Mecanizado CNC ABS: todo lo que necesita saber

“El acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) es un termoplástico reconocido por su resistencia, flexibilidad y excelente maquinabilidad. Atiende a muchas industrias, ya sea para la creación de prototipos o la producción para uso final. “

Servicio de mecanizado de plástico ABS abarca la elaboración precisa de acrilonitrilo butadieno estireno, un termoplástico versátil, en piezas personalizadas. Se requiere experiencia para preservar las fortalezas del material en el producto final. 

El mecanizado CNC de ABS proporciona una solución versátil para crear piezas y productos duraderos y de alta calidad. Las piezas de ABS mecanizadas por CNC se utilizan en casi todo, desde cascos protectores hasta instrumentos musicales, porque se les puede dar forma en diseños complejos con tolerancias estrictas. Además, son compatibles con operaciones de mecanizado CNC como fresado, torneado, taladrado y fresado. Este artículo analizará los matices del mecanizado de plástico ABS, diversas técnicas, procesos, beneficios, costos y más.

¿Qué es el plástico ABS?

Estructura química del plástico ABS. Fuente

Plástico ABS Es un polímero termoplástico que combina acrilonitrilo, butadieno y estireno. Se caracteriza por su excepcional resistencia y versatilidad en diversas aplicaciones.   

• Acrilonitrilo: Ofrece estabilidad química y térmica.
• Butadieno: Este componente aporta dureza y resistencia al impacto.
• Estireno: Proporciona rigidez y procesabilidad.

¿Qué son los plásticos ABS? ¿Propiedades?

El ABS tiene muchas propiedades valiosas, lo que lo hace adecuado para diversas industrias. Ofrece alta resistencia mecánica, resistencia al impacto, vida útil a la fatiga, resistencia a la corrosión, retardante de llama, estabilidad térmica y más. Analicemos las propiedades significativas con más profundidad.

• Fuerza mecánica

El ABS es un termoplástico resistente con una resistencia a la tracción de 29.6 a 48 MPa. Puede soportar altas cargas sin deformarse ni agrietarse. La plenitud compacta de los monómeros en la estructura interna proporciona una alta resistencia mecánica y capacidad de carga.

• Resistencia al impacto

Es capaz de soportar choques o energía de alto impacto sin perder sus propiedades y cualquier forma material de falla material. El ABS tiene una resistencia al impacto promedio de 20 kJ/m² para la lámina con muescas y de 58 kJ/m² para la lámina sin muescas. (LISTA DE PROPIEDADES DEL MATERIAL PLÁSTICO ABS, 2020), lo que lo convierte en una opción de material adecuada para aplicaciones en las que las piezas deben soportar impactos regulares, como las escaleras de embarque de los aviones.

• Resistencia química

El plástico ABS es resistente a la mayoría de los compuestos químicos, como ácidos, álcalis, aceites minerales y aceites vegetales. Sin embargo, puede reaccionar con ácido acético glacial concentrado, ésteres aromáticos y tetracloruro de carbono.

• Dureza

El plástico ABS es conocido por su dureza (200 – 215 J/m). Su rigidez y dureza lo hacen resistente al rayado y la abrasión, permitiendo su uso en componentes estructurales para diferentes aplicaciones.

• Aislamiento electrico

Las piezas de ABS no son un problema en caso de descargas de alto voltaje. Funcionan perfectamente como aislamiento eléctrico y bloquean el flujo de corriente, una cualidad esencial para aplicaciones de aislamiento.

• Brillo superficial

El brillo de la superficie es una propiedad estética que confiere a las piezas de ABS un aspecto atractivo. El brillo y brillo de la superficie de ABS la hacen útil cuando el atractivo estético es esencial.

• Retardante de fuego

El ABS puede funcionar en un rango de temperatura de -50 °C a 70 °C sin degradar ninguna propiedad física, mecánica o química. Muestra una funcionalidad superior en este rango de temperatura. El ABS también es conocido como un excelente plástico retardante del fuego, que puede frenar un incendio e incluso detenerlo evitando que las llamas se propaguen.

