Incluso con la llegada de nuevas tecnologías como la impresión 3D, el mecanizado CNC sigue siendo una de las formas más económicas de producir bienes bajo demanda. Esto se atribuye a los numerosos beneficios que el mecanizado CNC ofrece a las empresas, incluyendo piezas de alta calidad con tolerancias y precisión bajas, así como tiempos de entrega rápidos. El tiempo de entrega rápido asegura que las empresas reciban sus piezas solicitadas puntualmente, reduciendo así el tiempo de comercialización.
Entonces, ¿cuáles son los factores que afectan los costos del mecanizado CNC? ¿Cómo puedo ahorrar en estos costos? Continúe leyendo, ya que le proporcionamos información excelente que responde a estas preguntas.
¿Qué es el mecanizado CNC?
qué es el mecanizado CNC
Habiendo establecido la importancia de entender los costos del mecanizado CNC, es esencial profundizar en el núcleo del propio mecanizado CNC. CNC, o control numérico por computadora, es una técnica de fabricación que utiliza herramientas de corte automatizadas y de alta velocidad para formar formas a partir de metales y plásticos. Los tornos, fresadoras y máquinas de fresado con 3, 4 y 5 ejes son ejemplos de máquinas CNC estándar.
La principal diferencia entre ellas es cómo cortan la pieza de trabajo o componente. Por ejemplo, la pieza puede moverse en una dirección lineal con la herramienta, rotar y moverse con la herramienta, o la herramienta de corte y la pieza de trabajo pueden moverse simultáneamente.
Se utiliza un modelo de diseño asistido por computadora, o CAD, para crear la información de geometría de la pieza para el mecanizado. Además, un mecánico experto programa las trayectorias de herramientas de una máquina CNC según la geometría de las piezas terminadas.
Casi todas las industrias, incluyendo la médica, aeroespacial, electrónica y robótica, necesitan piezas mecanizadas a medida. Las máquinas CNC pueden cortar casi cualquier aleación metálica y plástico rígido con gran precisión y reproducibilidad.
Factores que influyen en los costos del mecanizado CNC
molde de mecanizado CNC
El mecanizado CNC es un proceso complejo que involucra diversos aspectos que impactan directamente en el costo total. Entender estos factores es crucial para las empresas que buscan optimizar sus operaciones y gestionar los gastos de manera efectiva. Analicemos los principales factores que afectan los costos de mecanizado:
Selección de material
La selección del material tiene un impacto significativo en el costo total de un proyecto de mecanizado CNC. Factores como las propiedades del material, la maquinabilidad y los precios del mercado influyen considerablemente en los gastos. Materiales de alto rendimiento como el titanio o el acero inoxidable, valorados por su resistencia y durabilidad, son más costosos que los plásticos o metales más blandos. La facilidad de mecanizado también juega un papel crucial; los materiales más duros aumentan el desgaste de la herramienta y el tiempo de mecanizado, elevando los costos.
Además, el mercado de materias primas impacta en los precios, con fluctuaciones en la disponibilidad y la demanda que afectan los costos. Adicionalmente, el nivel de post-procesamiento requerido para ciertos materiales para lograr acabados deseados puede incrementar aún más el gasto. Equilibrar las propiedades del material con la eficiencia en costos es esencial en el mecanizado CNC para garantizar un rendimiento óptimo y una viabilidad económica.
Complejidad del diseño
En cuanto al costo de las piezas o componentes mecanizados por CNC, la complejidad de las piezas es un factor importante. Esta complejidad se manifiesta en varias formas, cada una añadiendo gastos de producción de maneras distintas. Las geometrías complejas, por ejemplo, requieren programación CNC intrincada y control de precisión, extendiendo los tiempos de configuración y a menudo requiriendo el uso de centros de mecanizado multieje más costosos.
