Mecanizado CNC para la industria aeroespacial: guía completa para conocer

En comparación con desplazarse por tierra, volar es más difícil y complejo, ya que implica moverse dentro de la atmósfera de la Tierra. Independientemente del tipo de aeronave, ya sea para viajes aéreos comerciales, defensa o aviación espacial, se tiene en cuenta la durabilidad y la eficacia de las diferentes piezas de la aeronave.

Producir geometrías complejas de piezas de avión con gran precisión requiere experiencia y aptitud. En otras palabras, producir piezas para la industria aeroespacial no admite errores humanos.

¿Qué es el mecanizado CNC aeroespacial?

El mecanizado CNC aeroespacial implica el uso de herramientas y componentes asistidos por computadora para producir y mantener piezas de aeronaves y del espacio. Es un método de fabricación computarizado que mueve las herramientas de corte mediante código y software preprogramados.

Aunque muchas industrias emplean el CNC para fabricar piezas y productos, la industria aeroespacial es una de las más delicadas, con cero margen de error. Además, los fabricantes logran los mismos resultados con las máquinas CNC independientemente de la cantidad producida, ya sea una sola pieza o miles de piezas.

¿Qué materiales se utilizan en el mecanizado aeroespacial?

El mecanizado aeroespacial es un proceso adaptable. Sin embargo, no todos los metales y plásticos son ideales para fabricar piezas aeroespaciales. A continuación se presentan los materiales utilizados en las piezas mecanizadas aeroespaciales.

Aluminio y aleaciones de aluminio

El aluminio es uno de los metales más utilizados para mecanizar piezas aeroespaciales, principalmente debido a su alta resistencia a la tracción y su ligereza. Además, el aluminio es muy conformable, lo que facilita su mecanizado en las máquinas CNC.

La aleación de aluminio más popular para el mecanizado CNC en la industria aeroespacial es el aluminio 7075, cuyo principal componente de aleación es el zinc. Ofrece una buena resistencia a la fatiga. El material se ha utilizado para producir varios componentes de alas, fuselaje y estructuras de soporte.

Las aleaciones de aluminio para aeronaves 4047 (revestimiento/aporte), 6951 (aletas) y 6063 (estructural) también son mecanizables. Por lo tanto, las aleaciones de la serie 6000 se consideran normalmente más fáciles de mecanizar que otras.

Titanio y aleaciones de titanio

El sector aeroespacial es el que más emplea la aleación de titanio a nivel mundial. El metal funciona bien a altas temperaturas, resiste la corrosión y tiene una buena relación resistencia-peso. El uso de titanio en la fabricación aeroespacial se ha vuelto habitual.

Aeronaves comerciales y militares como el Airbus A380 y el Boeing B787, y helicópteros como el F-22, el F/A-18 y el UH-60 Black Hawk, necesitan cantidades significativas de este material para sus diferentes piezas. Los componentes para fuselajes y motores a reacción fabricados de titanio incluyen discos, álabes, ejes y carcasas.

Puede ser más difícil mecanizar por CNC el titanio ya que es más duro que el aluminio, lo que a menudo provoca desgaste de la herramienta y acumulación de calor, que podría distorsionar el material. Como resultado, el mecanizado aeroespacial de titanio debe ejecutarse a menores RPM de máquina y con una mayor carga de viruta.

Plásticos de ingeniería

Debido a su peso increíblemente bajo, su excelente resistencia al impacto y a la vibración, sus capacidades de sellado y su resistencia química, los plásticos podrían ser una valiosa alternativa a los metales. Además, en comparación con los metales, proporcionan un mejor aislamiento eléctrico y son ideales para el mecanizado CNC de prototipos. El PEEK, el policarbonato y el Ultem son polímeros de alto rendimiento utilizados en el mecanizado aeroespacial.

