A prototipagem de fresamento CNC transforma rapidamente projetos CAD em protótipos precisos, permitindo a detecção e correção precoce de falhas de projeto antes da produção em massa.
Prototipagem de fresagem CNC é um ótimo fabricação sob demanda processo para criar protótipos em um curto período. É amplamente utilizado onde a produção é em pequena escala para produzir um modelo tangível e visualmente atraente do produto final. Consequentemente, a fresagem CNC pode ser definida como a técnica de trazer um design de um programa de design auxiliado por computador para a realidade. A prototipagem de fresagem CNC permite que os fabricantes identifiquem os problemas que provavelmente ocorrerão no design e os consertem antes de ir para a produção real.
Por que a prototipagem de fresamento CNC é um processo significativo?
Fresagem CNC de precisão
A fresagem CNC é amplamente aplicada em prototipagem rápida já que é preciso. A precisão é obtida por meio da aplicação de movimento controlado por computador da peça de trabalho e da ferramenta de corte. Esses controles avançados verificam seu design de todas as maneiras possíveis para garantir que o protótipo esteja o mais próximo possível do produto real. Além disso, a fresagem é um processo rápido. Outra vantagem da usinagem de protótipos CNC sobre outras técnicas, como moldagem por injeção, é que não leva meses para deixar os moldes prontos, como é o caso da moldagem por injeção. Começa com a criação do modelo de design tridimensional auxiliado por computador do produto. Este modelo é então convertido em arquivos CAM que contêm o Código G usando o qual a máquina CNC é controlada.
Limitações da prototipagem de fresamento CNC
No entanto, existem algumas desvantagens da fresagem CNC, como segue:
Restrições geométricas:
As fresadoras CNC operam do exterior e, portanto, são limitadas ao tipo de formas internas que podem criar. Outras são A manufatura aditiva constrói uma peça de dentro para fora e é mais apropriada para geometrias complexas.
Processo Subtrativo:
A fresagem CNC é um tipo de manufatura subtrativa, pois envolve a remoção de material para obter o produto final. Isso pode levar a mais uso de material do que em processos aditivos, onde os produtos são construídos em camadas ou por meio de camadas. Portanto, a fresagem CNC pode ser mais custosa em termos do material utilizado.
Fatores de custo:
Comparado à impressão 3D, a fresagem CNC de prototipagem rápida é relativamente mais custosa devido aos altos custos dos materiais usados. No entanto, devido a isso, o custo extra é justificado, pois a precisão é maior e a variedade de materiais que podem ser usados é mais ampla. No entanto, a impressão 3D é limitada a materiais mais baratos, como PLA, que podem não atender a todas as necessidades de prototipagem.
Conhecimento técnico necessário:
O prototipagem rápida cnc fresagem requer habilidades técnicas em projetar arquivos CAD e operar máquinas CNC. Todas essas são habilidades relevantes que podem ajudar na prototipagem.
Por que a fresagem CNC é adequada para prototipagem?
Peças de protótipo fresadas em CNC
A fresagem CNC é a melhor opção para prototipagem por vários motivos. Primeiro, ela é precisa e exata a um nível muito alto ao fornecer seus resultados. Isso é possível pela aplicação de controles de computador que controlam o movimento da peça de trabalho e da ferramenta de fresagem. Esses controles focam em todos os aspectos do seu design e verificam se o protótipo corresponde ao produto final.
O outro benefício de utilizar fresagem CNC na prototipagem é que ela é rápida. Isso é diferente de outros processos como moldagem por injeção, em que a preparação de moldes e tolerâncias pode levar vários meses.
A fresagem CNC envolve o uso de um modelo CAD 3D do produto que é convertido em arquivos CAM. Esses arquivos são os arquivos G Code que são empregados no processo de prototipagem do design pela fresadora CNC.
