Impresión 3D, mecanizado CNC o moldeo por inyección: consejos de expertos para elegir el proceso adecuado

Todo producto comienza como un archivo CAD. Pero convertirlo en una pieza funcional plantea una pregunta: ¿qué proceso de fabricación conviene usar? La impresión 3D, el mecanizado CNC y el moldeo por inyección tienen cada uno su propio campo en el que dan lo mejor. Elegir el equivocado hace perder tiempo y dinero. Para ayudar a ingenieros y desarrolladores de producto a elegir, hemos pedido consejo a los expertos de PCBWay. Esta plataforma de fabricación ofrece los tres servicios. Nos han explicado cómo orientarse en el prototipado rápido y en la producción de bajo volumen.

Tres preguntas para empezar

«Vemos la impresión 3D, el mecanizado CNC y el moldeo por inyección como procesos de fabricación que se complementan entre sí, no que compiten entre sí», explica PCBWay. Según la empresa, tres factores deciden cuál es la mejor manera de fabricar una determinada pieza.

1. ¿Qué nivel de estabilidad tiene el diseño? Si todavía se están mejorando la forma, el ajuste o la funcionalidad, la impresión 3D permite hacer más intentos sin tener que pagar cada vez los costes de utillaje o configuración. Cuando el diseño está listo, el mecanizado CNC o el moldeo por inyección resultan más prácticos.
2. ¿Qué materiales y tolerancias se necesitan? Si se necesitan propiedades metálicas o tolerancias estrechas, por lo general se elige el mecanizado CNC. Este proceso no requiere moldes. Es ideal para pruebas funcionales y piezas de precisión.
3. ¿Cuántas piezas se necesitan? La cantidad suele importar más que nada. PCBWay utiliza esta sencilla regla:

Cuándo elegir la impresión 3D

La impresión 3D tiene la barrera de entrada más baja. En PCBWay los precios parten de unos 4,98 dólares (~ 4,60 €) y los plazos de entrega desde unos dos días. Algunos procesos solo requieren una jornada. Esto la convierte en la opción natural para el prototipado rápido. Puedes imprimir, probar, modificar y repetir.

PCBWay explica que esos dos días representan solo el inicio de la producción, no una promesa válida para cada pedido. Los tiempos reales dependen de la tecnología, del material, de la geometría de la pieza, de la cantidad, del posprocesado y del método de envío. Solo los confirman tras revisar la pieza. Además, la calidad va antes que la velocidad. «Una entrega rápida solo tiene valor cuando el cliente recibe un producto funcional», dice la empresa. Para acortar los plazos de entrega sin asumir compromisos en la calidad, PCBWay ha invertido en controles automáticos de archivos CAD que detectan problemas antes, en una producción mejor organizada, en el control de procesos y en la formación del personal.

La impresión 3D, como saben los lectores de 3Dnatives, es también un verdadero método de producción. Para cantidades inferiores a 50 piezas, PCBWay puede usar la impresión 3D como solución final. Un cliente de PCBWay, conocido como gohanda_kbd, quería crear un teclado inalámbrico compacto dividido en dos bloques. El proyecto, llamado Soa39mini, fue pensado para ser fácil de transportar. Para la carcasa del teclado, al principio el cliente había considerado el aluminio mecanizado por CNC. Sin embargo, temía que una estructura metálica pudiera interferir con la comunicación Bluetooth, ya que el microcontrolador se encuentra debajo de la placa de circuito impreso (PCB).

En consecuencia, gohanda_kbd eligió la impresión 3D de resina para evitar una carcasa metálica. De este modo obtuvo un aspecto transparente. Usando UTR-8100 y dando el acabado con un tinte violeta llamado Purple U, la carcasa terminada presenta una superficie lisa. El color es uniforme. No se aprecia ninguna deformación.

«Imprimí unos cinco prototipos en mi impresora 3D doméstica antes de realizar el pedido en PCBWay», explicó gohanda_kbd. «Todo el proceso, desde el concepto inicial de la carcasa hasta obtener una carcasa terminada y utilizable, requirió aproximadamente un mes.»

