Grabado químico frente al corte convencional: ¿en qué se diferencian?

La geometría de la pieza, el tiempo, la calidad del corte y la precisión son factores que influyen en la decisión de optar por el estampado, el corte por láser, el corte por chorro de agua, la electroformación, el electroerosión por hilo o el grabado químico, una tecnología menos conocida pero a la que se recurre con frecuencia para las piezas de precisión más complejas, críticas para la seguridad y exigentes.

Para comprender las ventajas de cada método, sigue leyendo y descubre nuestro análisis comparativo entre el grabado químico y los métodos de corte convencionales.

Grabado químico

En primer lugar, es importante comprender el proceso del grabado químico y sus ventajas.

El grabado químico, también conocido como mecanizado fotoquímico, fresado químico o fotograbado, es un proceso de mecanizado de chapa metálica que utiliza agentes químicos de grabado para crear componentes de precisión complejos e increíblemente exactos a partir de casi cualquier metal.

El proceso en sí consiste en «imprimir» el diseño de un componente sobre una lámina metálica recubierta de fotorresina mediante luz ultravioleta. Las zonas de fotorresina que no se han impreso se eliminan, dejando al descubierto el metal antes de que este se elimine por completo mediante grabado.

Estampado de metal

El estampado, también conocido como prensado, es un proceso de fabricación en el que se colocan láminas metálicas planas en una prensa de estampado y una herramienta. La superficie de la matriz da al metal la forma deseada.

Grabado químico frente a estampado de metal

A medida que las tendencias se han ido orientando hacia la miniaturización, el microestampado ha adquirido tanta importancia como el grabado químico. Sin embargo, uno de estos procesos presenta una clara ventaja sobre el otro en cuanto a rentabilidad, plazos de entrega, complejidad del diseño, calidad y precisión.

Rentabilidad

El estampado requiere una inversión considerable de tiempo y dinero en herramientas y puesta en marcha. Una sola matriz de estampado puede costar miles de euros, a lo que hay que sumar los costes adicionales de puesta a punto y mantenimiento que se generan con el paso del tiempo. El grabado químico se caracteriza por unos costes de herramientas bajos o nulos.

Plazos de entrega

Los plazos de entrega del estampado oscilan entre 6 y 8 semanas solo para preparar el utillaje. Incluso una vez terminada la matriz de estampado, se necesita tiempo adicional para montarla en la prensa de estampado. El plazo de entrega del grabado químico puede ser de tan solo unas horas, lo que significa que puede recibir sus piezas grabadas incluso antes de que la matriz de estampado esté lista.

Complejidad del diseño

El grabado químico ofrece una mayor flexibilidad, independientemente de la complejidad del diseño. Esto se debe a que no requiere inversión en utillaje y los plazos de entrega son muy cortos. Modificar cualquier diseño mediante estampación exige crear una matriz completamente nueva e invertir de nuevo en utillaje y puesta a punto. Todo ello hace que el grabado químico sea ideal tanto para pequeños volúmenes de prototipos como para la producción a escala industrial.

Calidad del corte

La tecnología de microfabricación de precisión mediante grabado químico permite alcanzar un mayor nivel de precisión. Las piezas grabadas, además, no presentan rebabas ni tensiones, a diferencia de las piezas estampadas, que suelen tener rebabas parciales y tensiones en los bordes de corte. Las rebabas y las tensiones pueden afectar al rendimiento de sus componentes.

Corte por láser

El corte por láser utiliza un haz de luz estrecho para crear el patrón o la forma deseados en una superficie. Este láser es dirigido por un controlador, que selecciona la dirección, el tamaño y la intensidad del haz mientras este corta el metal. Entre los tipos de láser que se utilizan para ello se encuentran los de gas, los de diodo y los de estado sólido.

Grabado químico frente a corte por láser

Aunque ambos procesos son fiables, existen varias diferencias entre el grabado químico y el corte por láser.

Rentabilidad

El corte por láser puede ser una buena opción para la producción de pequeños volúmenes y la creación de prototipos. Sin embargo, para la producción industrial en masa, el grabado químico ofrece ventajas y resulta más rentable.

