Guia rápido para prototipagem de alumínio CNC

A prototipagem CNC em alumínio pode apresentar alguns benefícios consideráveis.

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

Mergulhando nele, há uma quantidade estonteante de informações para aprender sobre o alumínio. Para obter uma visão fácil e completa do que a prototipagem de alumínio CNC pode significar para você, siga nossas diretrizes e dicas para prototipagem de alumínio CNC.

Que tipos de produtos são usinados em alumínio?

Toda uma série de produtos são usinados em alumínio e representam uma grande variedade de indústrias.

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

Os fabricantes de moldes também dependem de protótipos de alumínio. Quando a solicitação é pequena 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 temperado. O alumínio também pode ser usado para moldes de fibra de carbono ou de conformação térmica, em oposição ao processo caro de construir um molde de injeção.

As indústrias aeroespacial e de defesa também fornecem peças usinadas em alumínio, como gabinetes para placas de radar ou componentes estruturais. Além disso, o setor automotivo conta com a usinagem de alumínio para produção de alto volume de peças automotivas, como painéis, acabamentos internos e ferragens.

Quais tipos de alumínio são usados ​​para prototipagem?

A prototipagem de alumínio CNC não é uma proposta de tamanho único. Embora várias indústrias e laboratórios de P&D dependam da prototipagem de 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 usado nos EUA, o 6061 é popular para protótipos ou necessidades de 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 um preço razoável. Por essas razões, muitas indústrias preferem o alumínio 6061 para uma ampla variedade de aplicações.

Se o seu protótipo exigir alumínio estruturalmente mais rígido e duro, pode ser necessário avançar para o alumínio 7075. Não surpreendentemente, este alumínio mais forte é o preferido para a fabricação de armas de fogo e componentes aeroespaciais. Isso também ocorre porque, apesar de sua força adicional, o 7075 ainda é leve, no mesmo nível do 6061.

Notas menores, como 5052, compartilham algumas semelhanças com 6061, mas são mais suaves. Isso os torna ideais para painéis eletrônicos, especificamente para trabalhos em painéis frontais, onde a peça pode precisar ser dobrada após a usinagem.

Existem graus ainda mais baixos, como o alumínio da série 3000. 3000 está mais próximo do alumínio elementarmente puro, o que significa que é muito macio e gomoso. Posteriormente, é muito mais desafiador usinar com uma máquina CNC típica. No entanto, a fresagem de alumínio da série 3000 em um 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 de alumínio comum é o MIC-6, projetado especificamente para uso onde é necessária tolerância apertada para planicidade. Muitas vezes, isso é chamado de placa de ferramentas, ideal para quando uma situação exige uma placa de fixação feita de alumínio que você não deseja fresar ou retificar e se preocupar com deformação (mais sobre isso depois). MIC-6 tem as propriedades certas para manter um alto nível de planicidade.

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

Compreendendo o processo de prototipagem de alumínio CNC

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

Primeiro passo

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

Passo Dois

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

Etapa três

Com o grau de alumínio bloqueado, 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 à mão pode parecer mais conveniente do que encomendar uma mais curta, mas você vai se arrepender da decisão quando sua peça acabada estiver coberta de marcas de vibração – um sinal revelador de deflexão da ferramenta.

Considere também a configuração de sua máquina CNC antes de tomar sua decisão de ferramenta. Uma máquina típica de baixa rotação se beneficiará de ferramentas com maior número de canais, mas, por sua vez, sofrerá com baixa eficiência e forças de corte mais altas. Com uma máquina CNC de alta RPM, como uma DATRON, uma ferramenta de menor número de canais (canal único, idealmente) torna-se uma boa escolha para reduzir as forças de corte e permitir um excelente escoamento de cavacos.

Etapa quatro

Com seu arsenal de ferramentas escolhido, é hora de falar sobre feeds e velocidades. Para quem não conhece, entender feeds e velocidades pode ser uma tarefa assustadora.

