El mecanizado CNC es una técnica de fabricación que utiliza máquinas controladas por ordenador para fabricar piezas de alta precisión. En la industria del automóvil es esencial para la fabricación de componentes de alta calidad. Desde piezas de motor hasta elementos de la transmisión y de la carrocería.
Las siglas CNC significan «Control Numérico Computarizado», lo que indica que el mecanizado se efectúa mediante máquinas controladas por un programa de ordenador. El ordenador señala a la máquina cómo cortar y dar forma a un material. El proceso de mecanizado CNC se basa en la eliminación de material de una pieza en bruto mediante el uso de herramientas de corte. Estas herramientas son controladas por la máquina CNC, lo que permite cortar, taladrar, fresar, tornear o roscar piezas de manera automatizada.
Las máquinas CNC tienen varios componentes esenciales, incluyendo un controlador, motores, una fuente de alimentación y una mesa de trabajo. El controlador es el cerebro de la máquina. Recibe las instrucciones de corte del programa de ordenador y las convierte en señales eléctricas que son enviadas a los motores. Los motores accionan los movimientos de la herramienta de corte en tres o más ejes, dependiendo de la complejidad de la pieza que se está fabricando. La fuente de alimentación proporciona la energía necesaria para hacer funcionar los componentes de la máquina.
Para programar una máquina CNC, se utiliza un software de diseño asistido por ordenador (CAD) que permite al diseñador crear una modelo virtual en 3D de la pieza que se quiere fabricar. El software de CAD genera un código G, que es el lenguaje de programación que la máquina CNC entiende. Este código G se utiliza para indicar a la máquina cómo mover las herramientas de corte sobre la pieza en bruto para crear la forma final.
El código G se carga en el controlador de la máquina CNC, y la máquina comienza a ejecutar las instrucciones de corte. Durante el proceso de mecanizado, la máquina CNC utiliza sensores y sistemas de retroalimentación para ajustar continuamente la velocidad, la profundidad y la posición de la herramienta de corte, lo que permite producir piezas precisas y de alta calidad de manera automatizada.
Los ingenieros de Trame S.L., una empresa de Cerdanyola del Vallés (Barcelona) especializados en transformaciones metálicas, nos informan que el mecanizado CNC se utiliza en una gran cantidad de sectores industriales: la industria farmacéutica, la fabricación de maquinaria y bienes de equipo, la industria cosmética y en la fabricación de automóviles.
En este artículo nos centraremos en el papel que desempeña esta tecnología en la fabricación y adaptación de motores de coche.
Aplicaciones en la automoción.
La revista digital Autocasión señala que el motor de un coche es una máquina de precisión. Cada una de sus piezas y componentes están diseñadas milimétricamente, para que cumplan su función de una manera eficiente. Tal es el caso, que el desgaste natural de las piezas por el uso repercute en el mal funcionamiento del motor. Lo que obliga a reponer la pieza dañada o a modificarla.
Debido a ese nivel de exigencia, el mecanizado CNC es una herramienta fundamental en la fabricación de automóviles. Su utilidad, como veremos más adelante, sobrepasa el ámbito del motor. Estas son sus aplicaciones más comunes:
- Fabricación de piezas de motor: El motor de un vehículo es uno de los componentes más críticos y complejos. El mecanizado CNC se utiliza en la fabricación de piezas como bloques de motor, culatas, pistones, bielas y árboles de levas. Estas piezas se mecanizan con alta precisión para garantizar un rendimiento óptimo.
- Componentes de la transmisión: Se utiliza para fabricar componentes como engranajes, ejes de transmisión, ejes diferenciales, cajas de cambios, etc. Estas piezas deben tener tolerancias precisas para garantizar un cambio de marchas suave y confiable.
- Fabricación de componentes de la carrocería: El mecanizado CNC se usa también para fabricar componentes tales como paneles de carrocería, molduras y soportes de montaje. Estas piezas se mecanizan con precisión para garantizar un ajuste perfecto y un acabado de alta calidad.
- Producción de piezas de suspensión: Se utiliza este sistema en la fabricación de piezas de suspensión como brazos de control, amortiguadores y resortes. Estas piezas se mecanizan con alta precisión para garantizar un manejo seguro y cómodo del vehículo.
- Piezas de freno: Es clave en el diseño y producción de discos y pinzas de freno. Estas piezas deben tener tolerancias muy precisas para garantizar un frenado seguro.
Ventajas del mecanizado CNC.
