Quais indústrias usam máquinas CNC?

A usinagem de controle numérico computadorizado (CNC) cria muitas peças complexas exigidas por vários setores. Embora a produção em massa funcione para algumas aplicações, muitas indústrias exigem peças personalizadas. Muitas empresas buscam usinagem CNC para suas operações para que possam seguir projetos precisos e fazer peças precisas com software de computador. Diversas indústrias, da área médica ao transporte, contam com a usinagem de peças. Graças ao avanço de computadores e máquinas, o processo de usinagem CNC permite projetos personalizados mais complexos do que outros métodos de produção podem alcançar.

Como funciona a usinagem CNC

A usinagem CNC é o processo de usar software de computador para guiar máquinas, pegar um projeto virtual e transformá-lo em um produto tridimensional tangível. Esse processo é uma forma de fabricação subtrativa, o que significa que os projetos começam com um bloco de material que as máquinas cortam para criar o design pretendido. A programação de computadores auxilia todo o processo, ajudando especialistas a criar produtos com extrema precisão de design.

Um projeto CNC começa com a criação de um projeto usando um software de desenho assistido por computador (CAD). Os designers podem criar praticamente qualquer objeto com software 3D, mas devem ter em mente as especificações do material ou as limitações da máquina CNC, ou correm o risco de criar uma peça que não corresponde ao seu design. Por exemplo, as máquinas não podem replicar cortes curvos e materiais rígidos podem não produzir a aparência esperada.

Um programador usa o software CAM para manipular digitalmente o projeto em um formato que o computador da máquina CNC possa entender. Os maquinistas certificam-se de que a máquina CNC possui as ferramentas certas para o trabalho e colocam o material selecionado na máquina. Finalmente, o programa CNC diz à máquina para criar o produto com base no projeto.

Embora os computadores realizem grande parte da fabricação por conta própria, os maquinistas muitas vezes ainda desempenham um papel no processo. Projetos particularmente complexos ou diferentes tipos de máquinas podem exigir que os maquinistas parem a operação e girem algumas peças de tempos em tempos. A usinagem também pode ser apenas o primeiro passo antes dos acabamentos que devem ser feitos à mão.

Todo o processo de usinagem CNC pode ser concluído rapidamente, pois os maquinistas podem criar desenhos CAD em questão de poucos dias. Se necessário, os projetos CAD são fáceis de alterar, portanto, criar, testar e ajustar modelos ou protótipos 3D é relativamente rápido e simples. Além disso, cortar blocos de materiais existentes é um processo rápido. Além disso, as máquinas CNC podem fazer parte de uma linha de montagem para que várias máquinas possam trabalhar juntas, produzindo com eficiência muitos produtos ou todas as peças de um produto simultaneamente.

Recursos de máquinas CNC

Os maquinistas podem usar máquinas CNC para produzir muitos projetos de produtos, desde formas padrão até objetos com cones e contornos compostos. A indústria de usinagem CNC pode lidar com seus maiores ou menores trabalhos, desde a fabricação de peças grandes até a esculpir peças precisas e concluí-las com operações de acabamento secundário. O processo automatizado permite consistência de qualidade, garantindo que todos os produtos sejam iguais, mesmo em níveis de produção em massa.

A usinagem CNC também é equipada exclusivamente para criar protótipos de produtos. Com a prototipagem rápida, você pode usinar um produto de amostra com rapidez e eficiência, depois inspecioná-lo e testá-lo para garantir a usabilidade antes do início da produção em massa. A usinagem rápida de peças com software preciso permite que você tenha tempo no processo de produção para implementar projetos precisos durante o teste e a fabricação e pode diminuir a quantidade de resíduos que sua empresa gera.

A usinagem CNC também permite uma fabricação versátil, pois você pode usar vários materiais para fazer peças com as especificações exatas que você precisa. Muitos projetos podem se beneficiar desse nível de precisão, incluindo a criação de componentes personalizados ou peças de reposição raras.

Embora muitas pessoas associem a usinagem ao metal, os maquinistas criam com sucesso peças de outros materiais, como fenólicos, plásticos, espuma rígida e espuma de escultura. Esses materiais alternativos aumentam a versatilidade da usinagem para incluir opções resistentes à água, de longa duração, não condutivas ou com outras características não encontradas em metais.

