Materiales cnc: qué son y cómo elegir el más adecuado

Introducción

Cuando se fabrican prototipos o piezas para proyectos personalizados o recambios, la elección del material es una parte muy importante del proceso de desarrollo.

En un mismo diseño, distintos materiales, incluso los que pertenecen a la misma familia, pueden tener prestaciones muy diferentes.

Por esta razón está bueno conocer las necesidades del proyecto, lo que nos esperamos de sus propriedades técnicas, incluso en casos de gran estrés. El precio también es un factor discriminante que no debe ser subestimado, en relación con la pieza a realizar.

Esta guía pretende orientar en la elección del material más adecuado para el diseño de tu CNC. 

¿Cúales son los materiales con los que se pueden realizar piezas CNC?

Los materiales con los que se pueden fabricar mecanizados CNC pertenecen a cinco grupos: 

• Aleaciones en aluminio;
• Aceros aleados;
• Aceros inoxidables;
• Plásticos;
• Metales suaves.

Cada grupo tiene sus propios materiales con características intrínsecas distintas: a continuación explicamos las diferencias de cada uno.  

¿Cómo se reparten los materiales para realizar piezas CNC?

Los materiales utilizados en la fabricación de piezas CNC responden a las necesidades del proyecto definidas en fase de elaboración. Veamos ahora cada material y las razones más comunes para su uso. Si, por el contrario, ya hemos identificado nuestras necesidades técnicas, podemos consultar directamente las fichas técnicas para identificar el material más adecuado para nuestro proyecto. 

Aleaciones en aluminio - ¿Para qué piezas del CNC se utilizan?

• Aluminio 5083 T651 (Peraluman): aleación de aluminio compuesta por un 5,2% de magnesio que garantiza un excelente comportamiento en entornos especialmente agresivos, elevada resistencia a la corrosión: de facto se utiliza en entornos marinos. Oferece óptimas características de soldabilidad y ductilidad. Por esta razón se encuentra su utilización en las industrias marina, aeroespacial y del automóvil. Por otro lado, no es recomendable su uso donde se prevea una exposición a temperaturas de trabajo superiores a 65°C. 
• Aluminio 6082 T651 (Anticorodal): aleación compuesta por magnesio, manganeso y silicio. Tiene características medias y de buena mecanización, con una excelente resistencia a la corrosión y buenas características de maleabilidad. Por estas razones se utiliza en las industrias del molde, textil, carrocera, química, de automoción, y de construcción de maquinaria.
• Aluminio 7075 T651 (Ergal): aleación de aluminio, zinc, magnesio y cobre que se caracteriza por un alto grado de dureza, una excelente trabajabilidad y una gran durabilidad. No es bueno para ambientes húmedos porque tiene un alto potencial corrosivo. Se utiliza en las industrias militar, aeronáutica, automotriz, alimentaria, en fabricación de máquinas y desarrollo de herramientas. 

Aceros Inoxidables -¿Para qué piezas del CNC se utilizan?

• Acero Inoxidable AISI 304: aleación austenítica compuesta por un 18% de cromo y un 8% de níquel. El cromo garantiza que el acero sea inoxidable, mientras que el níquel aumenta su elasticidad. Es un material con muy buenas propiedades de trabajabilidad y excelente resistencia a la corrosión. Su aplicación se encuentra en muchas industrias y su uso a menudo está relacionado con el sector alimentario, pero también en la fabricación de maquinarias, herramientas, la arquitectura y el sector aeroespacial; 
• Acero Inoxidable AISI 316L: aleación austenítica compuesta por cromo, níquel y molibdeno en porcentajes mayores que el acero inoxidable 304; estos porcentajes le confieren una mayor resistencia a la corrosión por ácidos, tanto a alta temperatura como a alta concentración. En comparación con el 304, se caracteriza por una mayor resistencia mecánica y la posibilidad de ser soldado, así que se utiliza mucho en la industria de la construcción naval.

Aceros -¿Para qué piezas del CNC se utilizan?

• Acero C45 AISI 1045: este tipo de acero, considerado un material suave, se caracteriza por un precio economico contabilizado €/cm³. Es también un material muy resistente, muy fácil de mecanizar y de soldar. 
• Acero C39 39NiCrMo3: comparado con el anterior, este acero mejora su resistencia al la compresión y otras cualidades mecánicas. Puede ser sometido a inducción ya que es un acero que no se agrieta facilmente. 
• Acero 18NiCrMo5: gracias a sus propriedades, es excelente para piezas que requieren altas propiedades mecánicas combinadas con una alta dureza superficial. Se utiliza para herramientas, piezas de máquinas o moldes de plástico.

Plásticos -¿Para qué piezas del CNC se utilizan?

