Sugerencia de Diseño

Seis formas de reducir los costes de mecanizado

Ponga en práctica algunos consejos sobre diseño y materiales para reducir sus gastos de mecanizado

El mecanizado gana en complejidad año tras año, por lo que resulta difícil mantenerse al día de lo que es posible hacer o conviene evitar al diseñar una pieza. Sin embargo, unos cuantos ajustes relativamente sencillos en el diseño de su pieza o en la selección del material le permitirán reducir el coste de las piezas mecanizadas, mejorando además su funcionalidad.

En Proto Labs, utilizamos un software de automatización para elaborar el presupuesto de las piezas y destacar aquellas formas cuyo diseño precise más atención. El software destaca las formas que son imposibles de fabricar, y también aquellas áreas que, aunque no necesariamente necesitan un cambio, sí mejorarían la mecanizabilidad general del diseño: paredes finas, texto grabado, orificios profundos y geometrías complejas, por citar algunas.

Le ofrecemos aquí unos consejos para ayudarle a diseñar piezas mecanizadas más económicas.

Radii and reliefs for corners
La imagen de la izquierda ilustra los radios de esquina producidos con el fresado. Considere la posibilidad de añadir aliviaderos a las esquinas agudas (imagen de la derecha) para mejorar el ajuste.
1. Alivie las esquinas de las cavidades

Piense en las esquinas de una cavidad mecanizada como, por ejemplo, el interior de una caja electrónica o un soporte utilizado para albergar un componente rectangular. Un error de diseño habitual es dejar la intersección de las paredes verticales de esas partes de la pieza formando un ángulo recto. A modo ilustrativo, piense en el mecanizado de una caja de acero inoxidable para guardar una colección de cromos de fútbol. La única forma de conseguir las esquinas totalmente cuadradas necesarias para que encajen esos Ronaldo y Messi es con EDM, un proceso lento y caro.

En lugar de eso, nosotros equiparemos uno de nuestros centros de mecanizado con la fresadora radial más pequeña disponible para ahuecar las esquinas. En el caso del acero inoxidable 304, se usaría una fresadora radial de 0,8 mm, que deja un radio de 0,4 mm. en las esquinas. Es una esquina bastante aguda, pero su profundidad es limitada: la longitud de la mayor parte de fresadoras radiales para cortar acero de esta gama de tamaños alcanza como máximo cinco veces el diámetro de la cuchilla, es decir, apenas es lo suficientemente profunda para guardar a sus delanteros favoritos. El mecanizado con fresadoras radiales tan pequeñas como esta es un trabajo lento y delicado, que eleva el coste de su proyecto.

Una metodología bastante más respetuosa con el presupuesto es mecanizar un aliviadero en cada esquina de la cavidad. Elimina esos radios incómodos, dejando en su lugar un espacio libre en forma de U o de C (véase ilustración). Además, permite realizar cavidades mucho más profundas: cortando un aliviadero de 6,35 mm de ancho en cada esquina, se pueden hacer esquinas funcionalmente rectas de unos 32 mm de profundidad. Y si cambiamos al aluminio o al plástico se pueden conseguir cavidades dos veces más profundas que con el acero. Y lo mejor de todo, al diseñar las cavidades de esta manera se reduce el coste de la pieza, ya que se pueden usar fresadoras radiales más grandes y la velocidad de eliminación del material aumenta proporcionalmente.

Adding chamfer, radii, and deburring
La adición de chaflanes o radios a las esquinas puede aumentar el tiempo de mecanizado debido al uso de fresadoras radiales esféricas. Cuando tenga que suavizar un borde, use una lima o una desbarbadora para romper el borde en lugar de fresarlo.
2. Desbarbe los bordes usted mismo

Evitar roturas de esquinas es otra medida de ahorro relacionada con los radios. En un intento de eliminar rebabas y romper esquinas agudas, los diseñadores suelen suavizar las intersecciones externas de las piezas con chaflanes o radios de esquina. Es comprensible, y en ocasiones muy necesario, pero puede ser caro también. Para las piezas de acero inoxidable ofrecemos una opción de desbarbado automatizado, pero todos los demás materiales se entregan con el mecanizado en bruto. Si el diseño de la pieza exige un borde roto, tenemos que incorporar una herramienta adicional (una fresadora radial esférica) y mecanizar estas esquinas usando un movimiento de perfilado en 3D. Normalmente, utilizamos estas herramientas a muchas revoluciones por minuto y se eliminan cantidades de material muy pequeñas, pero aun así sigue siendo un lento proceso de idas y venidas hasta suavizar cada esquina. Muchos clientes prefieren ahorrar unos cuantos euros desbarbando estas piezas por su cuenta con una lima, un papel de lija o un disco pulidor.

