Entendendo Custos de Usinagem CNC: Fatores-Chave e Como Otimizar

Na usinagem CNC, não existem custos fixos que possam ser aplicados universalmente a diferentes projetos de usinagem. O custo de um projeto de usinagem CNC é determinado conjuntamente por vários fatores. Como o custo é uma consideração vital na maioria dos projetos, é recomendado entender esses fatores e até que ponto afetam o custo.

Este artigo ajudará você a entender os principais fatores que impulsionam o custo da usinagem CNC e otimizar seu projeto para obter o máximo proveito.

Fatores que afetam o custo da usinagem CNC

Os fatores mais importantes que afetam o custo de peças usinadas CNC podem ser classificados em equipamento, materiais, design, volume de fabricação e operações de acabamento.

Equipamento e maquinaria

Custos de equipamento são incorridos antes do início da usinagem. Porém, são custos de configuração e influenciam o custo do projeto de usinagem. Quanto mais caro for adquirir, operar e manter uma máquina, mais caras serão as peças fabricadas com ela.

Como escolher o tipo de máquina CNC

A fabricação CNC envolve várias operações de usinagem. Estas incluem furação, alargamento, torneamento e fresamento. A maioria destas é realizada em um torno CNC ou fresadora CNC.

Outro ponto é a eficiência da própria máquina. Máquinas CNC evoluíram tremendamente ao longo dos anos. As primeiras máquinas NC e CNC não se comparam às modernas máquinas CNC altamente avançadas em uso hoje. Máquinas modernas são mais rápidas e muito mais eficientes. A longo prazo, esta velocidade torna a produção de peças mais barata.

Como escolher as ferramentas para usinagem CNC

Além disso, os custos de ferramentas de corte também influenciam o custo total do equipamento. O material da ferramenta, revestimento e geometria afetam este custo. Por exemplo, ferramentas de carboneto cementado, que são mais duras, mais resistentes ao calor e capazes de suportar velocidades extremas, custam mais que o dobro de ferramentas de aço para ferramentas.

Por que fresamento CNC é mais caro

Fresadoras tipicamente custam mais que tornos pois possuem partes móveis mais complexas; são mais difíceis de configurar, operar e manter; e são capazes de operações mais complexas. Fresamento CNC é, portanto, geralmente mais caro que qualquer outra operação.

Máquinas de fresamento são de diferentes tipos, com níveis variados de complexidade e capacidade. Quanto mais eixos uma fresadora tem, mais cara será. Máquinas CNC modernas mostly têm três ou cinco eixos. Embora máquinas de 5 eixos possam criar geometrias muito complexas mais precisamente e rapidamente (requerem menos tempo de usinagem), geralmente são mais caras que suas contrapartes de 3 eixos.

Custos de configuração

Custos de configuração cobrem custos incorridos na preparação para a usinagem real. Todas as peças usinadas CNC começam como um modelo 3D. O modelo 3D é projetado por especialistas em design, usando software CAD (Design Assistido por Computador). Os recursos necessários para criar um modelo 3D a ser fabricado compõem uma parte significativa dos custos de configuração.

Custos de configuração também incluem otimização de design e preparações CAM (Manufatura Assistida por Computador) para modelos a serem fabricados, usando software CAM apropriado.

Material

Como o preço do material influencia o custo da usinagem CNC

O material do qual uma peça é feita é um dos mais importantes impulsionadores de custo. Existem vários custos associados a um material a ser usinado. O principal destes é o custo do próprio material. Materiais têm preços diferentes, determinados por sua disponibilidade, propriedades desejáveis e custos gerais de produção.

Metais são geralmente mais caros que outros materiais. O gráfico abaixo mostra os preços relativos de alguns metais de engenharia comumente usados. Note que preços de metais flutuam e preços exatos podem variar por localização. Os preços no gráfico abaixo são relativos.

A usinabilidade do material, um fator chave

Além do custo dos materiais, usinabilidade é outro determinante importante de custo. Materiais com baixa usinabilidade levam mais tempo e esforço para usinar, e no mundo da usinagem CNC, tempo é literalmente dinheiro. O custo de uma peça usinada é diretamente proporcional ao tempo que leva para usiná-la. Materiais difíceis de usinar também consomem mais recursos como fluidos de corte, eletricidade e ferramentas de corte.

Na Xometry, oferecemos uma ampla gama de materiais incluindo metais, plásticos e elastômeros. Você pode encontrar uma lista completa dos materiais que oferecemos, junto com suas descrições e custos relativos.

Design e geometria

Melhore os projetos CAD para usinagem CNC

Design e geometria da peça afetam significativamente o custo da usinagem CNC.

É regra geral que quanto mais complexa uma peça, mais cara será para fabricar. Peças altamente complexas podem requerer máquinas mais avançadas. Também requerem mais tempo de usinagem, múltiplas passadas e configurações, mais recursos e inspeção mais rigorosa. Tudo isto influencia o custo das peças.

Na usinagem CNC, existem certas características e designs de peças que inevitavelmente aumentam custo. Estes incluem cantos internos agudos, paredes finas, cavidades profundas, tamanhos de furos não padronizados e letras. Estas, e outras características custo-ineficazes que compilamos, afetam custo significativamente e devem ser evitadas a menos que absolutamente necessárias. Além disso, certas especificações de design como rugosidade superficial ou opções de tolerância podem requerer múltiplas passadas e inspeções.

Também, peças grandes são logicamente mais caras para fabricar pois requerem mais matéria-prima, recursos e esforço e tempo de fabricação.

Volume de produção

Reduza o custo da usinagem CNC com produção de alto volume

O custo por unidade para um conjunto de peças idênticas reduz significativamente conforme o número de peças aumenta. Esta redução proporcional de custo resulta da eliminação de custos de configuração repetidos. O design CAD, preparação CAM e configuração da máquina são feitos uma vez para todas as peças a serem fabricadas.

Usando dados do nosso Motor de Cotação Instantânea, o gráfico abaixo compara o custo por unidade e número de unidades para a peça na imagem acima, feita de Alumínio EN AW-6061 / 3.3211 / Al-Mg1SiCu.

O gráfico acima prova que o custo por peça é inversamente proporcional ao número de peças fabricadas. O custo por unidade para volume de produção de 1000 é aproximadamente 88% menor que o custo de uma unidade autônoma.

Operações de acabamento

A usinagem CNC produz peças adequadas para uso como usinadas. Porém, certas aplicações requerem que peças passem por operações de pós-processamento como tratamento térmico, acabamento superficial e revestimento para melhorar sua funcionalidade, propriedades e estética. Todas estas aumentam o preço de uma peça.

Custo de usinagem CNC usando Motor de Cotação Instantânea

Na Xometry Europe, entendemos quão tedioso seria analisar cada um destes numerosos fatores para obter um custo estimado para seu projeto antecipadamente. Para qualquer fator que você queira mudar, teria que refazer seus cálculos para obter nova estimativa. Por isso criamos nosso Motor de Cotação Instantânea que calcula o custo de um projeto de usinagem CNC em segundos. Tudo que você precisa fazer é carregar seu modelo e selecionar suas preferências (material, rugosidade superficial, tolerâncias, acabamento, etc.)