• Nylon 6 + MoS2: entre sus cualidades está la resistencia mecánica, la dureza, la rigidez y una buena tenacidad, la capacidad de amortiguación mecánica y buenas propiedades de deslizamiento. Se recomienda el uso de materiales plásticos donde requieren propiedades como alta tenacidad, rigidez o buena abrasión. Puede funcionar sin lubricación y se caracteriza por un funcionamiento silencioso. 
• POM-C: plástico carecterístico por ser rígido, aislador eléctrico, como así también muy resistente gran resistencia, duro y con rigidez elástica. Baja absorción de humedad. Buena estabilidad dimensional.

Metales suaves -¿Para qué piezas del CNC se utilizan?

• Latón OT58: es un metal muy suave y puede ser mecanizado sin lubricación. También es altamente funcional a temperatura ambiente, por lo que se suele utilizar en aplicaciones que no requieren una gran resistencia. Hay muchos tipos de latón, que depende en gran medida de la cantidad de zinc: cuando el zinc aumenta, aumenta también la posibilidad de corrosión. 
• Cobre C101: otro metal suave caracterizado por excelentes propriedades tecnológicas, ductilidad y maleabilidad. Es resistente a la corrosión y conduce el calor y la electricidad de manera eficiente: de hecho el cobre es un excelente conductor eléctrico. La mayoría de sus usos se basa en esta propiedad o en el hecho de que también es un buen conductor térmico. 
• Bronce CuSn12: el bronce es menos rígido que otros metales, por lo cual es un material fácil de manipular. Su principal característica es que acumula menos calor y no crea chispas, por lo que se utiliza para piezas de máquinas en contacto con elementos explosivos o gases inflamables. Además es resistente a fuertes presiones y por esta razón se utiliza para rodamientos, casquillos, ruedas o engranajes. Se caracteriza, por fin, por su resistencia a la corrosión. 

El proceso de selección del material para el CNC 

Me atrevo a decir que para hacer una óptima selección del material que necesitamos para nuestro proyecto, es de vital importancia conocer nuestras propias necesidades, es decir a tener en claro cual va ser la función de esa pieza.

Para explicar el concepto de exigencia funcional, podemos hacer una analogía entre el material elegido para una pieza CNC y un calzado deportivo:  cada disciplina tiene su calzado deportivo, razón por la que no es posible subir una montagna con zapatos de baile, como así tampoco se puede jugar un partido de rugby con zapatillas de traking. Lo mismo pasa en el sector de la mecánica. 

Para identificar el material que necesitamos, es importante tener claras las propiedades tecnológicas, químicas y mecánicas que necesitará mi proyecto.

¿Cómo elegir el material correcto para su propio proyecto en CNC? 

Una vez identificadas las necesidades químicas, tecnológicas y mecánicas de mi proyecto, estoy listo para seleccionar los materiales más adecuados para satisfacerlos y hacer una selección final económica.  

Para determinar las necesidades del proyecto, hagámonos las siguientes preguntas: 

• ¿Qué propiedades necesita mi proyecto?
• ¿La pieza tiene que soportar una determinada temperatura? 
• ¿Es necesario que sea resistente a la corrosión?
• ¿Es necesario que sea ligero?
• ¿Cúales necesidades tecnológicas tiene (soldadura, maleabilidad, etc.)?
• ¿Cúales necesidades mecánicas tiene (dureza, resistencia a la torsión, resistencia a la compresión, etc.)?
• ¿Es necesario que sea un buen conductor (eléctrico o térmico)?

Tener una respuesta clara a cada pregunta, ya debería habernos permitido identificar el mejor material para nuestro proyecto, identificando: 

• Peso y Densidad;
• Resistencia a la corrosión;
• Propriedades mecánicas;
• Propriedades tecnológicas;
• Apariencia Estética;
• Precio.

Para ayudarlos en esta decisión, podéis ver las fichas técnicas de los materiales, con todas sus características.

Algunas reglas para la elección óptima del material del CNC

Hemos visto que no existe un material mejor en absoluto, pero cada proyecto necesita la elección correcta.

Tenemos en cuenta estas reglas para elegir el mejor material para nuestro proyecto de CNC: 

• Identificar las exigencias mecánicas, químicas y tecnológicas para nuestro proyecto; 
• Determinar el material que responda a estas necesidades a través de esta tabla;  
• Realizar un prototipo funcional en pocos días y someterlo a las pruebas de resistencia necesarias para confirmar las hipótesis de diseño o realizar mejoras y optimizaciones. 

Si ahora habéis identificado el mejor material para vuestro proyecto CNC, podéis hacer un presupuesto online del archivo aquí.

Si todavía tenéis dudas, no os preocupéis: como habéis visto, la elección del material es una de las fases más delicadas del proceso de diseño. Nuestro equipo de expertos está a disposición para ayudar en esta selección: hagáis clic aquí para informarles de su proyecto de CNC y de las dudas que tiene sobre el material.