Configurações CNC: A Chave para Controlar Custos de Projeto

Para completar sua produção no prazo e dentro do orçamento, é melhor ter uma visão clara dos custos esperados do seu projeto desde o início. No entanto, prever custos precisos de projetos de usinagem CNC é mais fácil dizer do que fazer para muitas equipes de produto. Você precisará considerar custos e usinabilidade do material, complexidade da sua peça, requisitos de pós-processamento e as configurações reais da máquina CNC. Vamos explorar o efeito que configurações CNC podem ter nos custos de produção.

Analisando fatores de custo para configurações CNC

Dependendo da complexidade do seu design, seu operador CNC pode precisar usar múltiplas configurações de máquina CNC para fabricar peças com características em vários lados, planos ou eixos. Para usinar essas características, seu operador precisará remover sua peça da máquina e virá-la para trabalhar no outro lado ou movê-la para uma configuração diferente de máquina CNC para terminar o processo de produção. Eles também precisarão recalibrar o dispositivo de fixação e as ferramentas a cada vez. Além disso, quanto mais tempo leva para usinar uma peça, maiores serão os custos do seu projeto.

Uma peça que só precisa de uma configuração em uma máquina de fresamento de 3 eixos exigirá apenas uma face com acesso para a ferramenta, como visto na imagem abaixo.

Uma peça que precisa de múltiplas configurações em uma máquina de 3 eixos terá múltiplas faces que requerem acesso, como a peça abaixo.

Ao identificar se uma peça precisará de múltiplas configurações para usinar, considere como a ferramenta acessará todas as diferentes características no design.

Existem alguns fatores de custo adicionais a ter em mente quando se trata de qualquer configuração CNC, incluindo:

• Fixação: Durante a usinagem, o bruto deve ser fixado em uma orientação ou localização fixa usando um dispositivo de fixação. Dispositivos de fixação podem ser necessários para peças com formas irregulares, quando um torno padrão pode restringir trajetórias de ferramenta, e podem ser usados para ajudar a garantir tolerâncias. Às vezes, tudo que seu torneiro precisará para fixar sua peça é um torno padrão, mas eles podem precisar projetar e fabricar um dispositivo de fixação personalizado para projetos específicos, o que pode aumentar prazo de entrega e custos.

• Ferramentas CNC especializadas/não padrão: Se seu design tem características únicas, seu parceiro de manufatura pode precisar comprar novas ferramentas de usinagem CNC. Essas ferramentas tipicamente custam entre $50 e $500, então podem aumentar rapidamente seu custo por peça, especialmente se você está planejando uma produção de baixo volume.

• Trajetórias de ferramenta: A trajetória de ferramenta é o curso pré-definido que a ferramenta de corte da máquina CNC seguirá durante o processo de usinagem. Torneiros frequentemente otimizam trajetórias de ferramenta para minimizar ou eliminar quaisquer ações ineficientes ou desnecessárias e deslocamento de ferramenta. Fazer isso pode economizar tempo e reduzir custos de manufatura, não importa o tamanho da sua produção.

Examinando o impacto financeiro das configurações CNC

Cada peça e cada projeto é diferente, então é difícil anexar um número definitivo a quanto configurações CNC aumentam custos de projeto. No entanto, quanto mais configurações você tem, mais tempo seu operador gastará redefinindo a máquina CNC, recalibrando ferramentas e projetando novos dispositivos de fixação, tudo o que pode aumentar o custo do seu projeto.

Também é importante notar que o número de configurações não é o único fator determinante por trás dos custos de configuração. Por exemplo, se você usa um material exótico ou difícil de usinar, seu operador precisará trabalhar mais devagar com sua configuração CNC, alongando tempos de usinagem e aumentando custos de material. Usar ferramentas não padrão e rodar a máquina CNC em trajetórias de ferramenta não otimizadas também pode tornar seu projeto mais caro.

Equipes de produto buscando maximizar seus orçamentos e tornar a usinagem CNC mais custo-efetiva podem causar impacto mantendo os pontos acima em mente.

Otimizando usinagem CNC para eficiência de custo

Tomar algumas decisões inteligentes nos bastidores pode reduzir seus custos gerais de projeto. Para reduzir custos de usinagem CNC o máximo possível, considere:

Optar por uma produção maior

Uma das maneiras mais fáceis de reduzir seu custo por peça é pedir mais peças. Se seu parceiro de manufatura usa uma ferramenta CNC cara e fabrica um dispositivo de fixação personalizado para dar vida a um design complexo, mas só fabrica algumas peças, cada peça custaria uma quantia significativa. Fabricar um número maior de peças usando a mesma ferramenta e dispositivo de fixação distribui esses custos de forma mais uniforme e permite que o fabricante compre matéria-prima em volume a um custo menor, o que junto pode reduzir significativamente o custo por peça.

