Por Que a Usinagem Rápida Impulsiona a Eficiência na Manufatura Moderna

Empresas que projetam e fabricam peças de plástico ou metal frequentemente requerem serviços de usinagem rápida em algum momento durante o desenvolvimento do produto.

Este artigo analisa os meandros do processo de fabricação e por que ele é tão importante.

O que é usinagem rápida?

Usinagem rápida é a usinagem de peças e protótipos com foco explícito em reduzir o tempo necessário para fabricar as peças. Geralmente envolve usinagem CNC (incluindo fresamento, torneamento, etc.) mas também pode incluir usinagem manual para peças simples.

A usinagem pode ser acelerada de várias maneiras. Dependendo dos requisitos do cliente, usinagem rápida pode envolver uso aumentado de máquinas de alto torque e técnicas de desbaste para acelerar a remoção de material. Também pode envolver materiais fáceis de usinar como ligas de alumínio em vez de materiais que requerem mais tempo para usinar.

Embora não mutuamente exclusivas, a usinagem rápida pode ser vista como um contraponto à usinagem de precisão, que prioriza exatidão e detalhe sobre velocidade.

Prós e contras

Usinagem rápida é uma ferramenta essencial para prototipagem, desenvolvimento de produtos, fabricação de baixo volume e peças personalizadas. No entanto, não é adequada para todos os trabalhos de fabricação.

Estas são algumas das vantagens e desvantagens da usinagem rápida:

Prós

• A maneira mais rápida de produzir peças com equipamentos de usinagem CNC
• Itera protótipos rapidamente para acelerar o desenvolvimento do produto
• Fácil fabricar múltiplas versões de uma peça para testes mecânicos, etc.
• Tempo de chegada ao mercado mais rápido
• Faz peças mais fortes comparado a outros processos de alta velocidade como impressão 3D
• Sem quantidade mínima de pedido
• Sem custos de ferramentas ou inicialização
• Compatível com uma gama de metais e plásticos
• Gama de opções de acabamento superficial
• Escalável, já que usinagem CNC é adequada para produção posterior

Contras

• Qualidade inferior à usinagem de precisão
• Menos liberdade geométrica que impressão 3D
• Mais lento que processos de moldagem para pedidos de alto volume (100+)

Como a usinagem rápida acelera o desenvolvimento do produto e reduz o time-to-market?

Por décadas, a usinagem rápida tem sido um processo preferido para designers de produtos que buscam mover seu produto de um estágio de desenvolvimento para o próximo.

Protótipos usinados rapidamente podem ser usados para testes e avaliação, e é fácil fabricar múltiplas iterações de um design para análise comparativa. Alguns protótipos usinados rapidamente são até adequados para uso final.

É fácil ver por que designers e engenheiros continuam recorrendo à usinagem rápida para peças instantâneas. Hoje em dia, a maioria das peças é projetada usando software CAD, e os arquivos de design exportados podem ser processados por máquinas CNC com preparação mínima. Isso fecha a lacuna de tempo entre finalizar um design de protótipo e receber a peça acabada.

E o processo é frequentemente repetido várias vezes. Se designers de produtos estão encomendando protótipos usinados rapidamente para testes, eles podem precisar ajustar seus designs e construir várias iterações mais antes que a peça esteja pronta para produção.

A usinagem rápida também fornece protótipos que são semelhantes a peças de uso final em termos de qualidade, desempenho mecânico e aparência. Outros processos de prototipagem como impressão 3D e montagem manual têm suas próprias vantagens únicas, mas se uma peça será eventualmente fabricada com uma máquina CNC, um protótipo usinado obviamente será mais representativo da peça final usinada.

Comprometer-se com um processo de fabricação consistente fornece vantagens de tempo óbvias. Se um protótipo impresso em 3D tiver que ser redesenhado em uma peça final usinável, um novo estágio inteiro de design é adicionado ao processo geral. Nenhum estágio tal é necessário para protótipos usinados rapidamente.

Um fluxo de trabalho de desenvolvimento de produto usando usinagem rápida pode, portanto, seguir algo como:

1. Conceito
2. Design de peça CAD
3. Protótipo(s) conceitual(is) em estágio inicial via usinagem rápida
4. Testes e avaliação
5. Protótipo(s) funcional(is) via usinagem rápida
6. Testes e avaliação mecânicos
7. Protótipo(s) de pré-produção via usinagem de precisão
8. Apresentação, marketing, etc.
9. Produção
10. Distribuição

Em última análise, desenvolvimento de produto mais rápido e time-to-market mais curto dão às empresas uma vantagem competitiva e levam a uma maior chance de sucesso no mercado.