Remove text from machined prototypes
Los diámetros de herramienta pequeños aumentan el tiempo de mecanizado; por eso, es conveniente eliminar los textos o logotipos de los prototipos mecanizados.
4. Tenga cuidado con las paredes y formas finas

Nuestra tolerancia estándar para las piezas es de +/- 0,12 mm. Si tiene una forma 0,5 mm o menos, nuestro sistema automatizado de elaboración de presupuestos la destacará como geometría de pared fina, aunque permitirá mecanizarla. No obstante, la pieza mecanizada puede diferir ligeramente de su diseño original. Toda pared de un grosor máximo de 0,5 mm no solo puede romperse durante la operación de mecanizado, sino que también podría flexionarse o alabearse más tarde. Refuércela tanto como el diseño de su pieza lo permita.

5. Opte por la simplicidad

Las cavidades muy profundas no son recomendables, aunque se practiquen aliviaderos en las esquinas. No se trata únicamente de que eliminar todo ese material exija mucho tiempo de mecanizado, sino también de que la tensión residual de la materia prima tiende a mostrar su peor cara a medida que las cavidades se hacen más profundas y las paredes más altas. Podrían usarse refuerzos o estructuras de soporte como apoyo a estas piezas y para evitar el movimiento causado por la tensión, pero esto tiende a incrementar los costes del mecanizado. Mantener la simplicidad es el mejor consejo para cualquier fabricante o diseñador de productos de piezas mecanizadas.

Lo mismo puede afirmarse para la geometría global de la pieza. No intente que las piezas den más de sí de lo que pueden dar. Maximizar el uso de material puede crear problemas de mecanizado y de soporte de la obra, incrementando también los costes. Si el diseño se vuelve demasiado complejo, contemple la posibilidad de dividirlo en varias piezas y usar elementos de sujeción para ensamblarlas. A nadie le gustan los costes de montaje ni la complejidad asociada a múltiples piezas, pero podría ser el mejor enfoque para las piezas difíciles de mecanizar. Superficies esculpidas, hendiduras cavernosas (por ejemplo, disipadores de calor) u orificios y roscados muy profundos son algunos factores habituales de encarecimiento del mecanizado que pueden arruinar el presupuesto de su proyecto.

6. Explore materiales alternativos

Una de las formas más sencillas de ajustarse al presupuesto (suponiendo que satisfaga sus necesidades) es el cambio a un material más fácil de mecanizar o menos caro. Nuestra selección de material incluye una amplia variedad de metales y plásticos, cada uno de ellos con sus propias características técnicas, estéticas, problemas de mecanizado y coste de material.

  • El acero inoxidable 17-4 PH es complicado de cortar. Si no es fundamental una gran fortaleza y resistencia a la corrosión, pruebe con el 316L o el 304 en su lugar.
  • El cobre es un excelente conductor eléctrico, pero es mucho más caro que el aluminio, que es casi tan conductivo como el cobre y mucho más fácil de mecanizar.
  • El latón es un metal blando, por lo que resulta fácil de mecanizar y no es duro para las fresadoras radiales.
  • En cuanto a los plásticos, tenemos casi tres docenas de tipos entre los que elegir. Todos ellos son relativamente fáciles de cortar, lo cual suele equivaler a un menor coste de pieza (aunque no siempre). Algunos plásticos ofrecen una gran resistencia al desgaste, a la corrosión o a los elementos químicos; otros se comportan bien en condiciones de calor o llamas; y otros ofrecen una dureza, resistencia a los impactos, o propiedades eléctricas excelentes.

Son demasiados metales y plásticos para citarlos aquí, pero puede consultar la lista completa de materiales o llamar a uno de nuestros ingenieros de Atención al Cliente para que le asesore.

Cuando cargue un archivo CAD 3D en nuestro sitio web, nuestra herramienta de elaboración de presupuestos estudiará qué se puede mecanizar, dónde existen dudas, y rechaza lo demás. Estas conclusiones se explican claramente en el presupuesto, dándole la oportunidad de ajustar el diseño de la pieza si así lo desea y volver a presentarla para un nuevo presupuesto. En caso de duda, llámenos al +34 (0)9 11 43 68 30. Estaremos encantados de responder a cualquier pregunta sobre diseño que pueda ayudarle a ahorrar algunos euros.

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