En este artículo, echaremos un vistazo a varias de las tecnologías y materiales utilizados para fabricar piezas para la producción, sus beneficios, cosas a considerar y más.
Introducción
Las piezas de fabricación para la producción, también conocidas como piezas de uso final, se refieren al proceso de uso de materias primas para crear una parte diseñada y fabricada para ser utilizada en un producto final, en lugar de un prototipo o modelo. Consulte nuestra guía para fabricar prototipos iniciales para obtener más información sobre esto.
Para garantizar que sus piezas funcionen en un entorno del mundo real, como piezas de maquinaria, 副标 Componentes del vehículo, productos de consumo o cualquier otro propósito funcional, debe abordarse la fabricación con esto en mente. Para fabricar piezas para la producción de manera exitosa y eficiente, debe considerar los métodos de materiales, diseño y producción para garantizar que cumpla con los requisitos funcionales, de seguridad y de calidad necesarios.
Selección de materiales para piezas de producción
Los materiales comunes para piezas destinadas a producción incluyen metales como acero o aluminio, plásticos como ABS, policarbonato y nylon, compuestos como fibra de carbono y fibra de vidrio y ciertas cerámicas.
El material adecuado para sus piezas de uso final dependerá de los requisitos específicos de la aplicación, así como de su costo y disponibilidad. Aquí hay algunas propiedades comunes a considerar al seleccionar materiales para fabricar piezas para la producción:
Fortaleza. Los materiales deben ser lo suficientemente fuertes como para resistir las fuerzas a las que se expusirá una parte durante el uso. Los metales son buenos ejemplos de materiales fuertes.
Durabilidad. Los materiales deben poder soportar el desgaste y destrozar el tiempo sin degradarse o descomponerse. Los compuestos son conocidos por la durabilidad y la fuerza.
Flexibilidad. Dependiendo de la aplicación de la parte final, un material puede necesitar ser flexible para acomodar el movimiento o la deformación. Los plásticos como el policarbonato y el nylon son conocidos por su flexibilidad.
Resistencia a la temperatura. Si la pieza estará expuesta a altas temperaturas, por ejemplo, el material debe poder resistir el calor sin derretirse o deformarse. El acero, el ABS y la cerámica son ejemplos de materiales que exhiben una buena resistencia a la temperatura.
Métodos de fabricación para piezas para la producción
Se utilizan cuatro tipos de métodos de fabricación para crear piezas para la producción: fabricación de sustractivos, fabricación aditiva, formación de metales y fundición.
Fabricación sustractiva
La fabricación sustractiva, también conocida como fabricación tradicional, implica eliminar el material de una pieza de material más grande hasta que se logre una forma deseada. La fabricación sustractiva a menudo es más rápida que la fabricación aditiva, lo que la hace más adecuada para la producción de lotes de alto volumen. Sin embargo, puede ser más costoso, especialmente cuando se considera los costos de herramientas y configuración, y generalmente produce más desechos.
Los tipos comunes de fabricación sustractiva incluyen:
Fresado de control numérico de computadora (CNC). Un tipo de mecanizado CNC, la fresado CNC implica el uso de una herramienta de corte para eliminar el material de un bloque sólido para crear una parte terminada. Es capaz de crear piezas con altos grados de precisión y precisión en materiales como metales, plásticos y compuestos.
Servicio de giro de CNC. También un tipo de mecanizado CNC, el giro CNC utiliza una herramienta de corte para eliminar el material de un sólido giratorio. Por lo general, se usa para crear objetos cilíndricos, como válvulas o ejes.
Fabricación de chapa. En la fabricación de chapa, se corta o se forma una lámina plana de metal de acuerdo con un plan, generalmente un archivo DXF o CAD.
Fabricación aditiva
La fabricación aditiva, también conocida como impresión 3D, se refiere a un proceso en el que se agrega material sobre sí mismo para crear una parte. Es capaz de producir formas altamente complejas que de otro modo serían imposibles con los métodos de fabricación tradicionales (sustractivos), generan menos desechos y pueden ser más rápidos y menos costosos, especialmente cuando se producen pequeños lotes de piezas complejas. Sin embargo, la creación de piezas simples puede ser más lenta que la fabricación sustractiva, y la gama de materiales disponibles es generalmente más pequeña.
Los tipos comunes de fabricación aditiva incluyen:
Estereolitografía (SLA). También conocido como impresión de resina 3D, SLA utiliza láseres UV como fuente de luz para curar selectivamente una resina de polímero y crear una parte terminada.
Modelado de deposición fusionado (FDM). También conocido como Fabricación de Fusionas Fusionadas (FFF), FDM construye una capa de piezas por capa, depositando selectivamente el material derretido en una ruta predeterminada. Utiliza polímeros termoplásticos que vienen en filamentos para formar los objetos físicos finales.
