Aprendendo sobre peças de protótipo de usinagem CNC

3 de agosto de 2023

Quando se trata de fazer protótipos, as duas tecnologias de fabricação com maior probabilidade de serem utilizadas são a usinagem CNC e a impressão 3D. Cada um tem seu próprio entendimento do que é um protótipo e isso pode variar significativamente de uma pessoa para outra. Para uma palavra comumente usada por engenheiros e designers, é surpreendentemente ambígua! Neste artigo, exploramos o que significa “protótipo” e como a usinagem CNC pode ser usada no ciclo de desenvolvimento do produto.

Cada um tem seu próprio entendimento do que é um protótipo e isso pode variar significativamente de uma pessoa para outra. Para uma palavra comumente usada por engenheiros e designers, é surpreendentemente ambígua!

Descobrimos que os clientes usam o 'protótipo' de diversas maneiras diferentes. Para resumir, trabalhamos com qualquer uma destas interpretações comuns e outras:

A usinagem CNC pode ser ideal para produzir qualquer um dos tipos de peças acima. Sem a necessidade de ferramentas especializadas e com uma ampla escolha de materiais e acabamentos, a versatilidade do fresamento e torneamento CNC é útil para a prototipagem.

Você pode esperar que uma peça de protótipo seja única, mas nem sempre é esse o caso, dependendo da sua interpretação de 'protótipo'. Talvez um protótipo de um produto seja necessário para testes de usabilidade por vários indivíduos ou em vários mercados geográficos. Nesse caso, poderão ser necessários vários produtos protótipos.

Além de a usinagem CNC ser versátil para peças únicas, ela também se adapta muito bem à produção de pequenos lotes. Em particular, a precisão inerente da tecnologia significa que a repetibilidade peça a peça é excelente, o que pode ser inestimável durante a prototipagem.

As nossas duas máquinas CNC mais recentes são centros de maquinação vertical (VMCs) Haas de cinco eixos, que estão equipados com trocadores automáticos de ferramentas, tornos programáveis ​​e robôs. Consequentemente, eles podem usinar peças sem que um operador precise reposicionar a peça no torno, e os robôs podem carregar peças brutas e descarregar peças acabadas automaticamente para que as máquinas possam produzir lotes de peças sem supervisão.

Um grande benefício da usinagem CNC é a ampla gama de materiais disponíveis. Mantemos estoques de liga de alumínio 6082, aço inoxidável 304 e 316, acetal (natural e preto) e acrílico. No entanto, também podemos adquirir e usinar praticamente qualquer metal, liga ou plástico de engenharia, além de compósitos como o Tufnol. Se as peças forem demasiado grandes para os nossos centros de maquinação, ou se os clientes precisarem de peças maquinadas a partir de ligas exóticas que exijam ferramentas especializadas, terceirizamos este trabalho.

Esta escolha de materiais significa que os clientes podem ter peças de protótipo no material que desejarem. Se o protótipo for uma peça que acabará por ser moldada por injeção, podemos usiná-lo a partir do mesmo tipo de plástico. No entanto, os clientes precisam estar cientes de que as peças moldadas por injeção podem apresentar tensões residuais que não estarão presentes em peças usinadas a partir de sólidos.

Em geral, a usinagem CNC é muito mais precisa do que a impressão 3D. A exceção é a PµSL (microestereolitografia de projeção), que atinge tolerâncias estreitas, detalhes finos e superfícies excepcionalmente lisas, mas é adequada apenas para peças pequenas.

Citamos uma tolerância geral de ±0,1 mm em peças usinadas CNC, em comparação com ±0,5 mm para peças impressas em 3D. No entanto, a precisão inerente da usinagem CNC significa que normalmente alcançamos tolerâncias muito mais restritas do que ±0,1 mm. Os clientes podem falar conosco se precisarem de tolerâncias mais refinadas em recursos críticos, já que geralmente podemos atender aos requisitos se soubermos deles com antecedência.

Se recebermos apenas um modelo 3D (arquivo passo a passo) para cotação, será considerada uma tolerância geral de ±0,1 mm; se um desenho for fornecido, revisaremos nossa cotação se forem necessárias tolerâncias mais finas e se for necessário um relatório de inspeção.

Essa precisão não só é alcançada ao usinar peças individuais, mas a variabilidade entre peças é mínima para lotes pequenos.

Ao projetar uma peça usando software CAD 3D, é simples alterar o projeto ou criar múltiplas variantes da mesma peça. A usinagem CNC pode produzir facilmente as mesmas variantes de design em metal ou plástico.