Domine a Prototipagem CNC em Alumínio: Um Guia Prático Rápido

A prototipagem CNC em alumínio pode apresentar alguns benefícios consideráveis.

Dar um passo acima de materiais mais fáceis pode abrir novas aplicações em uma variedade maior de indústrias. Sendo um dos materiais mais comuns na usinagem CNC, o alumínio é um material ideal para prototipagem, e trazer a capacidade internamente certamente vale a pena considerar. Dependendo das indústrias que sua operação atende, e as peças que eles precisam, pode até ser uma necessidade.

Mergulhando nisso, há uma quantidade tonta de informação para aprender sobre alumínio. Para obter uma imagem fácil e completa do que a prototipagem CNC em alumínio pode significar para você, siga junto para nossas diretrizes e dicas para prototipagem CNC em alumínio.

Que Tipos de Produtos São Usinados em Alumínio?

Uma infinidade de produtos são usinados em alumínio e representam uma ampla variedade de indústrias.

Embora existam muitos mercados verticais que usinam alumínio para fabricar produtos específicos, um dos mais prevalentes é a indústria eletrônica. Produtos feitos variam de gabinetes de controle industrial, dissipadores de calor e estruturas, corpos de laptop ou celular, etc. Mesmo componentes aparentemente menores, como botões de volume, são frequentemente feitos de alumínio para dar ao produto uma sensação mais premium sobre plástico.

Fabricantes de moldes também dependem de protótipos de alumínio. Quando o pedido é pequeno e a vida útil do molde não importa, muito tempo pode ser economizado fazendo um molde de alumínio comparado a fazer um molde de aço endurecido. O alumínio também pode ser usado para moldes de fibra de carbono ou termoformagem, em oposição ao processo caro de construir um molde de injeção.

As indústrias aeroespacial e de defesa também adquirem peças usinadas em alumínio, como gabinetes para placas de radar ou componentes estruturais. Além disso, o setor automotivo depende de usinagem de alumínio para produção de alto volume de peças de carro como painéis, acabamento interno e ferragens.

Que Tipos de Alumínio São Usados para Prototipagem?

A prototipagem CNC em alumínio não é uma proposta única para todos. Embora várias indústrias e laboratórios de P&D dependam de prototipagem em alumínio para fabricar peças críticas para produtos específicos, é importante avaliar o melhor tipo de alumínio para o trabalho.

Conhecido por ser o grau de alumínio mais amplamente usado nos EUA, 6061 é popular para necessidades de protótipo ou produção.

Por quê?

Além de ser fácil de trabalhar ao usinar ou soldar, o alumínio 6061 é um material ideal para fabricar. Pode ser forjado ou extrudado, tem uma alta relação resistência-peso, está amplamente disponível comercialmente e tem preço razoável. Por estas razões, muitas indústrias preferem alumínio 6061 para uma ampla variedade de aplicações.

Se seu protótipo requer alumínio que é estruturalmente mais rígido e duro, subir para alumínio 7075 pode ser necessário. Não surpreendentemente, este alumínio mais forte é preferido para fabricação de armas de fogo e componentes aeroespaciais. Isso também porque, apesar de sua resistência adicionada, 7075 ainda é leve, no mesmo nível que 6061.

Graus menores, como 5052, compartilham algumas semelhanças com 6061, mas são mais macios. Isso os torna ideais para painéis eletrônicos, especificamente trabalho de painel frontal onde a peça pode precisar de dobra após usinagem.

Existem graus ainda menores, como alumínio série 3000. 3000 é mais próximo de alumínio elementarmente puro, o que significa que é muito macio e gomoso. Subsequentemente, é muito mais desafiador usinar com uma máquina CNC típica. No entanto, fresar alumínio série 3000 em uma DATRON pode produzir resultados superiores. Com ferramentas de corte e fusos de alta velocidade projetados para trabalhar com esses tipos de materiais, pode tornar a tarefa significativamente mais fácil.