A usinagem CNC utiliza vários tipos de dispositivos. Fresamento, usinagem de parafusos e torneamento de máquinas operam em vários métodos, torneando as ferramentas ou os materiais. Os trabalhadores escolhem os métodos de usinagem com base na precisão exigida do produto e no conteúdo usado. Suas opções são:

• Torneamento de máquina: Semelhante a um torno, as fresadoras CNC giram o material sob controle do computador. O método de torneamento da máquina possibilita a produção em massa de peças personalizadas.
• Usinagem de parafusos: A usinagem de parafusos requer uma configuração especializada. Apesar do tempo extra necessário, a usinagem de parafusos produz peças precisas que podem ser tão pequenas quanto 0,005 polegadas.
• Fresamento mecânico: A fresagem mecanizada gira as ferramentas ao redor da peça, com as fresadoras usando várias ferramentas para peças altamente detalhadas.

Indústrias que usam máquinas CNC

A precisão é mais importante em casos de vida ou morte, como os encontrados nas indústrias de defesa, aeroespacial, petroquímica e de defesa. As empresas desses setores exigem a mais alta precisão em suas peças, pois a falha de componentes pode colocar vidas em risco. A usinagem CNC pode atingir os níveis de precisão necessários para salvar vidas quando necessário.



Alguns fabricantes podem ter suas próprias máquinas para fabricar os produtos de que precisam. Máquinas diferentes usam técnicas variadas para trabalhar com materiais diferentes com base no que cada setor precisa para suas peças. Outras empresas decidem trabalhar com empresas profissionais de usinagem CNC para fazer suas peças.

Ao usar a máquina e o material certos para o trabalho, os maquinistas CNC podem atender a uma ampla variedade de indústrias. Cada uma dessas indústrias tem suas próprias necessidades, o que significa que nem todos os usos da usinagem CNC funcionarão para todos os negócios. Mesmo empresas do mesmo setor podem encontrar diferentes aplicações para usinagem CNC em seus nichos.

1. Indústria médica

A área médica conta com produtos personalizados e de qualidade para atender às diversas necessidades dos pacientes. No entanto, esta indústria também usa muitos dispositivos descartáveis ​​para proteger os pacientes contra infecções ou doenças enquanto recebem cuidados médicos. As empresas médicas exigem grandes volumes de peças precisas para atender às necessidades de seus pacientes e manter suas instalações abastecidas com itens essenciais. Ocasionalmente, as empresas podem solicitar protótipos antes de iniciar a produção total, principalmente ao testar novas ideias. Os protótipos são fundamentais na área médica, pois os profissionais precisam garantir que os produtos funcionem bem antes de usá-los com os pacientes.

Os vários tipos de máquinas CNC adaptam-se bem às necessidades da área médica. Devido à variedade de materiais e dispositivos disponíveis, os trabalhadores médicos podem ter uma ampla gama de peças criadas por meio de usinagem CNC, incluindo:

• Implantes
• Máquinas de ressonância magnética
• Dispositivos ortopédicos
• Peças elétricas
• Invólucros eletrônicos para dispositivos de monitoramento
• Equipamento de pesquisa
• Armários blindados
• Embalagem estéril personalizada
• Peças feitas de plásticos de alta temperatura
• Instrumentos médicos
• Produtos aprovados pela FDA

Os benefícios das máquinas CNC na área médica incluem a capacidade de criar peças personalizadas rapidamente. Aqueles nesta indústria, no entanto, também exigem a fabricação dessas peças em ambientes aprovados pela FDA. Ao elaborar projetos individuais, o software CNC permite que os engenheiros vejam todos os aspectos da peça em três dimensões antes de usiná-la. Esse processo garante que cada componente tenha as dimensões exatas necessárias para operar corretamente. As peças que se encaixam devem ter a menor margem de erro possível, pois os problemas podem levar a mau funcionamento da máquina e diagnósticos médicos incorretos.

