Mecanizado CNC en la industria electrónica: Guía útil
Si trabaja con electrónica, sabe lo importante que es disponer de piezas precisas y fiables. El mecanizado CNC en la industria electrónica garantiza que estos componentes cumplan estrictas normas de calidad. Utiliza máquinas controladas por ordenador para cortar, dar forma y perforar materiales con extrema precisión.
En esta guía, explore los componentes electrónicos CNC más comunes, las técnicas y materiales habituales que se utilizan para fabricarlos, los acabados superficiales que pueden realizarse y mucho más.
Por qué se utiliza mucho el mecanizado CNC en la industria electrónica
La industria electrónica es enorme, con diferentes secciones. El mayor es el comercio electrónico B2B, que incluye tecnología de pago y comunicación para transacciones comerciales. En 2017, facturó $29 billones.
Otras áreas clave son las empresas tecnológicas, la electrónica de consumo, los semiconductores y la electrónica de potencia. Los productos electrónicos utilizan piezas diminutas como transistores, condensadores y chips. Se encuentran en ordenadores, televisores, radios y teléfonos inteligentes.
El mecanizado CNC es rápido y preciso, por eso es ideal para la fabricación de componentes electrónicos. Trabaja con metales y plásticos, evita Impresión 3D y facilita los cambios de diseño. Muchos productos electrónicos necesitan piezas extremadamente precisas, y el mecanizado CNC es una de las mejores formas de fabricarlas.
Ventajas del mecanizado CNC en electrónica
Veamos ahora por qué el mecanizado CNC es una buena opción para fabricar componentes electrónicos. He aquí algunas de sus ventajas:
Muy preciso
Las máquinas CNC son extremadamente precisas. Pueden crear piezas pequeñas y complejas para componentes electrónicos o componentes más grandes, como la carcasa de aluminio de un ordenador portátil. Como las máquinas CNC trabajan con tolerancias muy ajustadas, las piezas no suelen necesitar mucho acabado antes de estar listas para su uso.
Tiempo de producción rápido
Fabricar piezas electrónicas con mecanizado CNC es rápido porque no requiere herramientas complejas. Aunque es rápido, el mecanizado CNC produce piezas de mayor calidad en comparación con otros métodos rápidos como la impresión 3D.
Funciona con muchos materiales
El mecanizado CNC admite muchos materiales diferentes. Por eso se utiliza a menudo para fabricar prototipos de piezas electrónicas.
Fiabilidad para la producción
El mecanizado CNC es fiable, por lo que los fabricantes lo utilizan tanto para pequeñas como para grandes series de producción. También es ideal para fabricar prototipos antes de la producción.
Componentes electrónicos CNC comunes
El mecanizado CNC se utiliza para fabricar muchos componentes electrónicos, incluidos los que se indican a continuación:
Carcasas y cajas para componentes electrónicos
Puede utilizar Mecanizado CNC para fabricar carcasas resistentes y elegantes para dispositivos electrónicos como teléfonos inteligentes, cámaras y ordenadores portátiles. Estas carcasas protegen las piezas internas y dan forma al dispositivo.
Aunque otros métodos como la fundición a presión o el moldeado son habituales, el mecanizado CNC es mejor para diseños complejos y acabados suaves. Puede utilizar materiales sólidos como el aluminio para mayor resistencia, aplicar distintos acabados superficiales como el anodizado e incluso añadir detalles grabados o características roscadas para dar un aspecto profesional.
Disipadores de calor
Los dispositivos electrónicos, como los ordenadores, se calientan, y los disipadores de calor ayudan a enfriarlos trasladando el calor al aire o a un líquido refrigerante. El mecanizado CNC es una forma excelente de fabricar disipadores de calor, incluso de pequeño tamaño, porque permite obtener patrones de aletas únicos que mejoran la refrigeración.
La mayoría de los disipadores de calor se fabrican con aluminio o cobre, pero también se puede utilizar acero inoxidable o Inconel. El mecanizado CNC es perfecto para la producción de tiradas cortas o la creación de prototipos, ya que ofrece diseños de aletas personalizados, trabaja con distintos materiales, es rápido y proporciona alta precisión para piezas pequeñas.