Plazos de entrega

El grabado químico permite fabricar varias piezas a la vez, mientras que el corte por láser no puede hacerlo y solo puede trabajar con un componente cada vez. El proceso de grabado produce un gran número de piezas en cada ciclo. El corte por láser ofrece una ventaja en cuanto a velocidad cuando el volumen de producción es bajo, pero en lo que respecta a la producción industrial, el grabado químico ofrece plazos de entrega más cortos.

Complejidad del diseño

Tanto el grabado químico como el corte por láser ofrecen flexibilidad en el diseño. Cuando el diseño es extremadamente complejo, el corte por láser tarda mucho más en completarse, ya que solo puede trabajar en una pieza o elemento a la vez. El grabado químico, en cambio, puede trabajar en todo el diseño a la vez y producir una gran cantidad de piezas en una sola pasada.

Calidad del corte

El proceso de grabado químico de alta precisión no altera las propiedades de los metales, como la dureza, la ductilidad y la estructura del grano. Además, permite crear piezas metálicas finas de ultraprecisión sin rebabas ni tensiones. Por el contrario, el corte por láser es un proceso térmico, lo que significa que las tensiones térmicas y las micro-rebabas son inevitables.

En resumen, el grabado químico es la mejor opción para la producción de volúmenes medios a grandes de componentes metálicos de precisión o diseños complejos en los que la calidad del corte y la precisión son fundamentales.

Corte por chorro de agua

El corte por chorro de agua es un proceso de fabricación industrial que utiliza un chorro de agua a alta presión, concentrado en un haz mediante una boquilla, para cortar materiales. Se puede utilizar para cortar metales, vidrio, granito, madera o caucho.

Grabado químico frente al corte por chorro de agua

El corte por chorro de agua suele ser el método de corte elegido, ya que ofrece buenas tolerancias en piezas de más de 12 mm de grosor. Sin embargo, si lo que se busca es fabricar piezas de chapa fina en grandes volúmenes, el grabado químico es una opción más adecuada, sobre todo si se requiere una alta precisión.

Rentabilidad

Mientras que el corte por chorro de agua conlleva elevados costes operativos, el grabado químico no requiere gastos de utillaje ni de puesta a punto. Si se busca una solución rentable tanto para prototipos de pequeño volumen como para la producción industrial a gran escala, el grabado químico es la mejor opción.

Plazos de entrega

Al igual que el corte por láser, el corte por chorro de agua debe procesar cada elemento por separado, uno tras otro. Se trata de un proceso mucho más lento que el grabado, que se realiza de forma simultánea y en grandes volúmenes. Para prototipos más complejos o para la producción industrial, el grabado ofrece plazos de entrega más cortos que el corte por chorro de agua.

Versatilidad

Existe una amplia gama de metales disponibles tanto para el grabado químico como para el corte por chorro de agua.

Si necesitas actualizar tu diseño, ambos procesos se pueden adaptar rápidamente sin costes adicionales ni configuraciones.

Calidad del corte

Aunque el corte por chorro de agua permite adaptar los diseños con rapidez, no puede compararse con el grabado químico en cuanto a calidad y precisión de la producción. Si bien las máquinas de corte por chorro de agua no producen distorsiones, pueden dejar marcas difusas cerca del corte. El grabado químico no produce ninguna distorsión y permite obtener bordes nítidos y perfectos, sin rebabas ni tensiones.

Electroformado

La electroformación es un proceso de conformado de metales mediante electrodeposición. El proceso se lleva a cabo en un baño electrolítico y requiere dos electrodos (un ánodo y un cátodo) y una solución electrolítica. Se introduce un mandril en el baño y los electrodos hacen pasar una corriente continua a través de la solución. La corriente continua convierte los iones metálicos en átomos que se depositan continuamente sobre las zonas conductoras del mandril hasta alcanzar el espesor de metal deseado.

Grabado químico frente a electroformado

Aunque la electroformación es un proceso de fabricación aditiva, el proceso de grabado químico sustractivo comparte algunas similitudes con ella, ya que ambos son métodos rápidos, precisos y rentables para crear piezas metálicas de precisión.