La necesidad de alcanzar tolerancias estrictas es otra faceta donde la complejidad aumenta el costo. Lograr estos niveles de precisión requiere no solo maquinaria avanzada sino también operadores altamente capacitados. Este proceso centrado en la precisión ralentiza inherentemente la operación de mecanizado, aumentando así el tiempo y los recursos invertidos en cada pieza.
Además, las características intrincadas en un diseño pueden requerir herramientas y métodos especializados. Estos recursos especializados suelen tener un costo adicional, tanto en términos del costo de las herramientas como del tiempo adicional necesario para emplearlas de manera efectiva.
Como resultado, cuanto más complejo sea un diseño, mayor será el impacto en los costos de mecanizado, derivado de una combinación de uso de equipos avanzados, requisitos de mano de obra especializada y tiempos de mecanizado extendidos.
Volumen de Producción
El tamaño del lote y el volumen en las operaciones CNC tienen un impacto directo en los costos de mecanizado. Este impacto tiene una doble naturaleza. A medida que aumentan los volúmenes de producción, empiezan a aplicarse las economías de escala, haciendo que cada pieza sea menos costosa debido a la distribución de cargos fijos como configuración y herramientas sobre más unidades.
Sin embargo, el equilibrio entre el tiempo de configuración y el volumen es crítico. En producciones de gran volumen, el gasto por pieza en configuración es mucho menor, utilizando el tiempo de configuración de manera más eficiente y disminuyendo los cargos totales. Por el contrario, lotes más pequeños significan que los costos y tiempos de configuración representan una mayor proporción del cargo total, aumentando el precio por componente. Encontrar el equilibrio adecuado entre volumen y eficiencia de configuración es crucial en el mecanizado CNC.
Los fabricantes buscan encontrar un volumen de producción que se beneficie de las economías de escala sin llevar a un inventario excesivo o problemas logísticos. Optimizar el volumen de producción es, por tanto, una decisión estratégica que influye significativamente en la eficiencia de las piezas mecanizadas en términos de desembolso financiero.
Tiempo de Operación de la Máquina
Al calcular los costos de diseño CNC, el tiempo de mecanizado es un componente crucial. Esencialmente, cuanto más tiempo lleve mecanizar una pieza, mayor será el costo. Este tiempo incluye no solo el tiempo real de corte o ciclo, sino también el tiempo de configuración, que implica cambios de herramientas y preparación, así como la eficiencia general del proceso de producción.
El tiempo de ciclo, que es el tiempo dedicado al mecanizado real del componente, puede variar significativamente según la complejidad de la pieza y el tipo de máquina CNC utilizada. Las piezas complejas que requieren trabajo detallado naturalmente tomarán más tiempo para mecanizarse, aumentando el tiempo de ciclo y, por tanto, el costo. De manera similar, el tiempo de configuración puede ser una parte sustancial del tiempo total de mecanizado, especialmente en producciones más pequeñas donde la configuración es una parte importante del proceso.
Costos Laborales
Los gastos de mecanizado CNC están impulsados principalmente por los costos laborales, que incluyen el pago a los ingenieros de mecanizado CNC. Un mecanizado preciso y productivo requiere operadores competentes que tengan conocimientos en configuración, programación y operación CNC. Los gastos laborales adicionales pueden estar asociados con actividades que requieren mucho trabajo o requisitos intrincados de las piezas. La clave para reducir los costos de mecanizado CNC es encontrar un equilibrio entre el control del presupuesto y el uso de personal cualificado.
Costos de la Máquina CNC
Dos factores influyen en los gastos de mecanizado: el costo inicial de una máquina CNC y su uso anual esperado, generalmente alrededor de 5000 horas. Los mecánicos determinan las tarifas del taller, conocidas comúnmente como cargo de mecanizado por hora, dividiendo el precio de las máquinas CNC por sus horas de uso anual total. A continuación, se presenta una tabla que compara los precios de varios tipos de máquinas CNC.