Los plásticos de ingeniería aeroespacial pueden mecanizarse por CNC para crear piezas de aeronaves como interiores de cabina, mesas plegables, almohadillas antidesgaste, reposabrazos, paneles de instrumentos retroiluminados, componentes de válvulas, carcasas, tuberías y aislamientos.

No todos los plásticos de ingeniería son ideales para su uso en el mecanizado CNC aeroespacial, ya que los polímeros para aeronaves deben cumplir normas particulares de toxicidad, humo y llama. Por eso es un factor crucial.

Beneficios de utilizar el mecanizado CNC para piezas aeroespaciales

El mecanizado CNC es una opción perfecta para la fabricación de piezas de aeronaves debido a sus numerosas ventajas. Entre sus ventajas se encuentran:

Crear componentes ligeros

El peso es un factor crucial en las áreas de tecnología que vuelan. El mecanizado CNC puede crear estructuras y componentes con paredes delgadas a partir de materiales robustos pero ligeros para satisfacer esta necesidad. Esto lo hace ideal para su uso dentro de la industria aeroespacial en la fabricación de piezas y componentes.

Errores mínimos en las piezas

Las piezas fabricadas mediante métodos de fabricación tradicionales/convencionales son propensas a fallar debido a los errores dimensionales introducidos por el elemento humano involucrado. Sin embargo, con el mecanizado CNC de precisión, esto casi nunca ocurre, ya que este proceso de fabricación garantiza que las piezas aeroespaciales cumplan con estrictos estándares de tamaño, tolerancia y rendimiento, asegurando un alto rendimiento y evitando fallos en las piezas.

Alta exactitud y precisión

La precisión es el sello distintivo del mecanizado CNC, ya que crea piezas con alta exactitud y consistencia. Las máquinas CNC son precisas hasta unos pocos micrómetros, con un margen de error diminuto. El uso del mecanizado CNC en la industria aeroespacial garantiza la producción de piezas que encajan con precisión en las piezas de la aeronave, evitando así fallos generales en las piezas y la consiguiente pérdida de bienes.

Consistencia y eficiencia

El mecanizado CNC aumenta la eficiencia de fabricación cuando se utiliza en la industria aeroespacial. Este proceso está automatizado, lo que incrementa la velocidad de producción y reduce el tiempo, al tiempo que garantiza que las piezas producidas sean precisas y consistentes. Con esta exactitud y consistencia, hay un desperdicio mínimo, y las piezas producidas rara vez necesitan reprocesarse debido a imprecisiones dimensionales.

Procesos de mecanizado para el sector aeroespacial CNC

La industria aeroespacial tiene una alta demanda de piezas con precisión extrema, por lo que se necesita el mecanizado aeroespacial de precisión. La razón es que la mayoría de las piezas tienen diseños y geometrías complejas. Existen varios tipos de máquinas CNC, pero para alta precisión, la industria aeroespacial emplea dos operaciones principales de máquina CNC.

Fresado CNC de precisión

Este es un proceso de mecanizado multieje que implica el uso de una fresadora para producir piezas. La máquina utilizada para esta producción se mueve a lo largo de los ejes lineales convencionales X, Y y Z y los ejes rotativos A y B, lo que permite consecuentemente la creación de formas y geometrías intrincadas.

Aunque es posible utilizar una fresadora CNC de 3 o 4 ejes al mecanizar piezas aeroespaciales, es mejor utilizar el fresado CNC de 5 ejes, ya que pueden trabajar hasta en 5 direcciones de la pieza en una sola operación. Esto ayuda a los fabricantes a reducir los errores y el plazo de entrega. Además, las herramientas de corte utilizadas en las máquinas CNC de 5 ejes giran a altas velocidades, garantizando la exactitud y precisión de las piezas.

El fresado CNC facilita la producción de precisión de piezas aeroespaciales como el tren de aterrizaje, los componentes eléctricos y las transmisiones.

