La danza y la innovación de los procesos de mecanizado CNC y fundición a la cera perdida.

5. 1.      Comparación entre el mecanizado CNC y la fundición a la cera perdida

   En el ámbito de la fabricación de piezas metálicas, el mecanizado CNC y la fundición siempre han sido rivales acérrimos. Para comprender mejor sus respectivas fortalezas y debilidades, analicemos en detalle esta comparativa y veamos qué nos dicen los datos.

   • a). Comparación de costos

   En términos de costo, el mecanizado CNC y la fundición de precisión muestran diferencias significativas. Tomando como ejemplo el acero inoxidable, mecanizado CNC de precisión Por lo general, se alcanzan tasas de utilización de material de solo el 30 % al 50 %, con costos de mecanizado por pieza que oscilan entre decenas, cientos o incluso miles de RMB, lo que lo hace más adecuado para la producción de lotes pequeños (menos de 100 piezas). Por otro lado, la fundición a la cera perdida puede lograr costos por pieza tan bajos como una décima parte de los del mecanizado CNC (según datos de Foundry Management & Technology 2022). Si bien el desarrollo de moldes requiere un costo de molde aparte (que oscila entre miles y más de diez mil RMB), es muy adecuado para la producción en masa (especialmente para lotes que superan las 1000 piezas).

   • b) Eficiencia y complejidad

   En términos de eficiencia y complejidad, tanto el mecanizado CNC como la fundición a la cera perdida tienen sus propias ventajas. El mecanizado CNC suele permitir la producción de prototipos en poco tiempo, pero el mecanizado de estructuras complejas, como cavidades profundas, paredes delgadas o canales internos, aumenta significativamente el tiempo de procesamiento. Por ejemplo, un componente de un dispositivo médico con una estructura interna de panal experimentó un aumento del 300 % en el tiempo de mecanizado CNC. En cambio, la fundición a la cera perdida, si bien requiere de 2 a 4 semanas para la fabricación del molde de cera, puede producir geometrías complejas en un solo paso, como los canales de refrigeración por agua en los bloques de motor de los automóviles.

   • c). Precisión y rendimiento

   En términos de precisión y rendimiento, el mecanizado CNC y la fundición a la cera perdida tienen características propias. El mecanizado CNC alcanza tolerancias dimensionales de ±0,01 mm (o incluso ±0,005 mm) y una rugosidad superficial de Ra 0,8 μm. Sin embargo, durante el proceso de mecanizado pueden cortarse fibras metálicas, lo que podría afectar las propiedades mecánicas de la pieza. La fundición a la cera perdida suele ofrecer una precisión de ±0,1 mm y una rugosidad superficial de Ra 6,3 μm. En términos de precisión, el mecanizado CNC de precisión presenta una ventaja absoluta.

   2.      Desafíos que enfrenta la fundición a la cera perdida

   A pesar de sus ventajas en cuanto a costes, la fundición a la cera perdida también presenta varios desafíos: el ciclo de desarrollo es relativamente largo. Durante el proceso de fundición, si se requieren modificaciones locales en el producto, es necesario alterar el molde, lo que suele prolongar el ciclo de desarrollo y puede afectar a los plazos de entrega. Además, existen limitaciones de diseño. Las técnicas tradicionales de líneas de separación restringen la optimización topológica en cierta medida, ya que los productos deben diseñarse teniendo en cuenta los requisitos de desmoldeo, lo que también puede afectar al rendimiento del producto.

   3.      Selección y análisis de estrategias de fabricación

   Al enfrentar diferentes requisitos de producción, elegir la estrategia de fabricación adecuada es particularmente importante. Según el modelo de correspondencia de procesos en 2023Informe WohlersPodemos observar las ventajas y la aplicabilidad de diversas tecnologías de fabricación en distintos volúmenes de producción. Para la producción en lotes pequeños, como menos de 50 piezas, el mecanizado CNC de precisión es la opción preferida debido a sus ventajas en cuanto a costes (en comparación con la fundición a la cera perdida). En el rango de lotes medianos, de 100 a 500 piezas, la fundición a la cera perdida puede reducir significativamente los costes totales, con reducciones de entre el 18 % y el 45 %. Para la producción a gran escala, la fundición a la cera perdida suele ofrecer resultados aún mejores.

6. 

El mecanizado CNC de precisión y la fundición a la cera perdida no son mutuamente excluyentes; más bien, pueden integrarse y mejorarse mutuamente. Cuando nos referimos al mecanizado CNC en este contexto, generalmente hablamos de Fresado CNC o mecanizado compuesto de fresado y torneado CNC, excluyendo Torneado CNC Siendo por el momento.

¿Por qué decimos esto? Por ejemplo, en las primeras etapas del desarrollo de un nuevo producto, los prototipos pueden requerir modificaciones frecuentes. En estos casos, el mecanizado CNC es el método más adecuado para producir piezas prototipo: cuando se requieren modificaciones de diseño, el mecanizado CNC ofrece alta eficiencia y facilita los cambios de programa. Sin embargo, una vez finalizado el diseño y no se necesitan más revisiones de la pieza, se puede utilizar la fundición de precisión, que proporciona alta eficiencia y bajo costo.

Consideremos otro escenario: la producción en masa de piezas con estructuras complejas, donde ciertas áreas requieren alta precisión para el ensamblaje o para cumplir con sus funciones. Si la fundición a la cera perdida por sí sola no satisface los requisitos de precisión, y el mecanizado CNC por sí solo resulta demasiado costoso, ¿cuál es la solución? Esta es la oportunidad perfecta para que ambos procesos trabajen juntos. Podemos utilizar primero la fundición a la cera perdida para producir las piezas, dejando material sobrante (margen de material) en las áreas que requieren alta precisión. Una vez finalizado el proceso de fundición a la cera perdida, podemos utilizar el mecanizado CNC para realizar un mecanizado secundario en esas áreas de alta precisión. Este enfoque no solo reduce los costos, sino que también cumple con las especificaciones requeridas. Por lo tanto, el mecanizado CNC y la fundición a la cera perdida se complementan e integran entre sí.