Operações de prototipagem de fresagem CNC
A seguir está a classificação das Operações de Prototipagem de Fresamento CNC:
A fresagem CNC possui diversas operações para fazer protótipos, e o tipo de operação a ser usada depende de fatores como a complexidade do projeto e o tipo de material a ser usado.
fresagem
Fresagem CNC
A fresagem CNC envolve uma fresadora para prototipar peças após o corte de uma peça de trabalho. Este é um processo de remoção de material onde as ferramentas de corte são multiponto, e elas cortam a peça de trabalho em várias formas e tamanhos em uma revolução. O grau de complexidade do design determina a profundidade do tipo de cortes a serem feitos e o número de eixos da fresadora. Em operações mais complexas, as fresadoras podem adicionar mais eixos à operação para aumentar a precisão e versatilidade do corte.
Torneamento CNC
Peças torneadas CNC
O torneamento é feito principalmente em tornos, mas também pode ser feito em fresadoras CNC selecionadas. Nesta operação, a peça de trabalho é feita para girar enquanto a ferramenta de corte permanece fixa e o material é cortado para obter formas cilíndricas. Este processo é particularmente útil para criar detalhes finos e estruturas de uma camada no exterior e interior da pele de um protótipo.
Fresamento multieixo
Fresagem CNC multieixo
Fresamento multieixo é uma operação que pode ser feita em muitos eixos e é adequada para fazer protótipos de formas complexas. As fresadoras CNC podem ser de diferentes tipos, dependendo do número de eixos que podem operar; podem ser de 4 eixos, 5 eixos, 6 eixos e até 9 eixos. Quanto mais eixos a máquina tiver, melhor ela pode produzir formas complexas e pequenas tolerâncias na peça.
Como avaliar os requisitos de prototipagem de fresamento CNC?
Determinar quando usar fresamento CNC para prototipagem envolve considerar vários fatores importantes:
- Tamanho O tamanho do protótipo determina o tipo de bloco de material ou estoque a ser usado e a fresadora CNC apropriada a ser usada. Certifique-se de que a máquina pode acomodar o tamanho do protótipo a ser produzido com facilidade.
- Material: O custo do material é outro aspecto que é considerado ao escolher o material a ser usado. No entanto, a fresagem CNC não se limita ao uso de materiais caros como ABS, enquanto metais como aço inoxidável são ainda mais caros. Entre os metais, prototipagem de alumínio tem custo comparativamente baixo e oferece peças de desempenho excepcional para vários setores.
- Opções de acabamento: Escolha as opções de finalização para a peça. Você pode deixá-la em seu estado usinado ou pode jateá-la, anodizá-la ou chapeá-la. O tipo de acabamento a ser usado determinará o valor estético e a usabilidade do protótipo.
- Complexidade: O nível de detalhes do design determina o tempo que será levado na fresagem CNC. Recursos adicionais como furos roscados ou designs gravados levariam mais tempo para usinar e poderiam precisar de máquinas mais complexas com mais eixos, o que seria caro.
- Tolerância (Precisão): Requisitos de tolerância mais altos tornam o processo mais preciso e isso normalmente consome tempo e é custoso em comparação ao processo geral de prototipagem. Antes de prosseguir, avalie o nível de precisão que será necessário no projeto.
- Tipo de fresadora CNC: As fresadoras são mais versáteis do que as máquinas de torneamento CNC, mas geralmente são mais caras. No entanto, a fresagem é mais versátil em termos de flexibilidade, especialmente para designs intrincados, razão pela qual é amplamente usada para a maioria dos protótipos.
- Quantidade: O número de protótipos também afeta o custo, pois quanto mais protótipos forem necessários, maior será o custo. A fabricação de várias peças pode ser mais barata por unidade devido ao princípio da escala. O tempo de configuração é distribuído em mais unidades e, portanto, a produção de um número maior de itens é mais econômica.