Tipo de Máquina CNC Descripción Rango de Precio Aproximado (USD)
Fresadora CNC Utilizada para operaciones de corte y taladrado en metal $10,000 – $60,000
Torno CNC Principalmente utilizado para operaciones de torneado $15,000 – $45,000
Router CNC Ideal para cortar materiales más blandos como la madera $3,000 – $20,000
Cortadora de Plasma CNC Utilizada para cortar metal y otros materiales $8,000 – $30,000
Cortadora Láser CNC Herramienta de corte de precisión para diversos materiales $10,000 – $70,000
Máquina CNC de 5 Ejes Máquina avanzada para geometrías complejas $75,000 – $250,000
Máquina CNC Swiss Especializada en piezas de precisión y complejas $30,000 – $100,000
Máquina de Rectificado CNC Utilizada para operaciones de acabado $20,000 – $80,000
Al evaluar los costos de mecanizado CNC, vale la pena considerar los servicios de mecanizado CNC de RapidDirect. RapidDirect ofrece una combinación única de eficiencia en costos y fabricación de alta calidad, aprovechando tecnología avanzada y mano de obra experta. Su proceso optimizado garantiza precios competitivos mientras mantiene estándares excepcionales, lo que los convierte en una opción ideal para diversas necesidades de mecanizado CNC.
Costos adicionales
La estimación total de gastos puede verse afectada por costos adicionales relacionados con los procedimientos de mecanizado CNC.
Herramientas de máquina
Cuando se requieren fabricaciones CNC personalizadas, los talleres de máquinas a menudo necesitan usar brocas específicas. Aunque estas herramientas permanecen en el taller después de la producción, los clientes aún pueden soportar una parte de los costos de las herramientas de máquina. Esto se debe principalmente al desgaste que experimentan las herramientas durante la producción, un factor que se vuelve especialmente prominente al trabajar con materiales de alta dureza.
Los costos involucrados en la compra, mantenimiento y reemplazo de estas herramientas de corte o utillaje son sustanciales y afectan directamente los gastos generales de mecanizado. La vida útil de una herramienta de corte y el tiempo empleado en cambios de herramienta son factores críticos; no solo afectan el costo, sino también la eficiencia de la producción. El desgaste regular y las roturas ocasionales de las herramientas requieren reemplazos frecuentes, lo que aumenta el gasto. Por lo tanto, la selección cuidadosa, el mantenimiento constante y la optimización de las herramientas de máquina son estrategias clave para mitigar estos costos.
Acabado de Superficie
Elegir un acabado superficial para las piezas mecanizadas por CNC es crucial para cumplir con los requisitos funcionales y estéticos, pero también impacta significativamente en los costos. Los acabados más intrincados requieren pasos adicionales de mecanizado, herramientas especializadas y más tiempo, lo que incrementa los gastos. Por el contrario, los acabados más sencillos son más rentables. Equilibrar los resultados deseados con las implicaciones de costo es esencial en el diseño y la planificación de la producción, especialmente para materiales que requieren técnicas de acabado específicas.
Tome como ejemplo las opciones de acabado superficial para aluminio a continuación.
Material Acabado superficial Cantidad Precio unitario (estimado) Tiempo de entrega (estimado)
Aluminio Mecanizado 1 $15 – $30 2 – 5 días
Aluminio Anodizado 1 $20 – $40 3 – 7 días
Aluminio Chorro de perlas 1 $15 – $35 2 – 6 días
Aluminio Pulido 1 $25 – $50 3 – 7 días
Aluminio Recubrimiento en polvo 1 $30 – $60 4 – 8 días
Aluminio Electroplateado 1 $35 – $70 5 – 10 días
Aluminio Cepillado 1 $20 – $45 3 – 7 días
Nota: Tenga en cuenta que los valores proporcionados anteriormente son solo para fines de referencia. Para información detallada y específica, le recomendamos ponerse en contacto directamente con RapidDirect.
