Resolviendo los desafíos de los pequeños

Por James Thorpe, Gerente de Producto Global, Sandvik Coromant

La filosofía de Steve Jobs, "Tenemos que hacer que las cosas pequeñas sean inolvidables", se hace más real cada año a medida que los grandes jugadores de la electrónica como Intel, Samsung y TSMC incorporan más funcionalidades en dispositivos más pequeños y placas de circuito impreso (PCB).

Pero este progreso presenta desafíos en aplicaciones como la microperforación, ya que los fabricantes deben lograr un equilibrio entre calidad y productividad al mecanizar componentes diminutos.

Según Fortune Business Insights, se espera que el mercado mundial de servicios de fabricación electrónica (EMS) aumente de 504 220 millones de dólares en 2022 a 797 940 millones de dólares en 2029. Al mismo tiempo, las piezas electrónicas son cada vez más pequeñas. La necesidad de reducir los circuitos digitales es clara, ya que pueden realizar más procesamiento en menos tiempo y empaquetar más espacio de almacenamiento en el mismo volumen. Los consumidores también exigen pantallas de mayor resolución, que se logran con píxeles más pequeños y más numerosos.

La creciente necesidad de piezas electrónicas más pequeñas presenta verdaderos desafíos para los fabricantes, incluso en procesos como la microperforación, que implica producir orificios de menos de 3 mm (0,118 pulgadas) de diámetro. Las técnicas de microperforación se utilizan para producir componentes que van desde componentes aeroespaciales, válvulas hidráulicas, cajas de relojes y dispositivos médicos hasta instrumentos quirúrgicos, electrónica, actuadores, sensores, sistemas de navegación y más.

Pero, ¿cuáles son los desafíos? En particular, a los fabricantes se les exige cada vez más que mecanicen componentes pequeños e intrincados a partir de materiales difíciles de mecanizar como Inconel, acero inoxidable, cerámica y titanio. Puede ser difícil mecanizar estos materiales de manera rentable manteniendo la máxima calidad; de hecho, los acabados superficiales impecables son tan importantes para los componentes aeroespaciales como para los conectores de fibra óptica.

Para competir en los crecientes mercados de EMS, los fabricantes deben mantener los más altos niveles de control de calidad y, al mismo tiempo, reducir cualquier problema en el proceso de producción que pueda causar exceso de desechos o tiempo de inactividad. ¿Cómo pueden los fabricantes estar a la altura de estos desafíos sin dejar de ser competitivos? La respuesta está en las soluciones de perforación de alto rendimiento.

Herramientas más duraderas Los fabricantes han descubierto que las microbrocas pueden tener una vida útil inadecuada cuando se mecanizan piezas de trabajo resistentes, como las que están fabricadas con materiales ISO M. En estos casos, el diseño, la geometría y el tipo de recubrimiento de la broca impactaron significativamente en su desempeño y durabilidad.

En respuesta, Sandvik Coromant presentó dos nuevas microbrocas: CoroDrill® 462 con geometría -XM y CoroDrill® 862 con geometría -GM. Las herramientas son ideales para la perforación de precisión en industrias que se ocupan de piezas pequeñas, como la médica, aeroespacial, automotriz, ingeniería general, electrónica y relojería, entre otras. Esta gama de microbrocas está disponible para soportar el mecanizado en todos los materiales ISO: P, M, K, S, O y H. Las nuevas geometrías ofrecen una amplia gama de diámetros y longitudes de corte.

En otras palabras, la calidad del microtaladro marca la diferencia en la calidad del producto mecanizado final. ¿Pero en qué medida? Para responder a esta pregunta, Sandvik Coromant realizó una prueba.

Salida de calidadLos especialistas en herramientas de Sandvik Coromant compararon el rendimiento de la herramienta de un importante competidor de microperforación con la CoroDrill 862 con geometría -GM.

