Mecanizado CNC de PEEK: Guía completa para ingenieros y fabricantes

El mecanizado CNC de PEEK permite a los fabricantes transformar un plástico de ingeniería de alto rendimiento en piezas con tolerancias estrictas para industrias exigentes como la aeroespacial, médica y de semiconductores. Cuando se realiza correctamente, ofrece una precisión comparable a la del metal con menor peso, excelente resistencia química y estabilidad dimensional a largo plazo.

¿Qué es el mecanizado CNC de PEEK?

PEEK (polieteretercetona) es un termoplástico semicristalino de alta temperatura, conocido por su alta resistencia mecánica, resistencia química y muy baja fluencia, incluso a temperaturas elevadas. El mecanizado CNC de PEEK utiliza procesos de torneado, fresado, taladrado y otras operaciones de arranque de material para transformar material extruido o moldeado de PEEK en componentes terminados con tolerancias estrictas y excelentes acabados superficiales.

En comparación con los metales, el mecanizado de plástico PEEK puede lograr una precisión similar reduciendo el peso de la pieza, mejorando la resistencia a la corrosión y simplificando los conjuntos al sustituir diseños metálicos de varias piezas por un único componente plástico mecanizado. Estas ventajas hacen que el mecanizado CNC de PEEK sea una solución preferida cuando la fiabilidad y la larga vida útil son críticas.

Ventajas del mecanizado CNC de PEEK

La rigidez de PEEK, su estabilidad dimensional y su bajo coeficiente de expansión térmica ayudan a que las piezas mecanizadas mantengan las tolerancias bajo cargas y temperaturas variables, lo que lo hace ideal para componentes de precisión. La resistencia mecánica y a la fatiga del material permiten sustituir metales en muchas aplicaciones estructurales, manteniendo el rendimiento en entornos calientes y químicamente agresivos.

Desde el punto de vista de la fabricación, el mecanizado de plástico PEEK permite geometrías complejas, paredes delgadas y detalles finos que pueden ser difíciles de moldear, especialmente en producciones de bajo a medio volumen. El mecanizado CNC también reduce los costes de utillaje y los plazos de entrega en comparación con el moldeo por inyección, lo que resulta importante para prototipos, piezas personalizadas y producciones de alta variabilidad.

Mejores prácticas generales en el mecanizado de plástico PEEK

PEEK tiene una conductividad térmica relativamente baja, por lo que el calor tiende a concentrarse en la zona de corte; el uso de herramientas de carburo afiladas o recubiertas de diamante, parámetros de corte controlados y una refrigeración adecuada es fundamental para evitar daños térmicos. Las altas velocidades de corte combinadas con avances moderados o bajos pueden favorecer un corte limpio, minimizar rebabas y mejorar el acabado superficial, siempre que se mantenga la nitidez de la herramienta y el control del calor.

Una geometría de herramienta optimizada con ángulos de ataque y alivio positivos ayuda a reducir las fuerzas de corte, limitar la acumulación de calor y lograr superficies más lisas en el mecanizado CNC de PEEK. En operaciones de taladrado y cavidades profundas, el uso de refrigerante o aire a presión es importante para evacuar las virutas y reducir el calentamiento localizado, evitando el reblandecimiento, el embadurnado o la microfisuración de la superficie de PEEK.

Recocido y alivio de tensiones en el mecanizado de PEEK

El recocido del PEEK antes del mecanizado alivia las tensiones internas generadas durante la extrusión o el moldeo, reduce el riesgo de deformaciones y grietas, y mejora la estabilidad dimensional durante y después del mecanizado. El proceso de recocido incrementa la cristalinidad y suaviza ligeramente el material, lo que mejora la maquinabilidad, reduce el desgaste de la herramienta y mejora la calidad superficial.

Si se omite el recocido, el material semiacabado puede deformarse a medida que se elimina material, dando lugar a piezas fuera de tolerancia o defectos superficiales, especialmente en componentes complejos o de secciones gruesas. Muchas recomendaciones también sugieren un recocido secundario después del mecanizado en bruto o entre las etapas de desbaste y acabado para aliviar las nuevas tensiones introducidas y estabilizar las dimensiones antes de los cortes finales.

Mecanizado de PEEK puro (sin carga)

El PEEK sin carga es relativamente más fácil de mecanizar y produce virutas continuas y dúctiles, pero el control térmico sigue siendo esencial debido a su baja conductividad térmica. Las herramientas de carburo afiladas con ángulo de ataque positivo, altas velocidades del husillo y profundidades de corte ligeras a moderadas ayudan a generar superficies limpias sin embadurnado ni formación excesiva de rebabas.

