A dança e a inovação dos processos de usinagem CNC e fundição de precisão.

5. 1.      Comparação entre usinagem CNC e fundição de precisão

   No cenário da fabricação de peças metálicas, a usinagem CNC e a fundição sempre foram concorrentes acirrados. Para demonstrar com mais clareza seus respectivos pontos fortes e fracos, vamos analisar esse confronto decisivo e ver o que os dados nos dizem.

   • a) Comparação de custos

   Em termos de custo, a usinagem CNC e a fundição de precisão apresentam diferenças significativas. Tomando o aço inoxidável como exemplo, usinagem CNC de precisão A usinagem por precisão geralmente atinge taxas de utilização de material de apenas 30% a 50%, com custos de usinagem por peça variando de dezenas a centenas ou até milhares de RMB, tornando-a mais adequada para produção em pequenos lotes (menos de 100 peças). A fundição de precisão, por outro lado, pode atingir custos por peça até dez vezes menores que os da usinagem CNC (com base em dados da Foundry Management & Technology de 2022). Embora o desenvolvimento de moldes exija um custo separado (variando de milhares a mais de dez mil RMB), é altamente adequada para produção em massa (especialmente para lotes superiores a 1.000 peças).

   • b) Eficiência e Complexidade

   Em termos de eficiência e complexidade, a usinagem CNC e a fundição de precisão têm suas próprias vantagens. A usinagem CNC geralmente permite a produção de protótipos em um curto período, mas a usinagem de estruturas complexas, como cavidades profundas, paredes finas ou canais internos, aumenta significativamente o tempo de processamento. Por exemplo, um componente de dispositivo médico com uma estrutura interna em forma de colmeia apresentou um aumento de 300% no tempo de usinagem CNC. Em contrapartida, a fundição de precisão — embora exija de 2 a 4 semanas para a fabricação do molde de cera — pode produzir geometrias complexas em uma única etapa, como os canais de refrigeração a água em blocos de motores automotivos.

   • c) Precisão e desempenho

   Em termos de precisão e desempenho, a usinagem CNC e a fundição de precisão possuem características próprias. A usinagem CNC atinge tolerâncias dimensionais de ±0,01 mm (ou até mesmo ±0,005 mm) e rugosidade superficial de Ra 0,8 μm. No entanto, fibras metálicas podem ser cortadas durante o processo de usinagem, afetando potencialmente as propriedades mecânicas da peça. A fundição de precisão, por sua vez, oferece tipicamente precisão de ±0,1 mm e rugosidade superficial de Ra 6,3 μm. Em termos de precisão, a usinagem CNC de precisão apresenta uma vantagem absoluta.

   2.      Desafios enfrentados pela fundição de precisão

   Apesar das vantagens de custo, a fundição de precisão também enfrenta diversos desafios: o ciclo de desenvolvimento é relativamente longo. Durante o processo de fundição, se forem necessárias modificações locais no produto, o molde precisa ser alterado, o que frequentemente prolonga o ciclo de desenvolvimento e pode afetar os prazos de entrega. Há também limitações de projeto. As técnicas tradicionais de linha de partição restringem a otimização topológica até certo ponto, já que os produtos devem ser projetados considerando os requisitos de desmoldagem, o que também pode impactar o desempenho do produto.

   3.      Seleção e discussão de estratégias de fabricação

   Ao lidar com diferentes requisitos de produção, a escolha da estratégia de fabricação adequada torna-se particularmente importante. De acordo com o modelo de correspondência de processos de 2023Relatório WohlersPodemos observar as vantagens e a aplicabilidade de diversas tecnologias de fabricação em diferentes volumes de produção. Para produções em pequenos lotes, como menos de 50 peças, a usinagem CNC de precisão é a opção preferencial devido às suas vantagens de custo (em comparação com a fundição de precisão). Em lotes médios, de 100 a 500 peças, a fundição de precisão pode reduzir significativamente os custos totais, com reduções de 18% a 45%. Para produção em larga escala, a fundição de precisão tende a apresentar resultados ainda melhores.

6. 

A usinagem CNC de precisão e a fundição de precisão não são mutuamente exclusivas; pelo contrário, podem se integrar e se aprimorar mutuamente. Quando nos referimos à usinagem CNC neste contexto, geralmente estamos falando de Fresagem CNC ou usinagem composta CNC de fresamento e torneamento, excluindo Torneamento CNC por enquanto.

Por que dizemos isso? Por exemplo, nos estágios iniciais do desenvolvimento de um novo produto, os protótipos podem precisar de alterações frequentes. Nesses casos, a usinagem CNC é o método mais adequado para a produção de peças protótipo — quando são necessárias modificações no projeto, a usinagem CNC oferece alta eficiência e facilidade nas alterações de programa. No entanto, uma vez que o projeto esteja finalizado e não sejam necessárias mais revisões na peça, a fundição de precisão pode ser utilizada, proporcionando alta eficiência e baixo custo.

Considere outro cenário: a produção em massa de peças com estruturas complexas, onde certas áreas exigem alta precisão para montagem ou por necessidades funcionais. Se a fundição de precisão sozinha não consegue atender aos requisitos de precisão, e a usinagem CNC sozinha é muito cara, qual é a solução? Esta é a oportunidade perfeita para os dois processos trabalharem juntos. Podemos primeiro usar a fundição de precisão para produzir as peças, deixando material excedente (margem de estoque) nas áreas que exigem alta precisão. Após a conclusão do processo de fundição de precisão, podemos usar a usinagem CNC para realizar a usinagem secundária nessas áreas de alta precisão. Essa abordagem não só reduz custos, como também atende às especificações exigidas. Portanto, a usinagem CNC e a fundição de precisão se complementam e se integram.