Tabla: Propiedades mecánicas clave del ABS. Fuente

Haga click aquí para descargar: Hoja de Propiedades del Plástico ABS

Mecanizado de plástico ABS 

El ABS se mecaniza bien con procesos CNC como fresado, torneado, ruteado y taladrado. Con las herramientas adecuadas, es fácil mantener una buena precisión dimensional y calidad superficial. Se suelen usar herramientas de acero de alta velocidad, mientras que las de carburo se prefieren para mayores volúmenes de producción o aplicaciones exigentes. Los parámetros de corte deben seleccionarse cuidadosamente. Avances y velocidades muy bajas pueden generar calor excesivo, mientras que velocidades de husillo excesivamente altas pueden causar desgarros o una mala calidad de los bordes.

Al seleccionar un plástico, también es útil comparar ABS frente a HDPEy ABS frente a nailon. El ABS ofrece mayor estabilidad dimensional y un acabado superficial más liso que el HDPE, mientras que el nailon proporciona mayor resistencia al desgaste y resistencia mecánica para piezas sometidas a carga. El material adecuado depende del entorno operativo y de la función del componente.

fresado CNC es la operación más común del ABS para transferir la pieza de trabajo a la forma deseada. Dependiendo del requisito particular, se puede fresar con diferentes tamaños de herramientas, desde una fresa de extremo plano de 1/8″ hasta una fresa de extremo plano de 1/64″ (Emily A., 2019). Otros parámetros operativos de las máquinas CNC, como la velocidad de avance, la velocidad del husillo y la profundidad de corte, deben ajustarse según el tamaño de la herramienta.

Por ejemplo (Fuente)

• Tamaño de la herramienta (fresa de extremo plano de 1/8″): velocidad de avance de 1500 mm/min, 16, 400 RPM, 1.27 mm de longitud máxima de paso.
• Tamaño de la herramienta (fresa de extremo plano de 1/64″): velocidad de avance de 762 mm/min, 16, 400 RPM, 0.254 mm de longitud máxima de paso.

ABS mecanizado CNC

Al utilizar la enorme herramienta, las RPM deben ajustarse a un nivel más bajo y esto limita la longitud máxima de pasada. Comparar el mecanizado CNC de ABS con material metálico es bastante similar al mecanizado de aluminio 6061. La sujeción firme de la pieza de trabajo de ABS es obligatoria y la herramienta óptima se puede configurar con la ayuda de la simulación CAM. Además, las herramientas de carburo son el mejor sustituto del acero con alto contenido de carbono. Elimina la posibilidad de que la pieza de trabajo tenga pelusas en la parte superior o inferior.

La siguiente tabla analiza el proceso paso a paso para el mecanizado CNC de ABS con una breve descripción de cada uno. 

Tabla: Proceso de mecanizado CNC de ABS 

Técnicas de mecanizado de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS)

El mecanizado de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) es un proceso meticuloso que requiere un enfoque estratégico. Se utilizan técnicas específicas para aprovechar todo el potencial del plástico ABS, cada una diseñada para cumplir con los requisitos únicos de diferentes proyectos. Estos métodos garantizan que las piezas de ABS mecanizadas por CNC sean precisas y cumplan con las especificaciones y propósitos de diseño exactos.

Fresado de plástico ABS

El fresado destaca como una técnica versátil para mecanizar plástico ABS. Este proceso es fundamental para crear formas complejas y detalles intrincados en el material ABS. El fresado permite una alta precisión, lo que permite a los fabricantes lograr las geometrías exactas requeridas para la pieza. Durante el fresado, una herramienta giratoria elimina material de la pieza de trabajo. 

Las siguientes son las consideraciones cruciales en Fresado CNC ABS; 

• Selección de herramientas: elegir las fresas frontales o fresas frontales adecuadas es vital. (Se recomiendan herramientas de carburo)
• Velocidad y avance: optimizados adecuadamente para un fresado eficiente y preciso.
• Enfriamiento: dado que el ABS tiene un punto de fusión bajo, es esencial garantizar que el material no se sobrecaliente.

