Entender el coste de fabricación del CNC.

miércoles, 19 de mayo de 2021 David Ewing

Es una pregunta habitual: "¿cuánto me va a costar y cuánto cuesta hacerlo?" Todos queremos que nos salga barato. Además, a todos se nos da bien fijar el precio de las cosas que compramos: "¿6 € por medio litro de leche? Ni hablar". Pero cuando se trata de componentes hechos a medida, ya sean fabricados mediante control numérico computarizado (CNC), 3DP o inyección, las cosas se complican un poco más.

Se puede simplificar un poco si pensamos en los tres grandes factores: Materia prima, tiempo de fabricación y costes "fijos" o de otro tipo. Fíjese en cómo cada elemento contribuye a un precio:

Materia prima

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Metales: oro, plata, bronce. Todos sabemos que la escasez de minerales y los costes de refinamiento (energía incorporada y técnicas de fabricación) dictan el coste de la materia prima. El gráfico de los costes relativos del metal tiene pocas sorpresas: el acero y el aluminio son abundantes (Al6082 es nuestra calidad más habitual) y tienen el menor coste de materia prima por kg (o libra). La parte central del gráfico incluye el aluminio y los aceros inoxidables más especializados, que contienen elementos de aleación caros. Finalmente, está el titanio, que es sorprendentemente abundante, pero difícil de refinar (lo que contribuye a su elevado precio, pero también a propiedades como la resistencia a la corrosión).

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Plásticos: estos, por el contrario, pueden ser bastante similares, pero tienen un rango de precios aún más extremo.

  • Menor coste por kg: El nailon (PA6), el acrílico y el ABS son materiales básicos; se utilizan ampliamente en el moldeo por inyección y en los componentes de CNC. Sin embargo, hay un material que puede resultar más barato y tener un mejor rendimiento. El acetal (a menudo denominado Delrin®) es un gran plástico de ingeniería de uso general con buena estabilidad.
  • Coste medio: Pagará aproximadamente un 50 % más por las calidades rellenas de vidrio: las propiedades frágiles y quebradizas de la fibra de vidrio, combinadas con el plástico resistente, crean un compuesto. Que es más fuerte y más resistente.
  • Especializado: estas materias primas superan el precio del titanio (pueden superar los 115 €/kg), por lo que merece la pena comprobar primero si se puede utilizar una alternativa. Por lo general, son necesarias para satisfacer una necesidad específica: El PC (policarbonato) es tan resistente que se utiliza como cristal a prueba de balas. PEEK: la opción preferida para la F1 y la industria aeroespacial; es más fuerte que algunos metales, es resistente a los rayos UV y a las llamas, y puede hacer frente a casi cualquier demanda. La PSU, la PPSU y la PEI se utilizan generalmente en aplicaciones médicas y alimentarias. Por último, el POM-ESD se modifica para que sea lo suficientemente conductor como para evitar la descarga estática.

Coste de fabricación

Se compone del tiempo de mecanizado (y el desgaste de la herramienta asociado), así como del tiempo de fabricación de fijaciones para sujetar los componentes de forma segura, y de las configuraciones, en las que el mecanizado se realiza desde múltiples direcciones.

No elaboramos un coste, fabricamos su pieza (digitalmente) y luego lo incluimos en el precio. Lo hacemos para estar seguros de que se puede fabricar y para tener en cuenta con anterioridad el tiempo que se va a tardar: ofrecemos un servicio de un día para las piezas menos complejas, y la mayoría de nuestros presupuestos pueden tener un plazo de entrega de 3 días. La mayoría de las veces lo hacemos de forma automática, pero también firma cada presupuesto un ingeniero experimentado. Por lo general, se tarda menos de una hora.

Naturalmente, la complejidad de las piezas influye: los elementos más pequeños y detallados necesitan herramientas más pequeñas y, por lo tanto, se tarda más. Sin embargo, el otro factor es la maquinabilidad.

