Prácticamente todos los productos que compramos vienen en algún tipo de envase o embalaje que requiere un proceso de fabricación específico. Con el paso de los años, estos envases y embalajes han requerido diseños uniformes, a menudo diseñados teniendo en cuenta el ajuste y la geometría del producto. Hoy en día, la mayoría de los equipos de embalaje están automatizados para lograr mayor eficiencia y tiempos de producción más rápidos. Las máquinas de embalaje se controlan mediante máquinas CNC, lo que permite a los usuarios reducir los costos laborales.
Sin embargo, diversas tecnologías CNC, como las troqueladoras y las fresadoras (entre otras), también ofrecen muchas ventajas en este sentido, permitiendo una amplia gama de beneficios de diseño. Este artículo se centrará en estas tecnologías de corte, en lugar de en las máquinas de embalaje CNC.
Ventajas sobre otros métodos
Cuando se trata de embalaje, las fresadoras, fresadoras, cortadoras, etc. tienen algunas ventajas clave sobre otros tipos de tecnologías. En términos de producción de alta velocidad y bajo volumen, estas máquinas CNC generarán mucho más valor por su inversión en comparación con el moldeo por inyección y la fabricación aditiva, por ejemplo. Si bien la AM puede ser más barata en ciertos casos, es mucho más lenta y, a menudo, menos precisa. El embalaje también debe ser consistente y uniforme en todos los ámbitos, algo en lo que las fresadoras y fresadoras son mejores.
El moldeo por inyección puede ser apropiado sólo para grandes volúmenes y, por lo tanto, puede generar costos innecesarios en tiradas de bajo volumen. El moldeo por inyección, como su nombre indica, requiere un molde, lo que puede llevar mucho tiempo (semanas o incluso meses en determinados casos). Además, si bien el moldeo por inyección es más barato en esos volúmenes más grandes, los costos iniciales del molde pueden eclipsar esos ahorros en comparación con los enrutadores.
Otra característica importante que tienen a su disposición algunas mesas CNC es la capacidad de digitalizar la forma precisa del producto. De esta manera, la eventual producción del inserto o paquete es mucho más sencilla. Esto es especialmente útil en la programación de productos con formas complejas.
Por otro lado, cabe señalar que los métodos sustractivos CNC no siempre son el camino más adecuado a seguir. Dado que el embalaje a menudo significa crear un espacio para que el producto principal descanse y descanse, los productos grandes que requieren cortes más profundos significarían más desperdicio en el bloque de material y más consumo de tiempo para cortar su forma mediante métodos de producción sustractivos. En estos casos, otro método de producción puede ser más apropiado.
Asimismo, no todas las máquinas CNC son apropiadas para todo tipo de embalaje, como veremos a continuación. Los usuarios necesitan saber qué quieren de una máquina y luego decidir qué máquina adquirir, pero la mejor opción es un sistema más versátil como una fresadora híbrida multiusos que tenga una gama de diferentes opciones de corte. Las máquinas CNC con una gama suficientemente amplia pueden procesar plásticos, espumas, madera y todos los demás materiales que se puedan considerar para sus necesidades de embalaje.
Palets y contenedores de plástico para embalaje exterior.
Muchas empresas utilizan palets de plástico para el embalaje exterior al transportar artículos de uso general. Ciertas formas de paquetes, como bloques y cubos, son más comunes. Por lo tanto, estos palets pueden reutilizarse en diferentes envíos para una variedad de productos compatibles. El corte CNC ofrece mejoras en los procesos de producción tradicionales.
Empresas como Graco Packaging utilizan lotes de los mismos palets durante años en sus operaciones diarias. Estos palets se fabrican con una fresadora CNC y se ajustan con precisión a las dimensiones específicas de cada pieza. Su vida útil es mucho mayor que la de los palets fabricados mediante otros procesos, y sus clientes suelen utilizarlos para todas sus necesidades de embalaje y transporte.
Otros proyectos de embalaje pueden requerir una solución más completa que envuelva el producto por completo. En estos casos, se pueden utilizar contenedores de plástico. El plástico corrugado es una de estas soluciones, ya que es flexible, duradero y fácil de procesar en diversas formas. El corte y el chorro de agua son métodos comunes para crear este tipo de opciones de almacenamiento.
Para operaciones de embalaje y transporte más exigentes, es recomendable utilizar plásticos de alta resistencia al impacto. Cualquier carga que deba transportarse en avión o contenedor metálico debe ser mucho más resistente y requerirá una máquina de 5 ejes para su corte. Los ajustes y las herramientas varían según el tipo de plástico. Por ejemplo, el PET se puede formular de diversas maneras, ya sea sin refuerzo o reforzado con fibra de vidrio. Lo mejor es consultar las especificaciones del material con el que se va a trabajar, así como la velocidad del husillo, el tipo de ranura y las herramientas necesarias para su correcto procesamiento.