Tiempos
El tiempo en el mecanizado CNC no solo implica la eficiencia de la producción, sino también la urgencia de las demandas del cliente. Aunque maquinaria avanzada y de alta velocidad puede reducir el tiempo de producción, disminuyendo potencialmente los costos generales, la ecuación cambia cuando se requiere una fabricación acelerada. Los clientes que solicitan tiempos de entrega más rápidos a menudo enfrentan tarifas de aceleración, que reflejan los recursos adicionales y la priorización necesarios para cumplir con plazos más cortos. Esto puede aumentar significativamente el costo, especialmente para pedidos de alto volumen o complejos. Equilibrar la velocidad de producción con estos costos acelerados es crucial tanto para los fabricantes como para los clientes, afectando el costo final de las piezas mecanizadas por CNC.
Costos de envío
El costo de envío suele estar influenciado por varios factores, incluyendo el tamaño y peso de las piezas, ya que los artículos más pesados generan un costo de envío mayor. Además, el método de envío y el embalaje son otros factores que determinan cuánto se paga por enviar piezas mecanizadas por CNC y, por extensión, el costo total del mecanizado CNC.
Estrategias para Reducir los Costos del Mecanizado CNC
herramientas de corte CNC
Para reducir los costos del CNC, es necesaria una estrategia integral que maximice varias áreas del proceso de producción. Además, los fabricantes pueden optimizar sus esfuerzos de reducción de costos y lograr una mayor eficiencia poniendo en práctica estas estrategias de ahorro:
Optimización del Diseño para la Fabricabilidad
Diseñar piezas para la fabricación es esencial para reducir costos en las diferentes aplicaciones del mecanizado CNC.
Esto implica diseñar piezas con geometrías más simples para reducir operaciones de mecanizado complejas y el desgaste de las herramientas, acortando así el tiempo y los costos de producción.
Ajustar las tolerancias a niveles prácticos también puede reducir significativamente los gastos. Las tolerancias más ajustadas suelen requerir procesos de mecanizado más precisos y, por lo tanto, más costosos.
La selección cuidadosa de materiales y evitar diseños que requieran herramientas extensas y costosas también son clave.
Participar con expertos en mecanizado durante la fase de diseño asegura que el diseño no solo sea fabricable sino también rentable.
Estas medidas no solo agilizan el proceso de fabricación sino que también optimizan el uso del material y reducen los residuos. Aportan ahorros sustanciales en general, manteniendo la calidad y funcionalidad de los componentes mecanizados por CNC.
Selección de Materiales y Análisis de Costos y Beneficios
Elegir materiales que equilibren la asequibilidad con los requisitos funcionales puede reducir sustancialmente los costos de las materias primas. Estandarizar los materiales en las líneas de productos minimiza los residuos, optimiza la eficiencia del mecanizado y simplifica la adquisición. Las consideraciones clave en la selección de materiales incluyen costo, disponibilidad y idoneidad para el mecanizado. Este enfoque cuidadoso no solo reduce los gastos directos en materiales sino que también mejora la productividad operativa en general.
A continuación, se muestra una tabla con el material seleccionado en función del acabado superficial y el precio estimado.
Material Acabado superficial Cantidad Precio unitario (estimado) Tiempo de entrega (estimado)
Aluminio Como mecanizado 1 $30 – $50 2 – 5 días
10 $25 – $45 5 – 10 días
100 $20 – $40 10 – 20 días
1000 $15 – $35 20 – 40 días
Acero inoxidable Como mecanizado 1 $40 – $60 3 – 7 días
10 $35 – $55 7 – 14 días
100 $30 – $50 15 – 30 días
1000 $25 – $45 30 – 60 días
Acero mecanizado 1 $35 – $55 2 – 6 días
10 $30 – $50 6 – 12 días
100 $25 – $45 12 – 24 días
1000 $20 – $40 24 – 48 días
Latón mecanizado 1 $30 – $50 2 – 5 días
10 $25 – $45 5 – 10 días
100 $20 – $40 10 – 20 días
1000 $15 – $35 20 – 40 días
Cobre mecanizado 1 $35 – $55 3 – 7 días
10 $30 – $50 7 – 14 días
100 $25 – $45 15 – 30 días
1000 $20 – $40 30 – 60 días
ABS mecanizado 1 $50 – $100 2-5 días
10 $20 – $40 5-10 días
100 $10 – $20 10-15 días
1000 $5 – $10 15-20 días
Nylon mecanizado 1 $60 – $120 2-5 días
10 $30 – $60 5-10 días
100 $15 – $30 10-15 días
1000 $10 – $20 15-20 días
POM (Delrin) Fresado 1 $70 – $140 2-5 días
10 $40 – $80 5-10 días
100 $20 – $40 10-15 días
1000 $15 – $30 15-20 días
Nota: Tenga en cuenta que los valores proporcionados anteriormente son solo para fines de referencia. Para información detallada y específica, le recomendamos ponerse en contacto directamente con RapidDirect.
