¿Qué materiales no se pueden mecanizar mediante CNC? Los que la mayoría de los ingenieros pasan por alto.

El mecanizado CNC es un proceso de fabricación sustractiva ampliamente utilizado para producir piezas complejas. Desde componentes de aleación de aluminio y titanio para la industria automotriz hasta las piezas de plástico que usamos a diario, las piezas mecanizadas por CNC son parte integral de nuestra vida. Sin embargo, el mecanizado CNC no es una solución universal. Este artículo explorará los materiales que no son adecuados para el mecanizado CNC.

Limitaciones del mecanizado CNC en términos de materiales

CNC son las siglas de "Control Numérico por Computadora" y consiste en utilizar herramientas de corte giratorias de alta velocidad para fresar y taladrar metal. Este proceso sustractivo impone exigencias fundamentales a la rigidez y la resistencia al calor del material.

Por ejemplo, si un material es demasiado rígido, puede acelerar el desgaste de la herramienta y comprometer la estabilidad del corte. Esto no solo incrementa rápidamente los costos, sino que también afecta la precisión del mecanizado de las piezas.

Durante el fresado CNC, la fricción entre la pieza y la herramienta de corte genera calor. Si la pieza no tiene la resistencia térmica suficiente, puede deformarse debido a la dilatación térmica. Dado que las piezas mecanizadas por CNC suelen tener requisitos de precisión muy estrictos, este resultado es inaceptable.

 

Materiales no aptos para mecanizado CNC.

Los materiales que no son aptos para el mecanizado CNC se ven limitados principalmente por sus propiedades físicas, como su alta elasticidad y su naturaleza compuesta. En esta sección, presentaré varios tipos de materiales y explicaré por qué no son adecuados para el mecanizado CNC.

Tabla: Materiales no aptos para mecanizado CNC

MaterialesTipo	Materiales	Causa
Materiales no metálicos altamente elásticos	Silicona, poliuretano blando, TPE (elastómero termoplástico)	Muy elástico, se deforma fácilmente.
Materiales frágiles de alta dureza (cerámica y vidrio)	Cerámica de óxido de aluminio, vidrio de cuarzo, porcelana industrial, vidrio templado	Frágil, propenso a agrietarse, alto desgaste de la herramienta
Compuestos de fibra de carbono	CFRP (polímero reforzado con fibra de carbono)	Abrasivo, riesgo de deslaminación, peligro de polvo
Metales extremadamente blandos y pegajosos	Oro de alta pureza, plomo blando, estaño	Demasiado blando, se pega a la herramienta, se deforma fácilmente.
Espumas porosas de baja densidad	Esponja, plásticos espumados, materiales espumados	Compresible, no mecanizable con precisión
Materiales no homogéneos	Madera natural con nudos, materiales reciclados, tableros laminados	Densidad desigual, fuerza de corte inestable

Materiales no metálicos altamente elásticos

Estos materiales ofrecen una excelente flexibilidad y resistencia, y se utilizan habitualmente en sellos industriales, aislamiento de vibraciones y productos de consumo blandos. Algunos ejemplos típicos son la silicona, el poliuretano blando y diversos elastómeros termoplásticos (TPE).

LVMA CNC procesa estos materiales mediante troquelado o moldeo por inyección.

Causa: Durante el mecanizado CNC, estos materiales tienden a estirarse o deformarse al exponerse a herramientas de corte que giran rápidamente, lo que da como resultado superficies mecanizadas rugosas e irregulares y dificulta lograr las tolerancias deseadas.

Materiales frágiles de alta dureza (cerámica y vidrio)

Si bien estos materiales poseen una excelente resistencia al calor y estabilidad química, sus estructuras cristalinas son extremadamente frágiles y carecen de la ductilidad propia de los metales. Algunos ejemplos comunes incluyen diversas cerámicas industriales, cuarzo, porcelana decorativa y vidrio templado sometido a tratamiento térmico para aumentar su resistencia. En comparación con el mecanizado CNC, estos materiales son más adecuados para procesos como el corte por chorro de agua y el mecanizado ultrasónico.