Rentabilidad

Tanto el grabado químico como la electroformación permiten obtener una mayor precisión y tolerancias más estrictas. Dependiendo del diseño y las especificaciones del producto, el grabado químico resulta más rentable que la electroformación, debido a los mayores volúmenes que permite fabricar este proceso.

Plazos de entrega

Tanto el grabado químico como la electroformación ofrecen plazos de entrega cortos, con una oferta flexible que abarca desde prototipos hasta la producción en serie.

Complejidad del diseño

Tanto el grabado químico como la electroformación permiten procesar diseños increíblemente complejos con gran precisión. La limitación de la electroformación radica en los materiales, ya que principalmente solo se pueden electroformar el níquel y el cobre. Casi todos los metales pueden grabarse químicamente sin restricciones en cuanto a la dureza de los materiales.

Calidad y precisión

El grabado químico ofrece un alto nivel de exactitud y precisión en la fabricación. Aunque la electroformación ofrece un nivel de precisión y exactitud similar, este proceso no es adecuado para ángulos agudos ni para huecos profundos o estrechos.

Electroerosión por hilo

El electroerosionado por hilo, o mecanizado por descarga eléctrica (EDM), es un proceso de mecanizado que utiliza chispas eléctricas para dar forma al metal. Es precisamente por estas chispas por lo que a veces se conoce al EDM como «mecanizado por chispa». En este proceso, la forma deseada se recorta del metal cuando se producen descargas de corriente entre dos electrodos. Durante la generación de chispas, se realizan cortes en el metal para crear la forma deseada y separarla de la lámina metálica.

El electroerosionado por hilo utiliza un hilo como electrodo de trabajo. El hilo se enrolla entre dos bobinas y, durante el movimiento, la parte activa del hilo cambia constantemente, lo que evita que el material se erosione a partir del propio hilo.

Grabado químico frente a electroerosión por hilo

El electroerosionado por hilo permite obtener piezas cortadas con precisión y ofrece una gran libertad de diseño, pero el grabado químico presenta algunas ventajas que lo convierten en el proceso de mecanizado preferido.

Rentabilidad

Para realizar el mecanizado mediante el proceso de electroerosión por hilo, el coste del equipo necesario es increíblemente elevado. Las herramientas también son caras. Ninguno de estos dos aspectos supone un problema en el grabado químico, lo que lo convierte en un proceso de mecanizado más rentable.

Plazos de entrega

Aunque las máquinas modernas de EDM pueden automatizar el proceso para que se realice durante la noche, esto no elimina por completo la lentitud del proceso. En comparación, el grabado químico permite producir lotes de componentes en menos de 24 horas.

Versatilidad

Debido al proceso que implica el corte por electroerosión con hilo —la eliminación de material mediante descargas eléctricas controladas y repetidas a gran velocidad a lo largo del hilo metálico—, este método se limita exclusivamente a los metales conductores de la electricidad. El grabado químico no tiene tales restricciones y permite mecanizar casi cualquier metal.

Calidad y precisión

Aunque el mecanizado por electroerosión permite fabricar piezas pequeñas con metales conductores, este proceso puede provocar problemas en el producto final. Debido al calor generado, la expansión térmica, el templado y los cambios estructurales pueden afectar a la calidad y la precisión del mecanizado. Además, durante el mecanizado pueden producirse rebabas.

Grabado químico: el principal método de corte

De este análisis de los métodos de grabado químico y de corte tradicional se desprende claramente que, dependiendo de la geometría de los componentes, el grabado químico puede ofrecer claras ventajas en cuanto a rentabilidad, plazos de entrega rápidos y adecuación a diseños complejos, además de permitir la fabricación de piezas precisas y de calidad, sin rebabas, gracias a la ausencia de calor o tensiones.

En Precision Micro, los plazos de entrega habituales para el grabado químico son de unas dos o tres semanas, aunque pueden acortarse para satisfacer demandas urgentes gracias a la flexibilidad de este proceso. No ocurre lo mismo con los métodos de corte tradicionales, cuya adaptación puede llevar mucho más tiempo.

Tanto si busca placas microfluídicas, láminas metálicas perforadas u otros componentes clave, Precision Micro cuenta con la tecnología de procesamiento de metales más rentable necesaria para realizar el trabajo con un nivel de calidad excepcional.

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