Girar ABS en un torno

El torneado de ABS en un torno es especialmente adecuado para producir piezas cilíndricas. En esta técnica, la pieza de trabajo de ABS gira y una herramienta de corte de un solo punto elimina el material, mejorando la precisión y el acabado superficial de la pieza.

Tabla: Factores clave en el torneado de ABS

Taladrado y Roscado

El taladrado y el roscado son otras técnicas esenciales en el mecanizado CNC de ABS. Son fundamentales para agregar características funcionales como agujeros e hilos. Estos procesos son vitales para componentes que requieren ensamblaje o incorporación de piezas adicionales.

Tabla: Factores clave en la perforación y roscado de ABS

Grabado y Aguafuerte

El grabado y el aguafuerte son técnicas que se utilizan para agregar textos, logotipos o diseños complejos en la superficie de piezas de ABS. Estos métodos mejoran el atractivo estético y la funcionalidad de los componentes, haciéndolos adecuados para diversas aplicaciones, incluidas señalización, marcas o fines decorativos.

Las siguientes son las consideraciones críticas para el grabado y grabado de ABS:

• Profundidad del corte: La profundidad del grabado o grabado debe controlarse cuidadosamente para mantener la integridad de la pieza.
• Precisión de la herramienta: Las herramientas de alta precisión son esenciales para lograr diseños detallados y precisos.
• Velocidad y tasas de avance: Estos deben optimizarse para evitar quemaduras o deformaciones del material, garantizando grabados o grabados limpios y nítidos.

Consideración importante en el mecanizado CNC ABS

Hay casi cero riesgo de desgaste en la herramienta y defectos de mecanizado mientras trabaja con plástico ABS si tiene en cuenta las pocas precauciones durante el mecanizado.

• Considere el espesor de pared mínimo de 0.5 mm para evitar la deformación.
• La profundidad de corte puede ser diez veces el diámetro de la broca de la herramienta.
• Es necesario controlar la temperatura de la herramienta porque la fricción entre la herramienta y la pieza de trabajo de ABS puede calentar rápidamente la herramienta.
• Durante las operaciones de perforación, es necesario utilizar refrigerantes para reducir el desgaste de la herramienta, ya que las virutas calientes desgastan su superficie y pueden fundir el material. Además, el material puede adherirse al salir del orificio.
• El uso de la herramienta de carburo limita el cambio frecuente de configuración de la herramienta porque dura más.
• Trabajar con material ABS puede causar irritación de la piel. Asegúrate de limpiarte bien las manos después de cada sesión.

Costo de mecanizado CNC de ABS

Los aspectos financieros del mecanizado CNC de ABS implican varios factores que influyen en el coste total. Estos componentes van desde las complejidades del diseño hasta la selección de maquinaria, y cada uno juega un papel fundamental en la determinación de la eficiencia económica del proceso de mecanizado. Analicemos los diversos factores de costo del mecanizado CNC de ABS que pueden guiar la planificación presupuestaria y la toma de decisiones. 

• Complejidad del diseño: Los diseños más complejos requieren tiempo de mecanizado adicional y posiblemente herramientas especiales, lo que aumenta los costos. Además, los diseños complejos requieren profesionales más expertos, lo que también aumenta el coste.
• Los costos de materiales: El precio del plástico ABS puede fluctuar según las condiciones del mercado y los precios de los proveedores.
• Tiempo de mecanizado: La duración necesaria para completar cada pieza afecta el costo total de mecanizado.
• Desgaste de la herramienta: Los materiales más duros o los diseños complejos pueden aumentar el desgaste de la herramienta, aumentando el costo.
• Volumen: Producir piezas en gran volumen puede reducir el costo unitario debido a las economías de escala.

Si está comparando plásticos de ingeniería antes de la producción, lea nuestra guía sobre ABS vs. polipropileno para comprender en qué se diferencian sus características de mecanizado, resistencia y aplicaciones.

Ejemplo de la vida real de costo de mecanizado CNC de ABS

Considere un escenario en el que una empresa quiere mecanizar piezas de plástico ABS. Requieren 100 unidades de un componente de 50 mm x 30 mm x 10 mm. El costo del material para el plástico ABS es de aproximadamente $2 por kg, y la compañía ha negociado una tarifa por hora de $50 para la operación de la máquina CNC.