Semiconductores
Los semiconductores impulsan la electrónica moderna sustituyendo los voluminosos tubos de vacío por componentes diminutos y eficientes. A medida que crece la demanda de piezas de semiconductores más pequeñas y precisas, el mecanizado CNC desempeña un papel fundamental.
Más semiconductores se fabrican con silicio o germanio. El mecanizado CNC garantiza una precisión extrema. Sin embargo, sólo unas pocas empresas tienen la experiencia y las máquinas adecuadas para este proceso.
Electrónica de consumo
Desde los marcos de los smartphones hasta las bases de los portátiles, el mecanizado CNC crea acabados suaves y ajustes precisos. Estas piezas deben tener buen aspecto y ser lo suficientemente resistentes para el uso diario, algo que el mecanizado CNC hace mejor que nadie.
Por ejemplo, en los teléfonos inteligentes, las máquinas CNC crean diminutas monturas y soportes que sujetan con seguridad las delicadas piezas electrónicas. Esta precisión ayuda a que los dispositivos duren más y funcionen correctamente.
Los dispositivos portátiles también dependen del mecanizado CNC para fabricar piezas pequeñas y complejas que encajen perfectamente en espacios reducidos. Esta precisión hace que el mecanizado CNC sea esencial en la electrónica de consumo.
Conectores y tomas
Muchos dispositivos electrónicos se conectan a otros mediante clavijas, enchufes y cables. Algunos ejemplos son los teclados USB, los auriculares y los instrumentos musicales.
El mecanizado CNC se utiliza para fabricar estos pequeños conectores metálicos con extrema precisión para conseguir conexiones seguras. Si las clavijas de un conector o la abertura de una toma están ligeramente desviadas, la conexión puede fallar.
Entre las piezas mecanizadas más comunes se encuentran las tomas, los pasadores y los contactos, a menudo fabricados con aleaciones de cobre.
Interruptores electrónicos
Todos los dispositivos electrónicos tienen interruptores para controlar la alimentación, desde teléfonos móviles hasta grandes servidores informáticos. El mecanizado CNC ayuda a crear interruptores con la forma y el tamaño adecuados para que encajen a la perfección.
Los interruptores metálicos suelen requerir tolerancias muy ajustadas para garantizar la suavidad de movimiento y la durabilidad, mientras que las carcasas de plástico de los interruptores tienen que encajar perfectamente alrededor de los componentes internos.
Circuitos impresos (PCB)
Las placas de circuito impreso (PCB) se encuentran en casi todos los dispositivos electrónicos y conectan distintas piezas con pistas de cobre sobre una base no conductora. La mayoría de las placas de circuito impreso se fabrican mediante un proceso químico llamado grabado, pero no siempre es seguro en espacios de trabajo reducidos.
El mecanizado CNC es una forma más segura de fabricar placas de circuito impreso, ya que no utiliza productos químicos y sigue ofreciendo una gran precisión. El mecanizado CNC permite crear placas de circuito impreso en la propia empresa y es perfecto para la creación de prototipos. Permite una producción rápida, un diseño sencillo mediante software CAD/CAM y permite que una sola máquina se encargue de varios pasos.
Materiales comunes utilizados en el mecanizado CNC para electrónica
El mecanizado CNC puede trabajar con muchos tipos de materiales, incluidos metales y no metales. A continuación se indican algunos materiales comunes utilizados para fabricar dispositivos electrónicos.
Metales
Aluminio: Este metal es ligero, resistente al óxido y buen conductor de la electricidad. Suele utilizarse en componentes electrónicos, como disipadores de calor y carcasas, donde es importante controlar el calor.
Acero inoxidable: Fuerte y resistente a la oxidación, el acero inoxidable se utiliza para tornillos, carcasas y piezas mecánicas de dispositivos electrónicos.
De latón: Este metal resiste el óxido y conduce bien la electricidad; se utiliza en conectores, interruptores, terminales y piezas decorativas.
Cobre: El cobre es un excelente conductor del calor y la electricidad. Se utiliza en contactos eléctricos, circuitos impresos e intercambiadores de calor.
