Materiales más adecuados para el mecanizado CNC

Prioridades en los requisitos de las piezas

En primer lugar, priorice sus necesidades. Empiece determinando los requisitos imprescindibles, y a partir de ahí vaya bajando hasta los interesantes pero no imprescindibles. Es muy probable que este proceso reduzca las opciones de materiales y le ayude a tomar una decisión mejor fundamentada. En Protolabs utilizamos un sofisticado software para evaluar su diseño CAD y elaborar un presupuesto, pero no podemos saber cuál será su aplicación. Usted es quien mejor conoce las condiciones en las que funcionará su pieza y cómo está previsto que encaje en el conjunto. Es una información clave a la hora de desarrollarla. Así pues, he aquí algunos de los factores que podrían formar su lista de prioridades:

• Condiciones ambientales: Para muchos, este será el principal requisito. Por condiciones ambientales se entienden la resistencia al calor y al frío, la resistencia al fuego o la tolerancia a los rayos UV y a los productos químicos. Según la aplicación, los materiales tal vez deban ser adecuados para uso alimentario o médico. Valore el contexto completo de la aplicación de la pieza. Por ejemplo, es posible que las piezas de un dispositivo médico deban tolerar el calor extremadamente alto de un autoclave o una rigurosa esterilización química entre uso y uso.
• Electricidad: Esto puede afectar a varios aspectos en función de la aplicación. Es posible que la pieza deba ser conductora o aislante. Tal vez deba disipar la electricidad estática. En cualquier caso, es fundamental elegir el metal o la resina plástica adecuados.
• Mecánica: La resistencia puede tomar muchas formas. La solidez requerida puede ser de cualquier grado entre la rigidez y la flexibilidad. La pieza puede requerir resistencia a la tracción o a la compresión, o ser capaz de resistir el impacto. Es posible que tenga que resistir el desgaste o proporcionar lubricidad para funcionar como un cojinete. Hay materiales que cumplen con estos requisitos, algunos con mayor eficacia que otros.
• Estética: En muchos casos, el apartado estético es secundario; en otros, puede ser esencial. Los materiales adecuados pueden producir una pieza transparente o translúcida. Algunos materiales, normalmente plásticos, se pueden suministrar en varios colores, mientras que los metales se pueden colorear mediante procesos secundarios. Del mismo modo, una aplicación puede requerir —o simplemente beneficiarse de— una determinada textura de superficie, que puede ser desde antideslizante hasta muy pulida.
• Tamaño: Aunque el mecanizado puede producir un amplio rango de dimensiones, el tamaño de las piezas puede estar limitado por el tamaño máximo de bloque disponible de un material determinado.
• Coste: El coste puede ser un factor importante que generalmente se encuentra a medio camino entre lo necesario y lo deseable.

Materiales utilizados habitualmente para el mecanizado

A lo largo de los años, nuestros ingenieros han identificado materiales específicos que se adaptan bien a los procesos de mecanizado y que han tenido buena aceptación entre nuestros clientes. En cuanto a los metales, cabe mencionar el aluminio, el latón, el cobre, el acero inoxidable y el acero. Entre los plásticos, los diseñadores suelen elegir el poliéter éter cetona (PEEK), ABS, acetal, nailon, policarbonato, policloruro de vinilo (PVC), polietileno de alta y baja densidad, etc. Protolabs pone a su disposición más de 40 categorías diferentes de metales y plásticos. A continuación se indican algunas características importantes de los materiales de mecanizado más comunes:

Diferencias entre el ABS y el acetal

• El ABS ofrece una alta resistencia al impacto, baja conductividad térmica y bajo coeficiente de fricción.
• El acetal ofrece alta resistencia mecánica, buena estabilidad dimensional y baja absorción de humedad.

Diferencias entre el PEEK y el Ultem

• El PEEK ofrece una alta resistencia a la abrasión y al desgaste, una baja absorción de humedad y un bajo coeficiente de fricción.
• El Ultem (PEI) ofrece una fuerza y rigidez extremas, resistencia química y una alta resistencia dieléctrica.

Diferencias entre el aluminio 6061 y el 7075

• El 6061 ofrece una excelente mecanizabilidad, bajo coste y versatilidad.
• El 7075 ofrece alta resistencia, dureza, bajo peso y tolerancia al calor.

Opciones de acabado y selección de los procesos

Más allá de la elección de los materiales, también hay que tener en cuenta los procesos secundarios relacionados. Si, por ejemplo, el material elegido es una de las aleaciones de aluminio disponibles —2024, 6082 y 7075 (el 6082 es adecuado para la mayoría de las aplicaciones, y el 2024 y el 7075 tienen más propiedades únicas que necesitan condiciones de proceso especiales)

Si la pieza incluye roscas, tiene varias opciones. Si la tensión y el desgaste de la rosca son mínimos, una simple rosca interna será suficiente y económica. Si la tensión o el desgaste son importantes, un inserto reemplazable —de bobina o de llave— puede alargar la vida útil de la pieza. El inserto de llave es la elección correcta para las roscas con mayor tensión.

La elección final se refiere al propio proceso de producción —mecanizado de 3 ejes, mecanizado de 5 ejes o torneado—, que normalmente depende del diseño de la pieza. Una vez evaluada la pieza en el proceso de presupuestación inicial, Protolabs recomendará el método de producción más eficiente y económico para producir las piezas.