Costo material

• El volumen de un componente: 50 mm × 30 mm × 10 mm = 15,000 mm = 15 cm³
• Densidad del plástico ABS: Aprox. 1.04 g/cm³
• Peso de un componente: 15 cm³ x 1.04 g/cm³ = =15.6 gramos 
• El costo del material = 100 componentes x 15.6 (gramo) x $2/kg /1000 gramo = $ 3

Costo de mecanizado

• Supongamos que se necesitan 10 minutos para mecanizar cada componente;
• Tiempo total de mecanizado: 100 componentes × 10 minutos = 1000 minutos = 16.66 horas
• Costo de mecanizado: 16.66 x $50/hora = $833.33

Costo Total: $3.12 (material) + $833.33 (mecanizado) = $836.45

¿Cómo puedo minimizar el costo de mecanizado de ABS?

Es posible maximizar la rentabilidad de los proyectos de mecanizado CNC de ABS manteniendo un firme compromiso con la calidad y la precisión. Exploremos algunas estrategias para lograr este delicado equilibrio.

• Optimización del diseño: Simplificar los diseños sin comprometer la funcionalidad puede reducir el tiempo y los costos de mecanizado.
• Selección de materiales: Elija grados de ABS que ofrezcan las propiedades necesarias para la aplicación pero que sean rentables.
• Prácticas de mecanizado eficientes: Adopte prácticas que maximicen la eficiencia, como velocidades de corte y trayectorias de herramientas adecuadas.
• Mantenimiento preventivo: El mantenimiento regular de las máquinas CNC garantiza que funcionen de manera eficiente, evitando costosas averías y tiempos de inactividad.

Además, colaborar con proveedores experimentados de servicios de mecanizado CNC como Boda puede reducir significativamente el costo general del mecanizado CNC de ABS sin sacrificar la precisión y la calidad. Su experiencia en el mecanizado CNC de ABS puede ser valiosa para equilibrar el costo y la calidad en sus proyectos de fabricación.

¿Cuáles son las opciones de acabado de superficies para piezas de ABS mecanizadas por CNC?

El acabado de superficies es una fase crucial, aunque a menudo subestimada, del ciclo de producción que mejora los atributos estéticos y funcionales del material. El ABS es conocido por su maquinabilidad y versatilidad y presenta varias opciones de acabado de superficies, cada una capaz de impartir características distintas al producto final. El acabado en máquina de las piezas de ABS implica un acabado mate, que se puede procesar más para obtener el acabado deseado. Algunos enfoques de acabado comunes para piezas de ABS mecanizadas por CNC incluyen granallado, galvanoplastia y pintura.

Lijado y pulido

El lijado y el pulido son pasos fundamentales en el acabado superficial de piezas de ABS. Estos procesos tienen como objetivo alisar la superficie, eliminar marcas de mecanizado y preparar la pieza para otras operaciones de acabado o uso final.

Pieza de ABS pulida con diseño personalizado.

Los siguientes son los aspectos clave del lijado y pulido;

• Elimina marcas de herramientas e irregularidades de la superficie.
• Prepara la superficie para posteriores procesos de acabado.
• Esto se puede hacer manualmente o utilizando maquinaria automatizada.

Acabado de pintura 

La pintura es una opción de acabado popular que mejora el atractivo estético de las piezas de ABS. Permite personalizar la apariencia de la pieza y al mismo tiempo proporciona una capa adicional de protección contra factores ambientales.

• Una amplia variedad de colores y estilos están disponibles.
• Proporciona una capa protectora contra factores ambientales.
• Puede mejorar la resistencia de la pieza al desgaste.

galvanoplastia

La galvanoplastia es un proceso en el que se deposita una capa de metal sobre la superficie de la pieza de ABS. Este proceso se utiliza para mejorar la apariencia y la resistencia a la corrosión, y mejorar la durabilidad general de la pieza.

Los siguientes son los factores que influyen en la calidad de la galvanoplastia.