Torneado CNC de precisión

Este procedimiento, también conocido como mecanizado sustractivo, implica retirar material para generar la forma deseada. El proceso de producción de torneado de precisión sujeta barras de material en forma de cuña y las hace girar. Este proceso continúa hasta que el material alcanza la forma deseada.

El torneado CNC de precisión es un proceso detallado e intrincado para crear piezas aeroespaciales con formas cilíndricas. También es importante señalar que este proceso es altamente preciso, ya que la computadora controla la velocidad y la posición de la herramienta y el material utilizado.

El torneado CNC de precisión produce piezas aeroespaciales como tornillos, tuercas, roscas, pines de conector, sujetadores y ejes.

Acabados superficiales típicos para piezas de aeronaves CNC

Aunque hay diferentes acabados superficiales disponibles para las piezas mecanizadas aeroespaciales por CNC, no todos son ideales para su uso en componentes de aeronaves. La industria utiliza cuatro tipos a la hora de seleccionar entre varios tratamientos superficiales.

Anodizado

Este tipo de acabado superficial implica sumergir la pieza aeroespacial en una solución de electrolito, creando consecuentemente una capa de óxido uniforme en la superficie de la pieza. Hay dos tipos de anodizado utilizados en piezas aeroespaciales; tipo II y tipo III.

El anodizado tipo II forma una capa decorativa en la superficie de la pieza. Esta capa suele ser delgada, dejando la superficie y la pieza aeroespacial susceptibles a la corrosión y la abrasión al exponerse. Por otro lado, el anodizado tipo III forma una capa de recubrimiento duro más protectora en la superficie de la pieza.

El anodizado del aluminio como acabado superficial protege las piezas aeroespaciales de la corrosión y mejora su resistencia.

Pasivación

La pasivación es un método de postprocesamiento frecuente utilizado en el mecanizado CNC aeroespacial para mejorar la funcionalidad y la calidad superficial de los productos. La superficie de la pieza puede contener microrugosidad o impurezas superficiales después del proceso de mecanizado, lo que podría tener un efecto negativo en el rendimiento de la pieza con el tiempo. Sin embargo, con la pasivación, estos desafíos dejan de ser un problema, ya que el proceso mejora la resistencia a la corrosión de las piezas aeroespaciales y reduce la necesidad de mantenimiento.

Pulido

El pulido es uno de los tratamientos superficiales ideales para su uso en piezas aeroespaciales. Es un procedimiento sencillo que utiliza la idea de la abrasión para alisar cualquier superficie. El proceso a menudo comienza con la superficie más rugosa de la pieza aeroespacial y progresa hasta que queda un acabado superficial liso y atractivo.

Además, el pulido puede aumentar la durabilidad de un material aeroespacial. Lo hace reduciendo la posibilidad de astillado o agrietamiento. Como desventaja, pulir piezas aeroespaciales lleva mucho tiempo y puede ser costoso.

Recubrimiento en polvo

El acabado superficial más típico para las piezas aeroespaciales metálicas es el recubrimiento en polvo, y su fama se debe a su diversidad funcional y durabilidad. Las piezas aeroespaciales recubiertas en polvo son resistentes a los rayones y a la decoloración con el tiempo.

Además, este acabado superficial ofrece una amplia gama de colores para dar a los fabricantes de piezas aeroespaciales mayor flexibilidad y mejorar la estética.

Consejos a tener en cuenta al mecanizar piezas aeroespaciales

El mecanizado CNC de piezas aeroespaciales es una tarea abrumadora. Sin embargo, aquí hay algunos consejos a tener en cuenta durante el proceso o antes de acudir a un taller de mecanizado CNC aeroespacial.

Ejecutar una simulación

Antes de ejecutar las producciones reales de piezas aeroespaciales, utilice software de simulación de mecanizado CNC para asegurarse de que todo salga perfecto de principio a fin. Con el software de simulación, puede visualizar cómo funcionan sus piezas aeroespaciales antes de comprometerse con la producción.