Sinterización láser selectiva (SLS). En la impresión 3D SLS, un láser sinteriza selectivamente las partículas de un polvo de polímero, fusionándolos y construyendo una parte, capa por capa.
Fusión de jet múltiple (MJF). Como la tecnología de impresión 3D patentada de HP, MJF puede entregar piezas de manera consistente y rápida con alta resistencia a la tracción, resolución de características finas y propiedades mecánicas bien definidas
Formación de metal
En la formación de metales, el metal se forma en una forma deseada aplicando la fuerza a través de métodos mecánicos o térmicos. El proceso puede ser caliente o frío, dependiendo del metal y la forma deseada. Las piezas creadas con la formación de metal generalmente cuentan con buena resistencia y durabilidad. Además, generalmente hay menos desechos de materiales creados que con otras formas de fabricación.
Los tipos comunes de formación de metales incluyen:
Forja. El metal se calienta y luego se forma aplicando la fuerza de compresión.
Extrusión. El metal se ve obligado a través de un dado para crear una forma o perfil deseado.
Dibujo. El metal se tira a través de un dado para crear una forma o perfil deseado.
Flexión. El metal se dobla a la forma deseada a través de una fuerza aplicada.
Fundición
La fundición es un proceso de fabricación en el que un material líquido, como metal, plástico o cerámica, se vierte en un molde y se deja solidificar en la forma deseada. Se utiliza para crear piezas que cuentan con altos grados de precisión y repetibilidad. El casting también es una opción rentable en la producción de lotes grandes.
Los tipos comunes de casting incluyen:
Moldeo por inyección. Un proceso de fabricación utilizado para producir piezas inyectando material fundido, a menudo plástico, en un molde. El material se enfría y se solidifica, y la parte terminada se expulsa del molde.
Die Casting. En la fundición a la matriz, el metal fundido se ve obligado a una cavidad de moho a alta presión. La fundición a la matriz se usa para producir formas complejas con alta precisión y repetibilidad.
Diseño para la fabricación y piezas para la producción
El diseño para la fabricación o la capacidad de fabricación (DFM) se refiere a un método de ingeniería para crear una parte o herramienta con un enfoque de diseño primero, lo que permite un producto final que es más efectivo y más barato de producir. El análisis DFM automático de Protolabs Network permite a los ingenieros y diseñadores crear, iterar, simplificar y optimizar las piezas antes de que se realicen, lo que hace que todo el proceso de fabricación sea más eficiente. Al diseñar piezas que sean más fáciles de fabricar, el tiempo de producción y los costos se pueden reducir, al igual que el riesgo de error y defectos en las piezas finales.
Consejos para usar el análisis DFM para minimizar los costos de su producción
Minimizar los componentes. Por lo general, cuanto menos componentes tiene una parte, cuanto menor sea el tiempo de ensamblaje, el riesgo o el error y el costo general.
Disponibilidad. Las piezas que se pueden fabricar con métodos y equipos de producción disponibles, y que cuentan con diseños relativamente simples, son más fáciles de producir.
Materiales y componentes. Las piezas que usan materiales y componentes estándar pueden ayudar a reducir los costos, simplificar la gestión de la cadena de suministro y garantizar que las piezas de repuesto estén fácilmente disponibles.
Orientación de parte. Considere la orientación de la pieza durante la producción. Esto puede ayudar a minimizar la necesidad de soportes u otras características adicionales que puedan aumentar el tiempo y el costo de producción general.
Evite los socios socios. Los subcortes son características que evitan que una parte se quite fácilmente de un molde o accesorio. Evitar los socavados puede ayudar a reducir el tiempo y los costos de producción, y mejorar la calidad general de una parte final.
El costo de la fabricación de piezas para la producción
Poner un equilibrio entre calidad y costo es clave en la fabricación de piezas destinadas a la producción. Aquí hay varios factores relacionados con el costo a considerar:
Materiales. El costo de las materias primas utilizadas en el proceso de fabricación depende del tipo de material utilizado, su disponibilidad y la cantidad requerida.
Estampación. Incluyendo el costo de maquinaria, mohos y otras herramientas especializadas utilizadas en el proceso de fabricación.
Volumen de producción. En general, cuanto mayor sea el volumen de piezas que produce, menor es el costo por parte. Esto es especialmente cierto para el moldeo por inyección, que ofrece importantes economías de escala para volúmenes de orden más grandes.
Tiempos de entrega. Las piezas producidas rápidamente para proyectos sensibles al tiempo a menudo incurren en un costo más alto que aquellos con tiempos de entrega más largos.
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