• Tipo de metal utilizado para el revestimiento.
• El espesor deseado de la capa plateada.
• Preparación y limpieza de la superficie del ABS antes de la galvanoplastia.

Anodizado

Piezas de ABS mecanizadas por CNC con acabado anodizado.

El anodizado se utiliza normalmente para piezas metálicas, pero también se puede aplicar al ABS cuando se ha realizado la metalización. Es un proceso de acabado que mejora la resistencia a la corrosión y al desgaste.

• Utilizado principalmente después de un proceso de metalización.
• Mejora la resistencia al desgaste y la corrosión.
• Altera la estructura de la superficie para absorber tintes o adhesivos.

¿Cuáles son las ventajas del mecanizado CNC de ABS?

Las propiedades del ABS resuenan con las demandas de la fabricación moderna, facilitando la facilidad de mecanizado y un espectro de aplicaciones que van desde prototipos hasta productos terminados. Analicemos las ventajas que hacen del mecanizado CNC de ABS una opción preferida entre los profesionales.

• maquinabilidad

La alta maquinabilidad del ABS permite trabajar con cualquier plástico CNC operación. No daña la herramienta y no existe riesgo de daño físico a la pieza de trabajo. La maquinabilidad también contribuye a tolerancias estrictas y un acabado superficial suave.

• Precisión y complejidad

Se puede mantener un alto nivel de precisión con cualquier diseño complejo. La configuración correcta de la herramienta, los parámetros de corte y la trayectoria optimizada de la herramienta contribuyen a la excepcional precisión dimensional de las piezas de ABS mecanizadas por CNC. Las máquinas CNC pueden crear piezas de ABS con una tolerancia tan baja como ± 0.005 mm.

• Bajo costo

El ABS es un termoplástico de ingeniería de bajo costo que se puede mecanizar con tecnología CNC y alta velocidad de producción. Menos tiempo de producción significa reducir el costo total. Además, el riesgo mínimo de crear piezas defectuosas también ayuda a minimizar el coste de producción.

• Apto para prototipos

El prototipado rápido es un paso crucial en cada ciclo de desarrollo de productos. El ABS se puede emplear en la producción de prototipos para cualquier producto deseado en las industrias pertinentes. El ABS es una opción viable para el prototipado de productos metálicos y plásticos debido a su bajo costo, maquinabilidad, precisión y alta relación resistencia-peso.

• Reciclabilidad

Como cualquier otro termoplástico, el ABS es completamente reciclable después del ciclo de vida de la pieza o producto. Se puede convertir en nuevas láminas o barras mediante fusión y moldeo. Es beneficioso en términos de costo y efectos ambientales.

¿Cuáles son las aplicaciones del mecanizado CNC ABS?

Como se mencionó anteriormente, el ABS se puede convertir en partes deseables de diferentes industrias, incluidas la automotriz, electrónica y eléctrica, aeroespacial, electrodomésticos, defensa, juguetes y más.

Servicios de mecanizado CNC en Boda para ABS

El mecanizado CNC de plásticos de Boda, que incluye el mecanizado CNC de piezas de ABS, está diseñado para satisfacer tanto la creación de prototipos a pequeña escala como la producción a gran escala, sin comprometer la precisión ni el acabado superficial. Utilizamos máquinas CNC avanzadas capaces de manejar fácilmente formas complejas y detalles intrincados. Nuestros servicios no se limitan al mecanizado, sino que también incluyen asistencia en el diseño, la selección de materiales y el posprocesamiento, garantizando que el producto final cumpla con los requisitos específicos de nuestros clientes.

Las características clave de los servicios de mecanizado CNC para ABS de Boda incluyen:

• Ingeniería de precisión: Alta precisión y repetibilidad para piezas con tolerancias estrictas.
• Personalización: Capacidad para producir piezas adaptadas a las necesidades únicas de los clientes.
• Escalabilidad: Servicios adecuados para prototipos únicos y series de producción de gran volumen.
• Opciones de acabado: Diversos servicios de posprocesamiento como pintura, pulido y pulido con chorro de arena para mejorar la apariencia y el rendimiento de las piezas.
• Seguro De Calidad: Rigurosas medidas de control de calidad para garantizar que cada pieza cumpla con estándares estrictos.
• Consulta de expertos: Acceso al equipo de expertos de Boda para optimización del diseño y asesoramiento de materiales.
• Respuesta rápida: Procesos eficientes que acortan el tiempo desde el diseño hasta la entrega.
• Rentabilidad: Modelos de precios competitivos que aportan valor a la inversión.