La introducción de la tecnología CNC ha sido clave en la producción de unos coches cada vez más eficientes. Estas son algunas de las ventajas más importantes que aportan a la industria de la automoción:
- Alta precisión: Las máquinas CNC fabrican piezas con una precisión muy alta, lo que se traduce en un mejor rendimiento y eficiencia del vehículo. Por ejemplo, las piezas del motor y la transmisión deben tener tolerancias muy precisas para garantizar un rendimiento óptimo.
- Producción en masa: Gracias a la tecnología CNC se ha mejorado la producción en masa de piezas idénticas. Esto es fundamental en la industria automotriz, donde se requiere la fabricación de grandes cantidades de piezas que sean exactamente iguales. Por ejemplo, las piezas de la carrocería y los componentes de la suspensión se producen en cantidades industriales.
- Flexibilidad: La otra contribución significativa que han aportado las máquinas CNC ha sido la posibilidad de producir piezas personalizadas. Esto permite a los fabricantes producir una amplia variedad de componentes adaptados a cada marca y tipo de vehículo. Las máquinas CNC se utilizan para fabricar discos de frenos de diferentes marcas y modelos.
- Automatización: Estas máquinas de mecanizado son altamente automatizadas, lo que reduce la necesidad de intervención humana y aumenta la eficiencia en la producción. Por ejemplo, las máquinas CNC pueden programarse para realizar operaciones de mecanizado complejas sin la intervención de un operador.
- Costos reducidos: Esto, desde luego, ha conseguido abaratar la producción de componentes. El mecanizado CNC permite la producción de piezas más complejas y precisas que los métodos convencionales, lo que reduce los costos de producción y aumenta la calidad de las piezas.
Retos para el futuro.
La industria del automóvil está inmersa en un periodo de transición. Se está buscando la sustitución del actual parque automovilístico, basado en motores de combustión, por el reemplazo con coches eléctricos e híbridos.
La revista digital de tecnología Xataka indica que uno de cada 5 coches nuevos que se venden en Europa es eléctrico. La Unión Europea espera aumentar el porcentaje. Para ello, los gobiernos de los países ofrecen ayudas para la adquisición de este tipo de coches.
En esto influye un aumento de la concienciación popular por la protección del medio ambiente, pero también el hecho de que Europa es una zona que no produce petróleo y es energéticamente dependiente. Esto la hace especialmente sensible a las exigencias y chantajes de los países productores de hidrocarburos y representa un saqueo para sus economías.
La producción de coches eléctricos da la oportunidad a los países europeos fabricantes de coches, principalmente Alemania y Francia, de volver a colocarse a la cabeza del sector a nivel mundial. España, que sin tener ninguna empresa de capital nacional, es el quinto productor del mundo de automóviles, está obligada a aprovechar esta transición para conservar miles de puestos de trabajo y una parte estratégica de su tejido industrial.
Para efectuar este cambio será necesario alterar la fabricación de determinadas piezas y componentes de los vehículos, sobre todo del motor. En esta tarea, la mecanización CNC es fundamental.
Aunque los motores eléctricos y los motores de combustión interna tienen algunas similitudes en su diseño y construcción, hay ciertas diferencias clave que deben tenerse en cuenta al utilizar el mecanizado CNC para fabricar motores eléctricos.
Una de ellas es que los motores eléctricos no tienen piezas móviles como los pistones y las bielas que se encuentran en los motores de combustión interna. Esto simplifica su diseño y construcción. Además, los motores eléctricos pueden ser más compactos y livianos que los motores de combustión interna.
En la fabricación de motores eléctricos, el mecanizado CNC se utiliza para producir las piezas como el rotor y el estator. Para fabricar estas piezas, se utilizan herramientas de corte de precisión que están controladas por software de diseño asistido por ordenador (CAD) y software de fabricación asistido por ordenador (CAM).
Una de las principales ventajas del mecanizado CNC en la fabricación de motores eléctricos es su capacidad para producir piezas de alta precisión. Esto es fundamental, ya que cualquier error o desviación en la precisión de las piezas puede afectar negativamente el rendimiento del motor. El mecanizado CNC permite la producción en masa de piezas idénticas, lo que es esencial para la fabricación de vehículos eléctricos en grandes cantidades.
El mecanizado CNC puede sonarnos a chino a la mayoría, incluso a aquellos que tengan cierta afición a la mecánica. Sin embargo, su introducción en la fabricación de automóviles está siendo clave en la producción de coches cada vez más precisos y eficientes.