Dado que el PEEK puro es menos abrasivo que los grados cargados, la vida útil de la herramienta suele ser mayor y las herramientas de carburo estándar suelen ser suficientes para la mayoría de las operaciones de mecanizado CNC. No obstante, es una buena práctica recocer las piezas de PEEK sin carga de alta precisión, especialmente para componentes gruesos o características con tolerancias estrictas sensibles a la fluencia y a las tensiones residuales.

Mecanizado de CF30 PEEK (30% fibra de carbono)

El CF30 PEEK está reforzado con aproximadamente un 30% de fibra de carbono en peso, lo que incrementa significativamente la rigidez, la resistencia y la resistencia al desgaste en comparación con los grados sin carga. Este refuerzo también hace que el material sea más abrasivo, aumentando el desgaste de la herramienta y haciendo más crítica su selección en el mecanizado de plástico PEEK.

Para el mecanizado de CF30 PEEK se recomiendan habitualmente herramientas de carburo con recubrimientos resistentes al desgaste o herramientas de diamante para mantener el filo y la precisión dimensional. Los parámetros de corte suelen ser más conservadores que para el PEEK sin carga, con avances, velocidades y profundidades de corte controladas para equilibrar productividad, acabado superficial y vida útil de la herramienta.

En el caso del CF30 PEEK, el recocido es especialmente útil para piezas gruesas o complejas, ya que reduce las tensiones internas y evita la microfisuración en zonas ricas en fibras, especialmente en componentes altamente cargados. El alivio de tensiones posterior al mecanizado también puede ser beneficioso cuando la estabilidad dimensional a lo largo del tiempo y la temperatura es crítica, como en aplicaciones aeroespaciales o conjuntos mecánicos de precisión.

Mecanizado de GF30 PEEK (30% fibra de vidrio)

El GF30 PEEK contiene aproximadamente un 30% de fibra de vidrio, lo que aumenta la rigidez, la estabilidad dimensional y la resistencia a la fluencia, pero introduce una abrasividad muy elevada durante el mecanizado. Este grado permite un excelente control dimensional y una menor expansión térmica, pero exige herramientas robustas y una planificación cuidadosa del proceso.

Se recomiendan encarecidamente herramientas recubiertas de diamante o herramientas de carburo de alta calidad con geometría optimizada para el mecanizado de GF30 PEEK, con el fin de reducir el desgaste del flanco y mantener la integridad del filo. Velocidades de corte más bajas, avances controlados y una inspección frecuente de la herramienta son importantes para evitar vibraciones, delaminación en los bordes y una calidad superficial inconsistente a medida que la herramienta se desgasta.

Debido al alto contenido de fibra, el GF30 PEEK se beneficia enormemente del recocido previo al mecanizado para minimizar las tensiones internas y mejorar la resistencia a la fisuración bajo cargas mecánicas o térmicas. Para piezas de precisión, un recocido adicional después del desbaste puede estabilizar aún más el material antes de las operaciones finales de acabado en el mecanizado CNC de PEEK.

Mecanizado de MOD PEEK (grados modificados)

MOD PEEK se refiere generalmente a formulaciones modificadas de PEEK que pueden estar cargadas o compuestas con lubricantes, pigmentos u otros aditivos para ajustar propiedades como la fricción, el comportamiento eléctrico o el rendimiento de procesado. Las modificaciones típicas buscan mejorar la resistencia al desgaste, reducir la fricción o facilitar el mecanizado, manteniendo la resistencia mecánica y la resistencia térmica básicas del PEEK estándar.

Los parámetros de mecanizado para MOD PEEK dependen en gran medida de la formulación específica: los grados autolubricantes pueden mecanizarse de forma más suave, mientras que las variantes fuertemente cargadas pueden comportarse de manera similar al CF30 o GF30 PEEK en términos de abrasividad y formación de viruta. La selección de herramientas debe seguir las recomendaciones específicas del proveedor del material, pero en general es seguro comenzar con herramientas de carburo o diamante, avances y velocidades conservadores, y luego optimizar según el acabado superficial y el desgaste de la herramienta obtenidos.

Dado que algunos PEEK modificados están diseñados para una mayor estabilidad dimensional, pueden ser algo menos sensibles a las tensiones residuales; aun así, el recocido sigue siendo recomendable para piezas con tolerancias críticas o secciones gruesas. Siempre debe confirmarse el perfil de temperatura y el tiempo de recocido recomendados en la ficha técnica del material, ya que los aditivos pueden modificar el ciclo térmico óptimo.

Consejos prácticos y precauciones de mecanizado

Utilice herramientas afiladas y geometrías con ángulo de ataque positivo para reducir las fuerzas de corte, evitar el embadurnado y lograr superficies de alta calidad en el mecanizado de plástico PEEK.
Controle el calor mediante velocidades de corte adecuadas, avances moderados, profundidades de corte mínimas y una refrigeración o soplado de aire eficaz para evitar la degradación térmica y la deformación.