Outro grau comum de alumínio é MIC-6, projetado especificamente para uso onde tolerância apertada é requerida para planicidade. Frequentemente, isso é referido como uma chapa de ferramenta, ideal para quando uma situação requer uma chapa de fixação feita de alumínio que você não quer fresar ou retificar plana, e se preocupar com empenamento (mais sobre isso depois). MIC-6 tem as propriedades certas para manter um alto nível de planicidade.

Embora muitas séries diferentes de alumínio estejam disponíveis (e todas unicamente necessárias), você verá a preferência geral cair a favor de 6061 para usinagem CNC.

Entendendo o Processo de Prototipagem CNC em Alumínio

Para apreciar o processo de prototipagem CNC em alumínio, é útil percorrer o procedimento em um formato passo a passo. Vamos começar do processo inicial CAD/CAM e trabalhar em direção à peça finalizada. Aqui estão nossas principais dicas:

Passo Um

Projete sua peça para fabricabilidade. Pode parecer óbvio, mas é muito comum que uma peça seja projetada com apenas considerações de engenharia ou estéticas em mente. Certifique-se de que você não tem características muito profundas, tolerâncias muito apertadas, ou características impossíveis de fabricar. Lembre-se, você não pode cortar um quadrado dentro de um canto com uma ferramenta redonda!

Passo Dois

Determine qual grau de alumínio você estará trabalhando. Estude suas opções e determine qual grau melhor se adapta às suas necessidades. Utilize software de análise de elementos finitos (FEA) (como Autodesk Fusion 360) para peças que suportam altas forças. Escolher seu material impactará todas as decisões daqui para frente.

Passo Três

Com o grau de alumínio definido, você pode começar a escolher suas ferramentas de corte. Sempre escolha a ferramenta mais curta disponível para realizar o trabalho. Usar uma ferramenta mais longa que você tem em mão pode parecer mais conveniente do que encomendar uma mais curta, mas você vai se arrepender da decisão quando sua peça finalizada estiver coberta de marcas de vibração — um sinal revelador de deflexão de ferramenta.

Também considere sua configuração de máquina CNC antes de tomar sua decisão de ferramenta. Uma máquina típica de baixo RPM se beneficiará de ferramentas de contagem de flautas mais alta, mas por sua vez sofrerá de baixa eficiência e forças de corte mais altas. Com uma máquina CNC de alto RPM, como uma DATRON, uma ferramenta de contagem de flautas mais baixa (flauta única, idealmente) se torna uma boa escolha para reduzir forças de corte e permitir excelente evacuação de cavacos.

Passo Quatro

Com seu arsenal de ferramentas escolhido, é hora de falar avanços e velocidades. Para os não familiarizados, entender avanços e velocidades pode ser uma tarefa assustadora.

Felizmente, existem ótimos recursos disponíveis para iniciantes. Fabricantes de ferramentas fornecem guias de avanço e velocidade para colocá-lo no caminho certo. Serviços como ProvenCut fornecem montes de informação baseada na máquina que você está usando, o que torna definir seus avanços e velocidades uma brisa. A DATRON até fornece um guia de corte abrangente que fornece informações baseadas não apenas na característica que você está fazendo, mas na configuração da máquina que você tem.

Passo Cinco

Escolha a fixação certa para a peça que você está fazendo. Por exemplo, uma mesa a vácuo é perfeita para material de chapa grande. Peças menores ou de formato estranho podem precisar de um torno pneumático ou mecânico. Peças complexas, multi-lados podem ser mais adequadas para um 4º ou 5º eixo.

Passo Seis

Escolher as ferramentas certas é importante para evacuação de cavacos, mas usar um sistema de resfriamento adequado pode ser ainda mais crítico. Com alumínio, refrigerante evaporativo atomizado é uma ótima opção limpa, mas refrigerante de inundação, névoa de óleo, ou jato de ar também é aceitável. Não importa qual seja usado, certifique-se de que o cavaco ejete da área de corte o mais rápido possível.