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Prós da fresagem CNC para protótipos
Ao considerar a fresagem CNC para criar protótipos, várias vantagens importantes fazem dela uma escolha preferencial: Ao considerar a fresagem CNC para criar protótipos, várias vantagens importantes fazem dela uma escolha preferencial:
- Alta Exatidão e Precisão
A fresagem CNC torna possível ter protótipos que são precisos e exatos. Isso é feito através do uso do controle de computador de ferramentas de corte, uma vez que elas só podem se mover para uma dimensão precisa. Na maioria das vezes, quaisquer erros que estejam presentes no protótipo são devidos a falhas de projeto e não por causa da usinagem.
- Custo-benefício
A fresagem CNC é mais barata, particularmente no caso de criação de protótipos em produção de curto prazo. Essas pequenas tiragens são úteis porque permitem que o fabricante examine física e praticamente o produto antes de entrar em produção em massa. Se imperfeições forem percebidas durante esse estágio, é relativamente barato corrigir em comparação a quando a produção em massa está em andamento.
- Consistência e Repetibilidade
A fresagem CNC é um processo muito preciso e isso implica que se o mesmo processo e design forem usados, os protótipos desenvolvidos serão muito semelhantes. Essa consistência torna possível ter um protótipo que seja o mais próximo possível do design original, diferentemente do uso de moldagem por injeção, onde os moldes podem se desgastar e causar pequenas alterações no design.
- Versatilidade do material
A fresagem CNC é única porque pode trabalhar com vários materiais. Em contraste com processos como impressão 3D ou moldagem por injeção, que são bastante restritos em termos de materiais disponíveis, a fresagem CNC pode acomodar quase qualquer material. Estes são materiais como ABS, Teflon, policarbonato, alumínio, aço, titânio e latão, entre outros.
- Processo de Economia de Tempo
A fresagem CNC é um processo que economiza tempo. Ao contrário de outros métodos, não precisa da criação de moldes; portanto, é mais fácil e rápido desenvolver protótipos. Além disso, as alterações de design são fáceis porque as alterações podem ser feitas em arquivos CAD e CAM e o protótipo pode ser facilmente reusinado sem muito tempo sendo consumido.
Preparação de modelos CAD de qualidade para usinagem de protótipos de fresamento CNC
A precisão de um protótipo que foi fresado por CNC depende do modelo CAD que foi usado. Esses designs fornecem detalhes da aparência da peça e das dimensões que são necessárias para a fabricação e, portanto, modelos precisos são necessários para peças precisas. Aqui estão algumas dicas para preparar modelos CAD eficazes: Aqui estão algumas dicas para preparar modelos CAD eficazes:
- Desenvolvendo e aderindo a uma lista de verificação adequada
Primeiro, faça uma lista dos aspectos e capacidades de design que devem ser incluídos no protótipo. É sempre mais fácil incorporar todos os recursos necessários ao projetar um arquivo CAD do que quando o arquivo já foi criado.
- Finalizando a espessura da parede
Ao criar seus desenhos CAD, certifique-se de que a espessura da parede seja bem observada. Paredes finas também não são desejáveis, pois enfraquecem a integridade mecânica das peças que são fresadas por máquinas CNC. Para peças de metal, é necessário manter uma espessura mínima das paredes. Geralmente, é preferível que seja de 8 milímetros. Para peças de plástico, uma espessura maior que 1 milímetros é aconselhável.
- Otimizando Elementos de Design
Os recursos de design, como cavidades e furos, devem ser projetados de uma forma que melhore a fresagem CNC. Por exemplo, em uma operação de fresagem de topo, a profundidade máxima que pode ser alcançada é normalmente igual a três vezes o diâmetro da ferramenta. Portanto, é necessário definir os diâmetros das cavidades corretamente e restringi-los de acordo com o potencial da ferramenta.