Cada herramienta se ejecutó en una máquina DMG Mori Seiki Milltap 700, con el fin de taladrar orificios ciegos en una pieza de trabajo de acero inoxidable ISO M 316L. En cada caso se utilizó el mismo reglaje de herramienta, un diámetro de corte de 2,5 mm (Dc) con una velocidad (vc) de 40 m/min y un avance de 0,04 (fn) mm/z.

Los resultados fueron claros: la herramienta de la competencia produjo 630 agujeros antes de alcanzar la vida útil de la herramienta. Mientras tanto, CoroDrill 862 produjo 1.260 agujeros, un aumento de más del 100 por ciento en la vida útil de la herramienta con respecto a la broca de la competencia.

Los ingenieros de Sandvik Coromant recomiendan que los clientes que buscan taladrar agujeros de tamaño micro en materiales notoriamente difíciles de mecanizar, como titanio, aluminio, vidrio y cerámica, consideren el recubrimiento de diamante policristalino (PCD) para prolongar la vida útil de la herramienta en estas exigentes aplicaciones. Sobre la base de pruebas exitosas de brocas PCD en micropiezas hechas de platino, Sandvik Coromant descubrió que PCD es hasta 100 veces más resistente al desgaste que el metal duro integral, también es más preciso y puede producir tolerancias más estrictas que las herramientas de metal duro integral.

El refrigerante es otra consideración importante. Al igual que con las aplicaciones a macroescala, también es fundamental contar con un suministro de refrigerante de calidad para evacuar las virutas de manera eficaz al realizar perforaciones profundas con microherramientas. Los beneficios inmediatos del refrigerante incluyen una mayor vida útil de la herramienta y un menor riesgo de atasco de viruta.

Estas características tienen claras ventajas para los gastos operativos generales (OPEX) de los fabricantes y también pueden ayudar a los fabricantes a lograr un equilibrio entre la calidad y la productividad cuando microperforan materiales duros como ISO M. Al hacerlo, parafraseando a Steve Jobs, pueden garantizar que los pequeños las cosas son inolvidables por todas las razones correctas.

Para obtener más información sobre CoroDrill 462 con geometría -XM y CoroDrill 862 con geometría -GM, visite el sitio web de Sandvik Coromant.

Materiales para herramientas de corte a base de óxido de aluminio y nitruro de silicio. Las herramientas de cerámica pueden soportar velocidades de corte más altas que las herramientas de carburo cementado cuando se mecanizan aceros endurecidos, hierros fundidos y aleaciones de alta temperatura.

Fluido que reduce la acumulación de temperatura en la interfaz herramienta/pieza de trabajo durante el mecanizado. Normalmente toma la forma de un líquido como mezclas químicas o solubles (semisintéticas, sintéticas) pero puede ser aire comprimido u otro gas. Debido a la capacidad del agua para absorber grandes cantidades de calor, se usa ampliamente como refrigerante y vehículo para varios compuestos de corte, y la relación agua-compuesto varía según la tarea de mecanizado. Véase fluido de corte; fluido de corte semisintético; fluido de corte de aceite soluble; Fluido de corte sintético.

Tasa de cambio de posición de la herramienta como un todo, en relación con la pieza de trabajo durante el corte.

Material de herramienta de corte que consiste en cristales de diamante natural o sintético unidos entre sí bajo alta presión a temperaturas elevadas. PCD está disponible como una punta soldada a un soporte de inserto de carburo. Se utiliza para mecanizar aleaciones no ferrosas y materiales no metálicos a altas velocidades de corte.

Material de herramienta de corte que consiste en cristales de diamante natural o sintético unidos entre sí bajo alta presión a temperaturas elevadas. PCD está disponible como una punta soldada a un soporte de inserto de carburo. Se utiliza para mecanizar aleaciones no ferrosas y materiales no metálicos a altas velocidades de corte.

Términos que denotan un programa formal para monitorear la calidad del producto. Las denotaciones son las mismas, pero QC generalmente connota un sistema de inspección posterior al mecanizado más tradicional, mientras que QA implica un enfoque más integral, con énfasis en la "calidad total", principios generales de calidad, control estadístico de procesos y otros métodos estadísticos.