PCBWay ofrece seis tecnologías de impresión 3D, es decir, FDM, SLA, DLP, SLS, MJF y SLM. Propone más de 10 materiales, entre ellos resinas, nailon, PLA, aluminio y acero inoxidable. El consejo del experto es simple: hay que elegir el proceso en función de la función de la pieza. Los procesos de resina como SLA y DLP van bien para detalles pequeños y superficies lisas. La fusión por lecho de polvo para el nailon (SLS y MJF) se utiliza para piezas funcionales. La tecnología SLM sigue siendo la opción principal para metales.

Cuándo elegir el mecanizado CNC

El mecanizado CNC es la mejor opción cuando un prototipo o una pieza de producción requiere una elevada precisión dimensional, materiales técnicos específicos o un acabado superficial particular obtenido mediante mecanizado. Por lo general, ofrece el mejor equilibrio entre costes y flexibilidad para lotes que van desde unas 50 hasta varias cientos de piezas.

Hay que esperar un precio inicial más alto en comparación con la impresión 3D. En PCBWay, los servicios de mecanizado CNC parten de unos 24,89 dólares (~ 23 €). Incluso una sola pieza requiere la preparación y programación de la máquina.

Cuándo elegir el moldeo por inyección

El moldeo por inyección es muy eficaz para fabricar grandes cantidades de piezas de plástico de forma repetible. El molde requiere una inversión inicial importante. Por esta razón, no hay un precio de salida fijo. El proceso suele ser rentable a partir de unas 1.000 piezas. De este modo, el coste del utillaje se distribuye entre suficientes unidades para obtener un precio por pieza más bajo.

El consejo del experto es verificar siempre el diseño utilizando prototipos mecanizados por CNC o realizados con impresión 3D antes de avanzar. Modificar un molde cuesta mucho más que volver a imprimir una pieza.

Un camino, no una elección

Cuando el proyecto crece, muchos productos pasan por los tres procesos. Se utiliza la impresión 3D para las primeras validaciones. Se recurre al mecanizado CNC para las piezas funcionales o de precisión. Finalmente, se elige el moldeo por inyección para fabricar grandes cantidades. Otros productos, en cambio, pasan directamente a un solo proceso en función del material y del número de piezas requerido. «Lo que hacemos es ver en qué punto se encuentra cada pieza. Ayudamos a los clientes a elegir la forma de fabricación más adecuada a sus necesidades», dice PCBWay.

Tener cada proceso en una única plataforma hace que este camino sea más sencillo. En PCBWay los clientes suben un archivo CAD, eligen el proceso, el material, la cantidad y el acabado superficial. Obtienen inmediatamente un presupuesto preliminar. Después, un análisis de ingeniería (DFM) señala posibles problemas de fabricación y confirma el precio final antes de comenzar los trabajos. En esta fase los clientes tienen más posibilidades de hablar con una persona real. Para geometrías inusuales, materiales personalizados, tolerancias estrechas o acabados superficiales especiales, los ingenieros de PCBWay contactan con los clientes para confirmar los detalles. Tras el inicio de la producción, los pedidos se pueden seguir en línea hasta la inspección y la entrega.

La misma plataforma se ocupa también de la fabricación y el montaje de placas de circuito impreso, del trabajo con chapa metálica y del empaquetado. Así, un equipo de desarrollo de hardware puede obtener la tarjeta electrónica, la carcasa impresa en 3D y los soportes mecanizados dirigiéndose a un solo socio.

Si estáis listos para comenzar un nuevo proyecto, podéis explorar AQUÍ los servicios de impresión 3D y prototipado rápido de PCBWay.

¿Y vosotros, externalizáis la fabricación de vuestras piezas impresas en 3D o preferís encargaros directamente? Si quieres seguir descubriendo las últimas novedades en fabricación aditiva, visita nuestro canal de Youtube y síguenos en Facebook y LinkedIn.

*Créditos de la foto de portada: PCBWay