antes de dirigirse a un taller de mecanizado CNC aeroespacial.

Ejecutar una simulación

Antes de ejecutar producciones reales de piezas aeroespaciales, utilice un software de simulación de mecanizado CNC para asegurarse de obtener todo perfectamente de principio a fin. Con el software de simulación, puede visualizar cómo funcionan sus piezas aeroespaciales antes de comprometerse con la producción.

Utilice la máquina y las herramientas de corte adecuadas

Existen varias máquinas CNC y herramientas de corte, pero no todas son ideales para mecanizar piezas aeroespaciales. Por eso lo mejor es conseguir las herramientas y máquinas adecuadas para el trabajo. A menudo es mejor utilizar molinos enormes y de alta velocidad creados expresamente para esta tarea para aumentar la escala de su equipo.

Dividir la producción en piezas especializadas

Mirar un producto como una unidad puede parecer desalentador, por lo que es mejor dividir las líneas de producción. Dependiendo de las calidades y componentes del producto, dividir el sistema de producción en partes especializadas. Elegir el equipo adecuado para la tarea en cuestión ayuda a simplificar la producción de piezas aeroespaciales.

Comprométete con el diseño adecuado

La fase de diseño es uno de los pasos más importantes en el desarrollo de un producto. Un diseño adecuado para el mecanizado puede ahorrar el tiempo necesario para la preparación de la pieza de trabajo, aumentando la productividad, la eficiencia y la confiabilidad.

Aplicaciones del mecanizado CNC aeroespacial

El sector aeroespacial tiene muchos usos para el mecanizado CNC, siendo los siguientes los más populares.

Conectores eléctricos :El mecanizado CNC ayuda a la producción del sistema eléctrico de la aeronave, que son componentes vitales. La producción del sistema eléctrico del avión depende a menudo de su peso y de las limitaciones de espacio.

Componentes de válvula :Estos pequeños componentes tienen aplicaciones generalizadas en el sector aeroespacial, y las válvulas mecanizadas por CNC garantizan la precisión de las piezas y operaciones efectivas y seguras.

Componentes de generación de oxígeno :El mecanizado CNC ayuda a la producción de sistemas de seguridad fuertes, ligeros, resistentes a la temperatura y que generan oxígeno.

Ejes :En aplicaciones aeronáuticas, los ejes desempeñan un papel clave en la transmisión de potencia. El mecanizado CNC mejora la producción de artículos resistentes fabricados con materiales resistentes al calor.

Otras aplicaciones del mecanizado CNC aeroespacial incluyen piezas de cabina, nervaduras de alas, componentes de fuselaje, actuadores, controles de movimiento, carcasas de motores, componentes de trenes de aterrizaje, discos y cuerpos de filtros.

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Preguntas frecuentes

¿Existen requisitos especiales de acabado de superficie para componentes aeroespaciales de mecanizado CNC?

Sí, hasta cierto punto, el mecanizado CNC puede lograr tolerancias increíblemente estrechas, lo que permite diversas calidades de superficie que frecuentemente se requieren en aplicaciones aeroespaciales.

¿Es importante la precisión al mecanizar piezas aeroespaciales mediante CNC?

Un aspecto esencial de la producción de piezas aeroespaciales es el mecanizado de precisión. Esta industria tiene estándares de producción muy altos y normas de seguridad más estrictas para el mecanizado CNC de piezas de aviones.