Usar la máquina y las herramientas de corte adecuadas

Existen varias máquinas CNC y herramientas de corte, pero no todas son ideales para mecanizar piezas aeroespaciales. Por eso es mejor conseguir las herramientas y máquinas adecuadas para el trabajo. A menudo es mejor utilizar grandes fresadoras de alta velocidad creadas expresamente para esta tarea para aumentar la escala de su equipo.

Dividir la producción en piezas especializadas

Ver un producto como una unidad podría hacerlo parecer abrumador, por lo que es mejor dividir las líneas de producción. Dependiendo de las cualidades y componentes del producto, divida el sistema de producción en piezas especializadas. A medida que elige el equipo apropiado para la tarea en cuestión, esto ayuda a simplificar la producción de piezas aeroespaciales.

Comprometerse con un diseño adecuado

La fase de diseño es uno de los pasos más importantes en el desarrollo de productos. Un correcto diseño para el mecanizado puede ahorrar el tiempo necesario para la preparación de la pieza, aumentando la productividad, la eficiencia y la fiabilidad.

Aplicaciones del mecanizado CNC aeroespacial

El sector aeroespacial tiene muchos usos para el mecanizado CNC, siendo los siguientes los más populares.

Conectores eléctricos: El mecanizado CNC ayuda a la producción del sistema eléctrico de la aeronave, que son componentes vitales. La producción del sistema eléctrico de la aeronave a menudo depende de sus limitaciones de peso y espacio.

Componentes de válvulas: Estos componentes diminutos tienen amplias aplicaciones en el sector aeroespacial, y las válvulas mecanizadas por CNC garantizan la precisión de las piezas y operaciones eficaces y seguras.

Componentes de generación de oxígeno: El mecanizado CNC ayuda a la producción de sistemas de seguridad generadores de oxígeno resistentes, resistentes a la temperatura y ligeros.

Ejes: En las aplicaciones aeronáuticas, los ejes desempeñan un papel clave en la transmisión de potencia. El mecanizado CNC mejora la producción de artículos resistentes fabricados con materiales resistentes al calor.

Otras aplicaciones del mecanizado CNC aeroespacial incluyen piezas de cabina, costillas de ala, componentes de fuselaje, actuadores, controles de movimiento, carcasas de motor, componentes del tren de aterrizaje, discos y cuerpos de filtro.

Elija Sendot Technology para sus proyectos de mecanizado CNC aeroespacial

Sendot Technology se ha ganado una merecida reputación por su calidad, fiabilidad, rentabilidad y entrega puntual en la industria del mecanizado CNC. Para cumplir con sus expectativas en proyectos de mecanizado aeroespacial, nuestro equipo de mecanizadores e ingenieros trabajará de forma estrecha y eficiente a través de todas las etapas del desarrollo del producto, desde el prototipo hasta la producción.

Reconocemos que cada proyecto y su aplicación son diferentes, por lo que proporcionamos soluciones únicas pero prácticas para cada cliente, incluidos servicios de mecanizado de precisión y acabado superficial personalizado. Entonces, ¿por qué esperar? Contáctenos hoy mismo y comencemos a crear su pieza mecanizada aeroespacial de alta calidad.

Preguntas frecuentes

¿Existen requisitos especiales de acabado superficial para el mecanizado CNC de componentes aeroespaciales?

Sí, hasta cierto punto, el mecanizado CNC puede lograr tolerancias increíblemente ajustadas, permitiendo diversas calidades superficiales que a menudo se requieren para aplicaciones aeroespaciales.

¿Es importante la precisión al mecanizar por CNC piezas aeroespaciales?

Un aspecto esencial de la producción de piezas aeroespaciales es el mecanizado de precisión. Esta industria tiene estándares de producción muy altos y regulaciones de seguridad más estrictas para el mecanizado CNC de piezas de aeronaves.