Evitar Acabados Superficiales Múltiples
Ciertos materiales requieren menos pulido superficial porque son altamente mecanizables. El aluminio es un tipo de material de este tipo. Cuando estos materiales están disponibles y son factibles, es recomendable utilizarlos. Es importante señalar que los procesos de acabado aumentan los costos de mecanizado CNC. Por lo tanto, en situaciones donde se puedan usar acabados tal como se fabrican, es mejor utilizarlos tal cual, ya que ofrecen el mejor acabado mecanizado CNC.
No obstante, son necesarios tratamientos superficiales específicos para mejorar las cualidades de un componente. Estos incluyen película química, granallado, electropulido y anodizado. Pero solo utilice estos acabados cuando sea necesario.
Otro factor que aumenta el costo del acabado superficial es usar varios acabados en las diferentes superficies de un componente. Algunos gestores de proyectos, por ejemplo, usan recubrimiento de cromo en algunas áreas y granallado en otras. Por lo tanto, si es posible, intente mantener criterios de acabado consistentes en todo el componente.
Aprovechando Economías de Escala
Un aumento en el volumen de producción resultará en una reducción exponencial en el costo de un proceso de mecanizado CNC. Intentemos ver esta propuesta de reducción de costos desde un ángulo más favorable. Supongamos que tenemos una pieza individual $40. Con 10 unidades producidas, los costos unitarios de esta pieza disminuirán a aproximadamente $12.5.
De manera similar, con 100 piezas, el costo por unidad disminuirá a aproximadamente $8.79. En conclusión, el costo por unidad puede reducirse en más de 60% al aumentar los pedidos de fabricación de una unidad a 100 unidades. Debido a que todas las variables involucradas en el proceso permanecen iguales, las reducciones ocurren. Es decir, ya sea fabricando diez, cincuenta o cien unidades de un componente, el diseño CAD permanece igual.
Además, no será necesario seleccionar una configuración de máquina diferente para distintas piezas. Durante todo el proceso de producción, se eligen los mismos parámetros. Para aprovechar al máximo las economías de escala, debería considerar realizar pedidos mayores para beneficiarse de estas economías.
Subcontratación vs Producción Interna
Al evaluar las opciones para reducir los costos de mecanizado CNC, la decisión entre subcontratar y producir internamente es fundamental. Optar por la producción interna implica inversiones significativas en la compra de máquinas CNC y en la contratación o formación de operadores cualificados, lo que conlleva gastos iniciales y continuos considerables. En cambio, subcontratar a un fabricante especializado transfiere la carga de los costos de equipo y mano de obra al proveedor de servicios. Usted paga principalmente por el servicio prestado, no por el mantenimiento de maquinaria o personal.
XTJ es un fabricante OEM líder dedicado a ofrecer soluciones integrales de fabricación de mecanizado de aluminio 6061, desde prototipos hasta producción. Nos enorgullece ser una empresa certificada con ISO 9001 en gestión de calidad y estamos comprometidos a crear valor en cada relación con el cliente. Lo logramos mediante colaboración, innovación, mejoras en los procesos y una mano de obra excepcional.