2. Indústria Aeroespacial

Os dispositivos da indústria aeroespacial encontram condições variadas, incluindo altas velocidades, correntes de ar rápidas e pressões de ar extremas. Para evitar danos à aeronave, os engenheiros devem construir cada componente com as ferramentas e peças mais precisas. Mesmo um pequeno erro pode pegar uma corrente de ar, produzindo arrasto ou aumentando o desgaste das peças.

A usinagem CNC aeroespacial deve atender a requisitos incrivelmente precisos, como tolerâncias tão apertadas quanto 0,00004 polegadas. Os maquinistas devem aderir a essas tolerâncias com os materiais padrão da indústria extra-duráveis, como titânio, alumínio, níquel e alguns plásticos. Os materiais exatos dependem das peças que estão sendo criadas e das propriedades necessárias para esse componente CNC.

A indústria aeroespacial e de aviação usa várias peças para aeronaves e dispositivos de serviço de aeronaves, incluindo:

• Distribuidores
• Aerofólios
• Buchas
• Conectores elétricos
• Peças do trem de pouso
• Antenas
• Materiais de supressão de radiofrequência

Ao adotar a usinagem CNC para criar componentes, a indústria aeroespacial obtém as peças personalizadas de que precisa com as tolerâncias extremamente rígidas exigidas. Sem ser capaz de projetar e fabricar componentes precisos, a indústria aeroespacial pode não ter alcançado seu nível tecnológico atual. Ter um meio fácil de criar peças experimentais é fundamental para a segurança e o sucesso futuros.

A usinagem CNC também é um método ideal para a fabricação de protótipos de peças aeroespaciais. A visualização da imagem 3D em um computador permite que o engenheiro teste a funcionalidade da peça e faça alterações rápidas, se necessário. Uma vez finalizado, os engenheiros podem iniciar o processo de usinagem CNC para produção rápida de peças. A transição da produção individual para a produção em massa de peças para a indústria aeronáutica ou aeroespacial torna-se simples com o uso de máquinas CNC em todo o processo.

3. Indústria de Transporte

Muitos componentes da indústria de aviação, como motores, também podem ser usados ​​na indústria de transporte. A pesquisa e o teste de produtos são tão vitais para o setor de transporte quanto para a indústria aérea e espacial, pois afetam a segurança das pessoas e a capacidade de viajar. Os projetistas de veículos precisam testar protótipos de peças físicas para saber como alterar seus projetos e modelos originais para obter melhores resultados. A usinagem CNC permite que os engenheiros criem protótipos, testem sua praticidade e, eventualmente, façam um projeto com as especificações exatas de que precisam.

Enquanto a indústria aérea e espacial exige embarcações construídas para velocidades mais rápidas que o som, o setor de transporte exige longevidade. Os veículos de transporte precisam de componentes robustos, fortes o suficiente para transportar cargas pesadas por longas distâncias. A indústria de transporte pode precisar de máquinas CNC para construir peças utilizadas em diversos veículos, tais como:

• Navios de transporte
• Trens de carga
• Trilho de passageiros
• caminhões de transporte de 18 rodas
• Veículos de passageiros

Durante o uso em trens de alta velocidade, as altas velocidades sobrecarregam os veículos, exigindo ainda mais precisão na montagem das peças utilizadas nos vagões e locomotivas.

Como as máquinas CNC podem criar peças de vários tipos de materiais, elas podem fazer de tudo, desde freios até peças de motor e até ferramentas. Assim como os automóveis de passageiros estão evoluindo para se tornarem mais eficientes, os veículos de carga no setor de transporte enfrentam mudanças semelhantes. Para obter as mudanças rápidas necessárias para uma série de testes, os engenheiros podem usar projetos usinados em CNC para acelerar o processo de pesquisa e desenvolvimento e fabricar mais rapidamente os veículos e peças necessários.

4. Indústria de Petróleo e Gás

A indústria petroquímica utiliza grandes máquinas para refinarias e sondas de perfuração. Esta linha de trabalho depende de peças bem usinadas e de encaixe preciso. Sem um ajuste perfeito, podem surgir problemas como vazamentos de válvulas, falhas de pistão ou mau funcionamento do cilindro. Para obter instalações eficientes, as empresas petroquímicas precisam de componentes fabricados com as máquinas CNC mais precisas.