Selecionar materiais cuidadosamente

Vários fatores podem determinar qual material você escolhe para seu projeto, incluindo resistência, usinabilidade, custo e disponibilidade. Lembre-se de que materiais exóticos são caros e metais são tipicamente mais caros que plásticos. Como regra geral, considere usar alumínio comum em vez de um metal mais caro quando possível para reduzir seus custos gerais de CNC.

Você também vai querer considerar a usinabilidade do material, pois materiais menos usináveis aumentam custos de manufatura. Materiais exóticos frequentemente requerem ferramentas especializadas caras, e materiais que requerem velocidades de usinagem mais lentas significam tempos de manufatura mais longos e custos operacionais de máquina aumentados. Sempre que possível, opte por materiais como aço de baixo carbono e alumínio porque são mais rápidos, fáceis e baratos de usinar.

Além disso, procure materiais que já sejam semelhantes em tamanho e forma à sua peça. Isso garante que você não está desperdiçando dinheiro usinando muito material excedente, e também reduz o tempo de usinagem.

Usar ferramentas, brutos, gabaritos e dispositivos de fixação padrão

Como na maioria das coisas, personalização custa mais. Ferramentas, brutos e outros objetos tipicamente vêm em tamanhos padrão como números inteiros e frações em múltiplos de dois (ou seja, ¼, ⅛, etc.). Se você projeta uma característica que requer uma broca com diâmetro de 0,265 polegadas, seu fabricante precisará adquirir uma broca personalizada para atender seus requisitos. No entanto, se você optar por um tamanho de ferramenta mais padrão, como 0,25 polegadas, a ferramenta padronizada que seu parceiro de manufatura tem em mãos será suficiente. Da mesma forma, usar brutos de matéria-prima padrão, gabaritos, dispositivos de fixação e outros componentes em vez de elementos personalizados pode ajudar a cortar custos e acelerar a produção.

Se usar um dispositivo de fixação padrão bloqueasse o acesso da ferramenta, no entanto, criar um dispositivo de fixação personalizado para evitar múltiplas configurações faz sentido. Felizmente, você pode usar tecnologia de manufatura aditiva para criar dispositivos de fixação personalizados de forma rápida e custo-efetiva.

Não super-especificar tolerâncias

Tolerâncias apertadas também podem aumentar custos de manufatura e prazos de entrega, pois seu operador precisará usinar em um ritmo mais lento. Eles também precisarão remover e inspecionar sua peça regularmente para garantir que as tolerâncias estão corretas, o que alonga o processo de produção e aumenta custos gerais.

Não super-especifique tolerâncias e certifique-se de que as tolerâncias que você define são compatíveis com o que sua peça realmente requer. Se você está criando um produto de consumo, não use as tolerâncias extremamente apertadas necessárias para peças aeroespaciais. Ou, se você está fabricando um protótipo, deve usar uma tolerância mais frouxa do que usaria para seu produto final.

Realizar verificações de Design para Manufatura (DfM) cedo

Realizar verificações de design para manufatura (DfM) para identificar e corrigir problemas potenciais antes da manufatura também pode ajudar a manter custos baixos. Preste atenção particular a:

• Bolsos ou ranhuras profundos: Se sua peça tem regiões profundas, seu torneiro precisará usar ferramentas mais longas que são mais caras e mais propensas a quebrar.

• Cantos internos agudos: Brocas CNC são circulares e deixam raios de canto internos, tornando alcançar cantos internos agudos complicado.

• Regiões estreitas: Regiões estreitas requerem cortadores com diâmetros pequenos, mas ferramentas longas com diâmetros pequenos são mais suscetíveis a vibração e quebra, aumentando custos e reduzindo qualidade da peça.

Se você notar qualquer uma dessas falhas, pode querer considerar redesenhar sua peça. Você também pode verificar facilmente erros comuns de DfM como os mencionados acima fazendo upload da sua peça para seu painel Fast Radius.

Usinagem CNC com a Fast Radius

Configurações de máquina CNC podem impactar significativamente seus custos gerais de produção, mas às vezes usar múltiplas configurações CNC não pode ser evitado. A boa notícia é que você pode tornar seu projeto mais custo-efetivo — mesmo se múltiplas configurações forem necessárias — definindo tolerâncias razoáveis, projetando para manufaturabilidade e escolhendo materiais CNC criteriosamente. Trabalhar com um parceiro de manufatura experiente como a Fast Radius pode ajudar.

Comece seu próximo projeto de usinagem CNC hoje fazendo upload da sua peça para fastradius.com para uma cotação instantânea ou entrando em contato com nossa equipe.

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