Passo Sete

Uma última dica sobre ferramentas: Ao fresar alumínio, considere ferramentas não revestidas. Usar ferramentas revestidas pode parecer óbvio, mas observe: Revestimentos adicionam uma camada fina de material sobre uma aresta de corte afiada, assim arredondando-a. Isso pode funcionar bem para materiais mais duros, mas ao cortar graus mais macios de alumínio, você corre o risco de "galvanização".

Galvanização é evidente quando alumínio se acumula na aresta arredondada porque a ferramenta não é afiada o suficiente. Deixa uma mancha distinta de alumínio na aresta de corte. Isso pode levar a desgaste acelerado da ferramenta e resultados de fresagem ruins. Quanto mais afiada a ferramenta, menores as forças de corte e perdas por atrito. Isso resulta em um uso mais eficiente da potência disponível do fuso, o que leva a maior vida útil da ferramenta, tempos de ciclo mais rápidos e peças com melhor aparência.

Passo Oito

Cuidado com tensões inerentes dentro do material. Diferentes tipos de alumínio vêm com suas próprias tensões no material, devido aos processos usados para fabricá-lo. Por exemplo, alumínio 6061 extrudado sofre tensões internas mais altas comparado a MIC-6, que é fundido.

Isso importa quando se trata de confiabilidade do processo e manter tolerâncias finalizadas. Cortar em material tensionado pode resultar em empenamento, comumente referido como "arco" ou "batata frita". Ao fresar um lado de um material tensionado, as forças internas se tornam desequilibradas, causando torção. Escolher suas ferramentas, material, fixação e estratégias sabiamente ajudará a mitigar estas tensões.

Entre nossa breve visão geral do processo de prototipagem e as dicas que incluímos para apoiar cada passo, esperamos que você esteja se sentindo mais confiante sobre a perspectiva de trazer prototipagem CNC em alumínio internamente. Claro, estamos sempre aqui para responder quaisquer perguntas e fornecer orientação personalizada quando você estiver pronto para avançar.

Benefícios da Prototipagem CNC em Alumínio Internamente

Escolher integrar prototipagem CNC em alumínio internamente fornece vários benefícios-chave que superam em muito a velocidade e economia de custos tipicamente incorridos por terceirização.

Para começar, você introduz a capacidade de retrabalhar uma peça em aviso curto; na verdade, você pode ser capaz de evitar fazer uma peça totalmente nova.

Usando a indústria eletrônica como exemplo, considere o caso de terceirizar um gabinete eletrônico. Após um tempo de espera de três semanas, você recebe, feito exatamente como você especificou com seu design.

Mas, é claro, sua equipe de design precisa de ajustes feitos nas tolerâncias em uma característica particular, e os engenheiros eletrônicos precisam de um bolso adicionado para um novo microchip. Para fazer este ajuste, você obviamente precisaria enviar a peça para fora novamente para ser retrabalhada. Dependendo do tempo de espera, você poderia estar olhando para outro turno de três semanas, mínimo. Você tem esse tipo de tempo?

Agora, imagine se você tivesse prototipagem CNC em alumínio internamente. Você poderia simplesmente registrar a partir de uma característica usando a sonda da máquina, atualizar suas trajetórias de ferramenta para o modelo mais novo, e resolver a solicitação internamente, a um momento de aviso. Em última análise, você pode evitar criar uma nova peça inteiramente já que alumínio é tão fácil de retrabalhar.

Além disso, economia de custos e flexibilidade são ambos centrais para as máquinas DATRON.

Quando você traz prototipagem CNC em alumínio para dentro, esses benefícios são tornados mais aparentes pelo fato de que máquinas DATRON são propositalmente construídas em torno de sua capacidade de usinar alumínio. Desde que as peças sejam as especificações certas com relação a tamanho e forma, máquinas DATRON, projetadas do zero — assim como nossa linha de ferramentas de corte — são superiores para prototipagem CNC em alumínio.

Esperamos que nosso guia rápido de prototipagem CNC em alumínio forneça a informação que você precisa para considerar mover o processo internamente. Se você tiver quaisquer perguntas adicionais, você é bem-vindo a nos contatar.