- Projeto Assistido por Computador CAD
O tipo de software CAD usado na criação do protótipo pode afetar muito a qualidade do protótipo produzido. Dependendo do tipo de trabalho, diferentes indústrias podem usar diferentes ferramentas CAD, então escolha o programa mais adequado. Por exemplo, o tipo de software CAD que é útil em engenharia mecânica não será útil em arquitetura e vice-versa. Selecione o programa CAD que atenda às necessidades do protótipo que você pretende criar.
- Simplificando Desenhos
O CAD permite que se projete um protótipo de muitas maneiras, mas é aconselhável minimizar a complexidade do projeto para minimizar o número de operações necessárias no processo de usinagem. Se você estiver lidando com componentes complexos, tente dividir o projeto em várias partes que serão montadas mais tarde, será mais fácil de usinar.
Usos da prototipagem de fresamento CNC em vários campos
A prototipagem de fresagem CNC é crucial em quase todas as indústrias que exigem protótipos funcionais e precisos. Veja como diferentes setores usam a fresagem CNC para suas necessidades de prototipagem:
Indústria médica
O negócio médico, em particular, não pode se dar ao luxo de cometer um único erro. A fresagem CNC é usada na produção de protótipos precisos de equipamentos médicos para garantir que eles se assemelhem ao produto final em todos os aspectos. Objetos como aparelhos ortopédicos, invólucros, implantes e peças de ressonância magnética são criados usando fresagem CNC para garantir que funcionem conforme necessário, reduzindo assim o nível de tolerância.
Indústria automobilística
A fresagem CNC é aplicada por fabricantes automotivos para criar modelos de novas peças de carros. Esses protótipos precisam ser precisos para serem incorporados ao design final. A fresagem CNC também é usada no desenvolvimento de protótipos de outras indústrias de transporte, como indústrias de navios e caminhões, para garantir que cada peça esteja no padrão certo antes da produção em massa.
Indústria aeroespacial
A fresagem CNC é amplamente usada na indústria aeroespacial para prototipagem devido aos altos níveis de precisão exigidos. Alguns exemplos de itens que são fresados incluem portas de trem de pouso, buchas e aerofólios, onde protótipos são produzidos para permitir o teste de funcionalidade e resistência. Este processo é útil para evitar quaisquer erros que possam ser fatais ou prejudicar o desempenho em aeronaves reais.
Indústria Militar e de Defesa
Nas indústrias militar e de defesa, a fresagem CNC é aplicada na fabricação de protótipos de munição, veículos e equipamentos de comunicação. Esses protótipos são muito importantes, pois são usados para testar e ajustar algumas peças antes de serem produzidas em massa, dado que os campos em questão exigem altos níveis de precisão.
Protótipos de fresagem CNC vs. protótipos de moldagem por injeção
Vamos diferenciar as técnicas de fresamento CNC e de prototipagem por moldagem por injeção.
Tolerância da peça
A fresagem CNC é mais precisa do que a fresagem convencional, com tolerâncias normalmente dentro de ±0.01 mm. Essa alta precisão é atribuída ao fato de que os sistemas de controle são bem desenvolvidos e as ferramentas empregadas são de altíssima qualidade. No entanto, os protótipos que são criados usando moldagem por injeção têm um nível de tolerância de ±0 a 1 mm. Essa variação é atribuída ao fato de que o material usado no processo encolhe durante o período de resfriamento do processo.
Material do protótipo
A moldagem por injeção lida principalmente com plásticos e elastômeros. Isso inclui a colocação de moldes e, em seguida, o vazamento do material fundido sobre os moldes. A fresagem CNC, por outro lado, pode trabalhar em todos os tipos de materiais usados nas indústrias. Comparado a outros materiais usados na fabricação de protótipos, o Boda Tech pode ser aplicado a metais, plásticos e até mesmo madeira, tornando-o mais versátil para atender aos diferentes requisitos de protótipos.