No metales
Plastics: Los plásticos ligeros y duraderos como el PEEK, el ABS, el policarbonato y el acrílico se utilizan para aislamientos, cubiertas de pantallas y carcasas. También pueden resistir arañazos e impactos.
Compuestos: Se fabrican mezclando dos o más materiales. Son fuertes, resistentes a las llamas y proporcionan aislamiento eléctrico. Son ideales para piezas estructurales y aislantes.
Técnicas CNC para el mecanizado de componentes electrónicos
Estos son algunos de los métodos de mecanizado CNC más utilizados en la producción electrónica:
Fresado CNC
El fresado CNC utiliza una herramienta de corte giratoria para eliminar material de una pieza y darle la forma deseada. Este método se utiliza para fabricar placas de circuitos, conectores electrónicos y disipadores térmicos.
Torneado CNC
El torneado CNC crea piezas redondas o cilíndricas haciendo girar el material mientras una fresa elimina las secciones no deseadas. Suele utilizarse para fabricar conectores, pasadores, sujeciones y espaciadores para componentes electrónicos.
Taladrado CNC
El taladrado CNC se utiliza para realizar orificios precisos en componentes electrónicos. Es esencial para crear orificios pasantes en placas de circuitos y para colocar LED, conectores y botones.
Grabado CNC
El grabado CNC utiliza un láser o una herramienta de corte para marcar piezas con logotipos, texto, patrones o números de serie. Esta técnica se utiliza habitualmente en placas de circuitos, carcasas y paneles de visualización para garantizar la precisión y evitar errores.
Acabados superficiales para componentes electrónicos CNC
Los acabados superficiales hacen que las piezas electrónicas mecanizadas por CNC tengan mejor aspecto, duren más y funcionen con mayor eficacia. He aquí algunos tipos comunes:
Granallado: Este proceso elimina los pequeños defectos de la superficie y confiere a las piezas un aspecto liso y mate.
Niquelado químico: Una elección popular porque mejora la conductividad y protege contra el desgaste y la corrosión.
Anodizado: Crea una capa no conductora y resistente a la corrosión en la superficie. Viene en diferentes colores y ayuda a la durabilidad.
Recubrimiento en polvo: Añade una capa protectora resistente y coloreada que resiste la corrosión.
Pasivación: Limpia la superficie y elimina los contaminantes. Este acabado hace que la pieza sea más resistente a la oxidación a la vez que mantiene un acabado natural.
Pulido: Da a las piezas un aspecto brillante y reflectante y alisa la superficie para reducir la fricción.
Retos del mecanizado CNC en electrónica
Aunque el mecanizado CNC ofrece muchas ventajas, también puede encontrar algunos retos, como los siguientes:
- La cerámica y otros materiales frágiles pueden romperse o astillarse con facilidad al mecanizarlos.
- Instalar máquinas y herramientas CNC es caro, sobre todo para proyectos pequeños.
- Se necesitan programadores y operarios formados para que las máquinas funcionen correctamente, lo que aumenta el coste.
- El mecanizado genera calor, que puede dañar piezas electrónicas delicadas si no se gestiona adecuadamente.
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Conclusión
El mecanizado CNC es una forma excelente de fabricar piezas electrónicas resistentes y precisas. Es rápido, utiliza muchos materiales y ofrece resultados fiables. Existen algunos retos, como los elevados costes de configuración y los problemas térmicos, pero las ventajas hacen que merezca la pena. Con el mecanizado CNC, puede crear piezas de alta calidad de forma rápida y sencilla.
Preguntas frecuentes
¿Es mejor el mecanizado CNC o la impresión 3D para la fabricación de dispositivos electrónicos?
Depende de lo que necesite. El mecanizado CNC es más preciso y resistente, sobre todo para piezas metálicas. También funciona con muchos materiales diferentes.
¿Qué factores influyen en el coste del mecanizado CNC de componentes electrónicos?
Hay varios factores que pueden encarecer el mecanizado CNC, como la complejidad del diseño, la precisión de las piezas, el material elegido y el número de piezas necesarias.