Felizmente, existem ótimos recursos disponíveis para iniciantes. Os fabricantes de ferramentas fornecem guias de avanço e velocidade para colocá-lo no caminho certo. Serviços como o ProvenCut fornecem muitas informações com base na máquina que você está usando, o que facilita muito a configuração de seus feeds e velocidades. A DATRON ainda fornece um guia de corte abrangente que fornece informações com base não apenas no recurso que você está fazendo, mas na configuração da máquina que você possui.

Passo Cinco

Escolha o acessório certo para a peça que você está fazendo. Por exemplo, uma mesa de vácuo é perfeita para material de folha grande. Peças menores ou de formato estranho podem precisar de uma morsa pneumática ou mecânica. Peças complexas de vários lados podem ser mais adequadas para um 4º ou 5º eixo.

Passo Seis

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

Etapa sete

Uma última dica sobre ferramentas:Ao fresar alumínio, considere ferramentas sem revestimento. Usar ferramentas revestidas pode parecer um acéfalo, mas tome nota:os revestimentos adicionam uma fina camada de material sobre uma aresta de corte afiada, arredondando-a. Isso pode funcionar bem para materiais mais duros, mas ao cortar graus mais macios de alumínio, você corre o risco de “esfolar”.

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

Etapa Oito

Cuidado com as tensões inerentes ao material. Diferentes tipos de alumínio vêm com suas próprias tensões no material, devido aos processos utilizados para fabricá-lo. Por exemplo, o alumínio 6061 extrudado sofre maiores tensões internas em comparação ao MIC-6, que é fundido.

Isso é importante quando se trata de confiabilidade do processo e manutenção de tolerâncias acabadas. O corte em material estressado pode resultar em empenamento, comumente referido como “arco” ou “lascas de batata”. Ao fresar um lado de um material tensionado, as forças internas tornam-se desiguais, fazendo com que ele se torça. Escolher suas ferramentas, material, suporte de trabalho e estratégias com sabedoria ajudará a mitigar essas tensões.

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

Benefícios da Prototipagem de Alumínio CNC In-house

A escolha de integrar internamente a prototipagem de alumínio CNC oferece vários benefícios importantes que superam em muito a velocidade e economizam nos custos normalmente incorridos pela terceirização.

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

Usando a indústria eletrônica como exemplo, considere o caso de terceirização de uma caixa de eletrônicos. Após um tempo de espera de três semanas, você o recebe, feito exatamente como você especificou com seu design.

Mas, é claro, sua equipe de projeto precisa de ajustes nas tolerâncias de um recurso específico, e os engenheiros eletrônicos precisam de um bolso adicional para um novo microchip. Para fazer esse ajuste, obviamente você precisaria enviar a peça novamente para ser retrabalhada. Dependendo do prazo de entrega, você pode estar olhando para outro prazo de três semanas, no mínimo. Você tem esse tipo de tempo?

Agora, imagine se você tivesse prototipagem de alumínio CNC internamente. Você pode simplesmente registrar um recurso usando o apalpador de máquina, atualizar seus caminhos de ferramenta para o modelo mais recente e resolver a solicitação internamente, a qualquer momento. Em última análise, você pode evitar criar uma peça totalmente nova, já que o alumínio é muito fácil de retrabalhar.

Além disso, a economia de custos e a flexibilidade são fundamentais para as máquinas da DATRON.

Quando você traz a prototipagem de alumínio CNC em casa, esses benefícios ficam mais aparentes pelo fato de que as máquinas DATRON são construídas propositadamente em torno de sua capacidade de usinar alumínio. Desde que as peças tenham as especificações corretas em relação ao tamanho e forma, as máquinas da DATRON, projetadas desde o início - assim como nossa linha de ferramentas de corte - são superiores para prototipagem de alumínio CNC.

Esperamos que nosso guia rápido de prototipagem de alumínio CNC forneça as informações necessárias para considerar a mudança do processo internamente. Se você tiver alguma dúvida adicional, sinta-se à vontade para entrar em contato conosco.