As sondas de perfuração são outro local onde as peças devem ter uma alta tolerância. Ao contrário de outras instalações, as sondas de perfuração operam em áreas isoladas. Se um componente CNC não funcionar como deveria, obter uma substituição ou reparo pode levar dias de produção. As peças produzidas para uso em plataformas devem funcionar bem na primeira vez e continuar as operações no futuro, mesmo na presença de névoa salina do mar, poeira do deserto ou neve das planícies do norte.

Os componentes usados ​​na indústria de petróleo e gás que a usinagem CNC pode produzir incluem peças para dutos, refinarias e plataformas, incluindo:

• Pinos
• Varas
• Válvulas
• Pistões
• Cilindros
• Brocas de perfuração

A indústria de petróleo e gás se move a uma velocidade que exige retornos rápidos e processamento ocasional de peças de alto volume. Os benefícios da indústria de máquinas CNC para este setor incluem a capacidade de criar produtos especiais para locais de trabalho. Além disso, as operações de CNC podem produzir peças grandes ou pequenas para a indústria, bem como os componentes necessários para engrenagens eletrônicas que estão se tornando cada vez mais populares no setor de petróleo e gás.

5. Indústria Militar e de Defesa

Semelhante à indústria de petróleo e gás, o setor de defesa exige peças duráveis ​​que resistam até mesmo aos ambientes mais adversos. O governo estabelece regulamentos estritos para a atividade militar. Assim como os suprimentos médicos devem ter sua produção de acordo com as regras criadas pela FDA, os produtos militares precisam aderir às regulamentações governamentais.

As forças armadas como um todo abrangem uma infinidade de setores. Produtos e peças criados para defesa podem parecer semelhantes aos de outras indústrias, como aviação, eletrônica, marinha, transporte e indústrias médicas. No entanto, esses outros setores não precisam acompanhar a tecnologia mais recente e têm acesso a peças confiáveis ​​nos locais mais remotos. O setor de defesa requer peças precisas como:

• Componentes de comunicação
• Componentes de transporte
• Eletrônicos
• Peças do avião

Medidas de alta segurança exigem sigilo em torno dos procedimentos e produtos exatos usados ​​na criação de equipamentos militares. No entanto, esse setor pode obter benefícios com o uso da usinagem CNC, como atualizações eficientes, peças de longa duração feitas de materiais resistentes e a fabricação em massa de peças aprovadas que exigem tolerâncias precisas. As forças armadas estão entre as indústrias com máquinas CNC que podem exigir atualizações regulares do dispositivo. Os recursos de usinagem e protótipos precisos permitem que o setor de defesa use a tecnologia mais recente e forneça a melhor proteção ao território nacional.

6. Indústria Eletrônica

Embora a usinagem possa criar peças grandes, ela também se destaca como uma opção para projetar componentes pequenos, como os usados ​​pela indústria eletrônica. Os avanços tecnológicos modernos dependem de peças e dispositivos pequenos e leves com proporções precisas de laser abaixo de 10 micrômetros, todos os quais a usinagem CNC pode oferecer.

Além dos componentes de dispositivos elétricos comuns, a indústria eletrônica também precisa da capacidade de criar componentes de comunicação. As peças de comunicação podem proteger os dispositivos de comunicação da interferência de outros eletrônicos. Eles também fornecem conexões elétricas entre as peças, incluindo:

• Dissipadores de calor
• Isolamento elétrico
• Carcaças do amplificador
• Blindagem de interferência de radiofrequência

Peças menores requerem tolerâncias mais apertadas. Eletrônicos e outros componentes elétricos requerem microusinagem sem erros. Os humanos são incapazes de atingir esses níveis de precisão por conta própria. Usar um computador para cortar e controlar as ferramentas de usinagem aumenta a precisão possível ao criar componentes minúsculos. A indústria eletrônica deve seu sucesso à precisão superior produzida pela usinagem CNC.

7. Indústria Marítima

A indústria naval deve seu sucesso aos vários componentes usinados em CNC que utiliza. Muitos elementos de embarcações exigem materiais ou formas incomuns, e a usinagem é o método perfeito para atender a essas necessidades com o mínimo de esforço.