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En general, los plásticos son más blandos y fáciles de mecanizar (pero si son demasiado blandos pueden dar problemas): PVC y PP (el polipropileno se utiliza mucho para hacer cuerdas y presenta este comportamiento cuando se corta). Los siguientes mejores son los metales "blandos": el latón y el aluminio 6082. En general, cuanto más duro es el metal, más difícil es cortarlo. Por último, el cobre es muy maleable, por lo que hay que evitar los elementos estrechos.

Ref. https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=4097

Costes fijos y de otro tipo

Siempre hay costes adicionales. Pero a menudo no son de "valor añadido" (no contribuyen directamente a la fabricación de la pieza), sino que son necesarios (e importantes); el embalaje, el calibrado y la inspección, la calibración y la puesta a punto del equipo, la sujeción del trabajo, la preparación de presupuestos y la comunicación con los clientes.

Una forma de minimizarlos es la automatización: inmediatamente me vienen a la mente la robótica y las máquinas autónomas preparadas para un gran volumen. Este tipo de automatización es excelente para reducir el precio de la pieza, pero eso en sí mismo tiene un coste conocido como coste de ingeniería no recurrente (NRE). En otras palabras, tarda en configurarse y puede ser inflexible. Es una gran idea si se hacen miles, pero no es muy útil para la creación de prototipos y de primeras cantidades de producción.

Por ello, nuestra automatización se centra en la NRE, mediante el uso de un hilo digital. No necesitamos un dibujo en 2D, porque generamos automáticamente el código de la máquina, los requisitos de inspección y la sujeción de la pieza de trabajo directamente desde su carga. La principal ventaja es que podemos empezar a realizar su diseño en 3D en cuestión de minutos tras el pedido. La segunda ventaja es que no tendrá que pagar una cuota de instalación. Es cierto que el precio se reduce con cada pieza adicional, pero somos muy flexibles a la hora de fabricar piezas complejas, lotes más pequeños y piezas únicas.

¿Está comparando qué más se incluye en el precio en igualdad de condiciones?

Hasta ahora, hemos hablado de los atributos físicos: material, tamaño y cantidad. Sin embargo, hay otros atributos invisibles incluidos en nuestro servicio de fabricación: velocidad y fiabilidad. 

Todos los componentes de CNC europeos se fabrican en el Reino Unido, y la fabricación aditiva en Alemania. Nuestro tiempo medio de fabricación de CNC es de 3 días.

Es un milagro del transporte moderno y del comercio global que, si se puede esperar 3 semanas o 3 meses, haya todo un mundo de opciones. Solo asegúrese de comparar el "precio y la entrega" sobre una base similar. Esto nos lleva al último punto.

Pensar en el valor, en lugar de centrarse en el coste

"El tiempo es oro", como dice el refrán, y su tiempo es especialmente valioso. Cualquier cosa que diseñe tendrá un impacto, y sus clientes lo quieren ya. Hemos ayudado a crear prototipos y a fabricar desde mejores dispositivos médicos y equipos eléctricos más eficientes hasta mejores soluciones de transporte.

Es probable que gastar un 10 % más en la creación de pruebas y prototipos sólidos se vea recompensado con un producto mejor, pero entregarlo con un 10 % de retraso (o, digamos, 10 días después del lanzamiento de un producto importante) es un problema costoso.

"Fracasa rápido, fracasa a menudo" era la cita de Thomas Edison (¡y lo hizo! con más de 9.000 prototipos). Dyson fabricó más de 5000 prototipos para perfeccionar la aspiradora ciclónica. Con el CAD 3D y las herramientas digitales, los diseñadores ya no necesitan hacer tantas pruebas, pero ¿quizá la balanza se ha inclinado demasiado? Realmente es muy rápido y fácil de cargar.

Por último, tenga en cuenta lo siguiente:

  • Factores de calidad: los componentes cumplen y superan la tolerancia establecida
  • Servicio: protolabs.co.uk tiene información sobre las propiedades de los materiales, sugerencias de diseño y selección de roscas
  • Asesoramiento: cada presupuesto cuenta con comentarios sobre el diseño en 3D y nuestro equipo de atención al cliente está dispuesto a ir más allá para ofrecerle asesoramiento e información sobre la mejor solución de fabricación