CausaUna vez aplicadas las fuerzas de corte mecánicas del mecanizado CNC, pueden formarse fácilmente microfisuras en la superficie, lo que provoca el astillamiento o la fragmentación total de la pieza. Además, la elevada dureza del material puede causar el desgaste prematuro de la herramienta de corte.

Compuestos de fibra de carbono

Se trata de un nuevo tipo de material estructural ligero, creado mediante la unión de fibras de carbono de alta rigidez con una matriz de resina. Se utiliza frecuentemente en la aviación, las carreras y el equipamiento deportivo de alta gama, donde el peso y la resistencia son factores críticos. Este material se procesa habitualmente mediante moldeo por compresión y corte láser.

Causa: La fibra de carbono exhibe una resistencia extrema a la abrasión cuando Fresado CNCEsto provoca que las herramientas se desafilen rápidamente. Además, el mecanizado suele dar lugar a la delaminación y el desgarro entre las capas, y el fino polvo conductor resultante supone un riesgo para la salud de los operarios.

Metales extremadamente blandos y pegajosos

Debido a su estructura atómica interna, estos metales presentan una ductilidad extremadamente alta y una dureza a compresión muy baja. Gracias a su buena fluidez en estado fundido, se suele emplear la fundición a la cera perdida. Algunos ejemplos conocidos son el plomo, el estaño y el oro macizo de alta pureza. Si se desea producir piezas de paredes delgadas, se puede utilizar el estampado.

CausaCuando las herramientas CNC realizan cortes de alta velocidad, estos metales no solo no generan virutas limpias, sino que, debido al calor y la presión, se vuelven pegajosos y se adhieren al filo de corte como una pasta fina. Incluso pueden deformarse inmediatamente al sujetarlos con mordazas o fijaciones, ya que no soportan la fuerza de sujeción.

Espumas porosas de baja densidad

La característica principal de estos materiales es que su interior está lleno de numerosas burbujas de aire. Si bien tienen un gran volumen, su rigidez estructural general es extremadamente baja, lo que los hace altamente compresibles. Algunos ejemplos comunes son la espuma de poliestireno y la espuma de poliestireno. Para una mayor eficiencia de corte, solemos recomendar el mecanizado por electroerosión por hilo, el corte láser o el troquelado personalizado.

CausaCuando una herramienta CNC intenta cortar este material, la compresión provoca que se contraiga continuamente hacia adentro. Una vez retirada la herramienta, el material rebota, lo que resulta en dimensiones de corte completamente incontrolables. En casos extremos, puede producirse una fusión localizada debido al calor de fricción generado por la rotación a alta velocidad.

Materiales no homogéneos

Estos materiales suelen presentar variaciones significativas en densidad y dureza entre sus distintas secciones debido a patrones de crecimiento natural, métodos de procesamiento rudimentarios o contaminación por materiales reciclados. Algunos ejemplos son los troncos naturales con nudos, los plásticos reciclados que contienen materia extraña desconocida y los paneles laminados con capas adhesivas aplicadas de forma irregular. Para este tipo de materiales, generalmente se recomienda utilizar maquinaria tradicional de carpintería manual para un procesamiento a baja velocidad. Sin embargo, los materiales de madera con textura uniforme pueden mecanizarse superficialmente mediante control numérico computarizado (CNC).

CausaCuando un husillo CNC se mueve a alta velocidad, si de repente corta desde una zona de baja densidad hacia un nudo de alta dureza o un objeto extraño, la fuerza de corte aumentará instantáneamente. Este impacto impredecible puede provocar fácilmente vibraciones severas en la máquina, o incluso la rotura de la herramienta o daños en el equipo.

Conclusión

Seleccionar el material adecuado es fundamental para el mecanizado CNC. Si el material no es apto para este proceso, pueden surgir diversos problemas, como un desgaste excesivo de la herramienta, tiempos de mecanizado prolongados, lesiones personales y la imposibilidad de obtener los resultados de diseño previstos. Elegir el material correcto para su pieza es el primer paso en el mecanizado CNC.

Si tiene un proyecto en curso y no está seguro de qué material elegir, haga clic en el botón a continuación para enviar una consulta. Los ingenieros de LVMA CNC analizarán su pieza de inmediato y le proporcionarán recomendaciones de materiales adecuadas.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son las limitaciones del mecanizado CNC?