Consideraciones para los insertos de espuma
El embalaje no se limita a la caja exterior, sino que también puede incluir insertos y fundas interiores de espuma, como suele ocurrir con herramientas y aparatos electrónicos. Existe una amplia gama de materiales que las cortadoras, fresadoras y máquinas CNC pueden procesar para este tipo de embalaje más complejo. Sin embargo, los distintos materiales y aplicaciones requieren máquinas CNC diferentes.
El embalaje de plástico es probablemente la forma más común en que se utilizan las herramientas de corte CNC para el empaquetado. Con frecuencia, se emplean materiales como la espuma de embalaje que se encuentra dentro de las cajas para evitar daños durante el transporte. Estos materiales pueden estar hechos de espuma de poliuretano (PU), polietileno (PE) u otros plásticos comunes. Para aplicaciones que requieren insertos protectores y embalajes a medida, la espuma cortada con CNC se utiliza habitualmente para crear cavidades internas precisas que se ajustan a la geometría del producto y reducen el movimiento durante el transporte.
Por ejemplo, el poliuretano es bastante duro y tiene una alta densidad, por lo que una fresa es perfecta para esta tarea.
Por otro lado, la espuma de PE es más ligera y relativamente menos rígida, por lo que, si bien las fresas pueden cortarla, es posible que no lo hagan correctamente, produciendo cortes poco limpios en este material ligero. No se recomienda cortar espumas ligeras como esta con una fresa, ya que puede dañar el resultado final y, además, hacerlo estéticamente poco atractivo. El PE y otras espumas ligeras requieren herramientas específicas, como cuchillas.
Lo más recomendable es optar por una máquina multiusos con las herramientas adecuadas, programada para cortar todo tipo de espuma. Esto puede ser de gran ayuda para resolver cualquier duda que surja durante el procesamiento de la espuma y permite un proceso de producción más versátil.
Esto puede incluir mesas CNC con eje Z doble o triple, configurables con un husillo de fresado y una o dos cuchillas diferentes. Las máquinas con configuración de triple eje Z también permiten cortar y plegar cartón corrugado. La combinación de un husillo específico (de liberación rápida o con pinza) con una cuchilla oscilante o tangencial facilita el corte de diversos tipos de espuma, incluyendo polietileno de celda cerrada o abierta. Estas máquinas CNC multifuncionales son ideales para series de producción pequeñas y resultan cruciales para la creación de prototipos.
A continuación, elegir la fresa adecuada es fundamental para la configuración. Una fresa de espiral ascendente permite aplicar una fuerza hacia arriba al material, lo que podría provocar que se levante y genere contornos o profundidades de corte no deseados, por lo que no es ideal para todas las situaciones.
Por el contrario, la broca en espiral descendente podría empujar el material hacia abajo, lo que resultaría en una pérdida de material mayor a la deseada. Esto deja una cavidad más grande o una pieza más pequeña al cortar el perfil. La mayoría de los materiales de espuma se procesan bien con una máquina equipada con una fresa recta de doble filo. Esta ejerce una fuerza radial mínima sobre el material y corta la pieza con una distorsión mínima, dejando un acabado liso y uniforme.
Las espumas suelen presentar otro problema: sujetar el material de forma segura. Dado que estos materiales pueden ser muy ligeros y bastante porosos, resulta difícil fijarlos con la plataforma de vacío estándar. La solución más probable es utilizar una bomba de vacío o un soplador, pero cada uno tiene sus propias características.
Los sopladores mueven un mayor volumen de aire que las bombas, por lo que si la espuma es ligeramente porosa, un soplador puede ser más eficaz. Además, reduce las fugas de aire a través de los orificios durante el funcionamiento, lo que proporciona un proceso más uniforme. También se pueden aplicar otras soluciones de forma conjunta. Los materiales porosos se pueden fijar aplicando una película plástica de baja adherencia en la parte inferior. Esto garantiza un buen sellado y se puede retirar fácilmente más adelante.
Beneficios del diseño
Los artículos como instrumentos musicales o amplificadores y consolas de alto valor requieren un transporte delicado. Deben embalarse de forma muy segura y cuidadosa para evitar daños, especialmente en el transporte de larga distancia entre ciudades. Las fresadoras con cuchillas tangenciales y oscilantes son muy útiles en este sentido, ya que el embalaje de espuma de instrumentos musicales, luces y accesorios costosos puede soportar las vibraciones del transporte.
El mecanizado CNC también permite insertar con precisión pequeñas ranuras y detalles en el diseño. Estos detalles pueden mejorar el agarre del embalaje o del inserto. Estos toques contribuyen enormemente a mantener los productos seguros en sus cajas y evitan que se deslicen de la paleta.
Otra ventaja en cuanto al diseño es que se pueden diseñar para su reutilización de forma más eficiente que con otros métodos. Los plásticos más resistentes y su mejor capacidad de moldeo permiten obtener productos de mayor calidad y durabilidad.