Ao contrário de outros setores, a indústria marítima exige um alto grau de resistência à água de seus produtos, porque a maioria dos componentes terá exposição direta à água ou exposição à umidade ao redor de oceanos, lagos e rios, o que pode desgastar as peças. A maioria dos eletrônicos não funciona bem em ambientes úmidos ou molhados. Os produtos marítimos, no entanto, dependem de componentes elétricos resistentes à água. Eletrônicos a bordo de navios precisam de considerações especiais, como caixas para impedir que a água interfira nos processos elétricos. Além disso, as peças usadas dentro ou perto do oceano devem ser resistentes à corrosão, pois a água salgada pode corroer facilmente os materiais errados.

As aplicações marítimas também requerem um alto grau de portabilidade e durabilidade. Os componentes precisam ser capazes de durar muito tempo e resistir a desgastes e danos comprometedores, pois as embarcações no mar podem ter que esperar muito tempo antes de voltar à terra para reparos. A usinagem CNC pode ajudar a produzir peças de longa duração, tornando-as de acordo com as especificações exatas do projeto, para que se encaixem perfeitamente e funcionem bem juntas sem falhas. Alguns desses componentes incluem:

• Capas isolantes
• Peças eletrônicas
• Componentes do motor
• Hélices
• Moldes de protótipo
• Outras peças de barco

O CNC beneficia a indústria naval por meio de sua capacidade de fazer peças personalizadas. Seja para pequenos barcos ou embarcações de transporte industrial, as peças do barco podem precisar de especificações personalizadas para atender às necessidades do usuário. Com a versatilidade da usinagem CNC, os engenheiros podem fazer peças grandes e pequenas, dependendo do maquinário disponível. Marine foams have a range of types, including rigid polyurethane and thermoplastic polyurethane, that engineers can use to create water-resistant, lightweight and durable parts for boats.

CNC Material Selection

CNC machining benefits several industries, and each application requires specific materials for best results. Narrowing down all the options helps machinists arrive at the most useful and long-lasting solutions for their products.

Some popular materials used in the above industries to make products and prototypes include:

Plastics

Plastics represent a wide range of materials, versatile in many industries. The medical field uses plastic for custom packaging to ensure product safety. Many healthcare supplies must also withstand high working temperatures, which certain plastics can accommodate.

The defense industry also uses plastics to make lightweight, temperature-stable parts for antennas, microwave lenses and more. Epoxy resins are strong enough for homeland security applications and can often meet specific temperature requirements.

Polyester film, another polymer resin, is a flexible and stable insulating material for electrical products and also has medical uses. Some plastics are friction and corrosion-resistant, ideal for products like bushings and bearings that may experience harsh environments. Other plastics are transparent, perfect for products that need to be stronger than glass but still see-through, like bullet-proof glass.

Carving Foam

Foam is lightweight and soft but also dense enough to withstand various applications. Moisture and rust-resistant, rigid foam will maintain its structural integrity even when exposed to water and rough conditions, making it useful in the marine industry. Its flexibility allows it to take almost any shape through CNC machining, and it’s a great material for creating intricate, detailed shapes.

Carving foam is ideal for fabricating seals, gaskets and electrical components. The defense industry also uses flexible, water-resistant foams for weatherproof radiofrequency products, as well as heat-resistant foams for custom homeland security projects.

Phenolics

Phenolics are fabric-reinforced laminates that have high tensile and flexural strength and work well for electrical applications. Thermosetting glass-reinforced laminates, like G10/FR4, are flame-retardant, heat-stable materials often used for electrical insulation, protecting people from strong electrical currents. G10/FR4 can also be used in printed circuit boards for telecommunications devices, as well as electrical controls like timers and transformers.

Other phenolic laminates have properties such as stability at higher temperatures, hardness and dimensional stability under different conditions. GPO3, in particular, is an electrical-grade material that achieves arc-resistant insulation in high-voltage parts such as switchgears, transformer components and TV parts. Some phenolics are even friction, abrasion and chemical-resistant, for use in various specialized industries.

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