Resumiendo 

El mecanizado ABS CNC combina las capacidades de la fabricación moderna con las cualidades excepcionales del plástico ABS. Esta fusión da como resultado piezas que cumplen con los más altos estándares de durabilidad, funcionalidad y estética. Ya sea que esté buscando crear prototipos o producir lotes de gran volumen, es fundamental comprender las técnicas, los costos y los beneficios del mecanizado CNC de ABS. Con el proveedor de servicios adecuado, como los servicios de fresado CNC de metales de Boda, puede aprovechar todo el potencial del ABS y lograr resultados sobresalientes en su proyecto de fabricación. 

Boda proporciona Servicio de mecanizado de ABS Tanto para prototipos como para piezas de producción. Nuestros ingenieros y máquinas CNC de última generación pueden mecanizar ABS, otros plásticos de ingeniería y metales con tolerancias muy ajustadas para una amplia gama de aplicaciones.

Si busca un servicio de fabricación bajo demanda para su proyecto de mecanizado CNC, solo le faltan unos pocos pasos para conseguir las piezas que necesita. Envíanos tu diseño a Contactar y finalizarlo consultando a nuestros ingenieros, luego procederemos inmediatamente a convertirlo en realidad.

FAQ’s

¿Qué es el plástico ABS?

ABS es el termoplástico de ingeniería versátil utilizado en proyectos de mecanizado CNC, adecuado para el desarrollo de prototipos y la producción en masa.

¿Qué hace que el ABS sea adecuado para el mecanizado CNC?

El ABS es duradero, estable y fácil de mecanizar, lo que lo hace ideal para diversas aplicaciones CNC.

¿Cómo funciona el proceso de mecanizado CNC de ABS?

Implica diseñar en CAD, configurar maquinaria CNC, mecanizar la pieza y posprocesar.

¿Se puede mecanizar ABS con CNC para cualquier aplicación?

Sí, el ABS se puede mecanizar para una amplia gama de aplicaciones debido a su versatilidad.

¿Cuáles son las aplicaciones típicas del mecanizado CNC ABS?

El mecanizado CNC de ABS es importante en las industrias automotriz, médica, electrónica, eléctrica, aeroespacial, de procesamiento de alimentos y muchas otras. Además, se adopta ampliamente en el desarrollo de prototipos.

¿Por qué debería elegir el mecanizado ABS CNC en lugar del moldeo por inyección?

Es rápido y rentable utilizar el mecanizado CNC. El mecanizado CNC puede crear piezas ABS correctas. Es sabio crear un Prototipo de fresado CNC de piezas de ABS para analizar la viabilidad técnica y económica del moldeo por inyección.

¿Existen consideraciones cruciales sobre el mecanizado CNC ABS?

Sí, debe prestar atención a la temperatura de la herramienta, el material de la herramienta, la velocidad de corte, la velocidad de avance y el uso previsto de la pieza ABS.

Referencias 

1. Hoja de datos del filamento ABS [PDF]. Obtenido de https://static.webshopapp.com/shops/098890/files/049030006/abs-filament-datasheet-en.pdf
2. Herramientas gallo. Apoyo. Obtenido de https://support.bantamtools.com/hc/en-us
3. Fátima Sabah. (2019). Análisis de fallas de materiales de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y modelado de daños. Puerta de la investigación. Obtenido de https://www.researchgate.net/publication/336517424_Failure_Analysis_of_Acrylonitrile_Butadiene_Styrene_ABS_Materials_and_Damage_Modeling
4. Irina Turku. (2018). Estructura química de ABS, PS y PVC. En ResearchGate [Figura]. Obtenido de https://www.researchgate.net/figure/Chemical-structure-of-ABS-PS-and-PVC_fig2_328589758