Que nível de qualidade devo esperar da usinagem rápida?

Usinagem rápida é mais frequentemente usada como um processo de prototipagem. Como tal, clientes devem lembrar que existem outras opções (usinagem de precisão, por exemplo) que podem ser mais adequadas para peças de alto detalhe que exigem tolerâncias apertadas. Como seu nome sugere, usinagem rápida prioriza velocidade sobre outros fatores.

Dito isso, usinagem rápida pode produzir peças e protótipos de nível profissional a um padrão muito alto.

Encomendar peças de um especialista em usinagem rápida permite ao cliente estipular o nível de qualidade requerido, especificando tolerâncias e escolhendo um material de qualidade e preço adequados.

Tolerâncias frouxas, designs simples e uso de materiais de alta usinabilidade permitem que operadores façam as peças mais rápido, dando prioridade menor à qualidade da peça. Durante prototipagem e desenvolvimento de produto, esta é geralmente uma rota sensata a tomar, já que operadores profissionais ainda são capazes de fazer peças de boa qualidade enquanto trabalham rapidamente.

Como a 3ERP alcança altas velocidades durante a usinagem rápida

Optar por usinagem rápida só vale a pena se a empresa de usinagem realmente sabe como fazer as coisas eficientemente — caso contrário, o cliente acaba sacrificando qualidade e não obtém nenhum dos benefícios.

A 3ERP é especialista em usinagem rápida e aperfeiçoou várias técnicas para fazer peças de alta qualidade rápido.

Aqui estão algumas das razões pelas quais usinamos mais rápido que a concorrência:

Está em nossa natureza: A 3ERP foi estabelecida como uma empresa de prototipagem rápida, e toda nossa configuração — desde interações com clientes até o chão de fábrica — é otimizada para turnos rápidos, seja qual for o projeto.

Sabemos quais máquinas usar: Projetos diferentes exigem equipamentos diferentes, e usinagem rápida tem seu próprio conjunto particular de requisitos de máquina. Para peças grandes que requerem grandes quantidades de material removido, podemos empregar uma máquina de alto torque de 20 kW com fuso de 12.000 rpm; para acabamentos superficiais detalhados, podemos usar uma máquina de torque menor com fuso de 24.000 rpm.

Sabemos como cortar rapidamente: Usinagem rápida não é alcançada apenas arrancando o máximo de material possível de uma vez: às vezes é mais rápido fazer vários cortes rasos em vez de um corte profundo. Usinagem rápida envolve escolher a ferramenta de corte certa e fazer os cortes certos, além de usar software CAM de ponta para determinar os caminhos de ferramenta mais eficientes para um trabalho.

Prazos apertados: Usinagem rápida ou impressão 3D?

A impressão 3D mudou o cenário de prototipagem permitindo que usuários fabriquem peças únicas em questão de horas. Impressoras 3D podem até ser operadas em escritórios, reduzindo a necessidade de fábricas e oficinas tradicionais.

Devido à velocidade e simplicidade da impressão 3D, alguns desenvolvedores de produtos recorrerão automaticamente à manufatura aditiva em vez de processos subtrativos como usinagem CNC rápida quando o tempo é essencial.

Mas a impressão 3D é sempre a melhor opção para peças de retorno rápido?

Para prototipagem interna, provavelmente não há solução rápida melhor que impressão 3D, já que impressoras 3D requerem mínima expertise para operar e podem imprimir peças em horas. No entanto, um serviço profissional de usinagem rápida pode ser mais rápido e entregar melhores resultados que um serviço de impressão 3D comparável.

Existem alguns paralelos óbvios entre usinagem rápida e impressão 3D. Ambas usam designs digitais que são transformados em G-code, e ambas são soluções tudo-em-um que não requerem ferramentas ou máquinas separadas.

Ao escolher entre usinagem rápida e impressão 3D, tenha em mente os seguintes fatores:

• Algumas peças são mais rápidas para imprimir; outras são mais rápidas para usinar
• Mesmo se a impressão 3D for mais rápida, pode levar muito tempo para retrabalhar um protótipo impresso em 3D em uma peça final usinada
• Tanto metais quanto plásticos podem ser usinados com o mesmo equipamento de usinagem; impressoras 3D só imprimem um ou outro
• Protótipos usinados são geralmente mais próximos da peça final que protótipos impressos

A 3ERP é especialista em usinagem rápida. Solicite uma cotação gratuita hoje para seu próximo projeto de usinagem rápida.