Qualidade da Superfície
Alguns dos defeitos de superfície que são perceptíveis nas peças moldadas por injeção são marcas de afundamento de empenamento e linhas de fluxo. Essas imperfeições são vistas não apenas na aparência externa do protótipo, mas também no trabalho do protótipo. Em geral, o acabamento da superfície da peça produzida por meio da fresagem CNC é mais suave do que a fresagem convencional. O tipo de ferramentas que são usadas no processo de fresagem que é usado na Boda Tech é mais eficiente do que a maioria dos outros tipos de processos de fresagem.
Semelhanças entre protótipos de fresagem CNC e protótipos de impressão 3D da Boda Tech
Consumo de material
A impressão 3D é econômica no uso de material, pois o material é utilizado apenas na criação do objeto. Ela os constrói do zero e usa apenas o que é necessário para construir o próximo nível da estrutura. Por outro lado, na fresagem CNC, o material é cortado de um bloco de material e isso leva a mais sucata. Isso torna a impressão 3D uma opção mais sustentável para pequenos protótipos em comparação aos métodos convencionais de fabricação.
Custo de prototipagem
Comparado à impressão 3D, a fresagem CNC é um pouco mais cara. Isso ocorre porque há necessidade de várias ferramentas e, mais ainda, o alto investimento em máquinas CNC. No entanto, a impressão 3D é mais barata em termos de configuração e material, portanto, é mais apropriada para pequenas quantidades ou um único protótipo.
Materiais Suportados
A fresagem CNC é flexível e pode ser usada em uma variedade de materiais, incluindo metais e plásticos. A Boda Tech fornece serviços de fresagem e, devido à flexibilidade, a empresa pode lidar com qualquer tipo de material. A impressão 3D opera principalmente com termoplásticos e está gradualmente se movendo para metais com a ajuda de tecnologias modernas; no entanto, tem algumas desvantagens em comparação à fresagem CNC.
Tolerância e resistência das peças
A fresagem CNC também tem as seguintes vantagens: um alto grau de precisão de ± 0 mm, o que torna os protótipos do tamanho correto e reutilizáveis por mais tempo. Por exemplo, algumas tecnologias como a Direct Metal Laser Sintering (DMLS) têm tolerâncias de até ± 01 mm. A DMLS é precisa, mas não tão precisa ou tão poderosa quanto a fresagem CNC. As peças de fresagem CNC são geralmente mais duras, o que é desejável para aplicações que provavelmente exercerão muita força.
Serviços de fresamento CNC da Boda Tech para fabricação de protótipos em ritmo mais rápido
Boda Tech é uma prototipagem rápida china empresa que atua com serviços de fresamento CNC e está no mercado há mais de vinte anos. Eles usam tecnologia atual em sua produção para garantir alta precisão desde a fase de desenvolvimento até a fase de produção. A experiência é a garantia de desenvolver protótipos de alta qualidade que atendem a certas características quando se trata da Boda Tech. Para aproveitar o melhor serviço de protótipo cnc, envie seus arquivos CAD hoje para obter um relatório DfM e um orçamento detalhado.
Perguntas Frequentes
Q1. Quais são os materiais usados na fresagem CNC de protótipos?
Os seguintes materiais podem ser usados na fabricação de protótipos de fresagem CNC: alumínio, aço inoxidável e latão. Eles também podem ser feitos de plásticos como ABS, policarbonato de nylon e madeira.
Q2. Existe alguma outra maneira melhor de prototipar do que a fresagem CNC?
A fresagem CNC é mais vantajosa quando usada para fazer protótipos rígidos e precisos. No entanto, a melhor escolha é relativa à necessidade do material, à necessidade da estrutura necessária e ao projeto disponível. Por esses critérios, pode haver outros processos que podem ser mais apropriados, por exemplo, impressão 3D ou moldagem por injeção.
Q3. Fatores que afetam o custo da fresagem CNC?
O custo da fresagem CNC depende do design da peça, da tolerância e do material usado no processo de fresagem, do tipo de máquina CNC a ser empregada e do tipo de acabamento de superfície necessário na peça de trabalho.