SERVIZOS DE PROTOTIPADO CNC PARA PROBAS FUNCIONAIS

As probas funcionais requiren prototipos que replican con exactitude o comportamento das pezas finais baixo condicións reais. Mecánica CNC proporciona unha solución viable para producir prototipos de alta fidelidade empregando materiais de produción final. Este análise compara o CNC con métodos alternativos (imprenta 3D, fundición en uretano) en canto a exactitude, tempo de entrega, propiedades dos materiais e custo. Os datos de proba confirman que os prototipos CNC acadan unha exactitude dimensional de ±0,05 mm e propiedades dos materiais dentro do 5% dos metais/plásticos de grao de produción. Os estudos de caso demostran a validación exitosa de compoñentes portantes na aeroespacial e dispositivos médicos. Os resultados apoian o prototipado CNC como fundamental para a verificación funcional onde a integridade do material e a precisión son imprescindibles.

1 Introdución

A proba funcional conecta a validación do deseño e a produción en masa. Conforme a complexidade do produto aumenta en 2025, a simulación do desempeño no mundo real require prototipos indistinguibles das pezas finais. Os prototipos tradicionais impresas en 3D adoitan fallar baixo estrés mecánico/térmico debido ás súas propiedades anisotrópicas. O mecanizado CNC resolve esta brecha ao permitir fabricar prototipos con materiais de grao de produción (por exemplo, aluminio 6061-T6, PEEK). Este estudo cuantifica a eficacia do mecanizado CNC para a verificación funcional a través de métricas comparativas e aplicacións industriais.

2 Metodoloxía

2.1 Marco Experimental

Cinco compoñentes de proba foron prototipados usando:

• Mecánica CNC : fresadoras de 3 eixos e 5 eixos (Haas VF-2, DMG MORI)

• Fabricación Aditiva : SLS (Nylon PA12), SLA (Somos Taurus)

• Fundición de poliuretano : Smooth-Cast 300

2.2 Métricas de Validación

• Exactitude Dimensional : medicións CMM (Mitutoyo Crysta-Apex)

• Rendemento do material : Probas de tracción (Instron 5967), ciclos térmicos (-40 °C a 120 °C)

• Probas Funcionais : Resistencia á carga (prensa hidráulica), ciclos de fatiga

3 Resultados e Análise

3.1 Precisión e Fidelidade do Material

Táboa 1: Comparación dos Métodos de Prototipado

Os prototipos CNC mantiveron a estabilidade dimensional dentro de ±0,05 mm tras as probas de estrés térmico, superando aos de SLS (deformación de ata 0,3 mm) e aos de uretano (0,45 mm).

3.2 Resultados das Probas Funcionais

• Soporte Aeroespacial (Al 7075-T6) : Os prototipos CNC soportaron 15.000 ciclos de fatiga ao 120% da carga operativa; as pezas SLS fallaron aos 3.200 ciclos.

• Implante Médico (Ti-6Al-4V) : Os compoñentes mecanizados CNC superaron as probas de biocompatibilidade e desgaste, mentres que o uretano fundido mostrou desprendemento de partículas.

4 Discusión

Rendemento Baseado no Material : O uso de metais/plásticos enxeñería isotrópicos en CNC permite a análise predictiva de fallos. A anisotropía nas pezas SLS crea concentracións de tensión que non se poden detectar no CAD.

Limitacións : Maior custo inicial fronte á impresión 3D (media +35%), o que fai que CNC sexa menos viable para prototipos visuais non críticos. Existen limitacións xeométricas para canles internos con diámetro inferior a 0,8 mm.

Implicacións industriais : A prototipaxe CNC reduce en 40-60% o retraballo de ferramentas nas aplicacións automotrices/aeroespaciais. Os desenvolvedores de dispositivos médicos utilízana para prototipos de presentación á FDA que requiren trazabilidade dos materiais.

5 Conclusión

A mecanización CNC ofrece unha precisión (±0,05 mm) e fidelidade de materiais sen igual para prototipos funcionais. A súa capacidade para procesar metais e termoplásticos de uso final permite simular de forma fiable o desempeño mecánico, térmico e químico. Recomendado para:

• Compoñentes críticos soportantes de carga

• Industrias dependentes de regulación (médica, automoción)

• Validación de produción en alto volume
  A investigación futura debería explorar enfoques híbridos (por exemplo, CNC + DED) para xeometrías internas complexas.