Cómo calcular la rigidez mediante las propiedades de los materiales

¿Qué es la rigidez?

Rigidez es cuánto cuesta una cosa curvas cuando lo empujas. Si algo es muy rígidono se doblará mucho. Si no es rígido, se doblará mucho.

En Mecanizado IstarAyudamos a fabricar piezas que deben ser muy rígidas para muchos usos. Sabemos elegir el material adecuado para que sus piezas sean resistentes.

Por qué es importante la rigidez

Partes rígidas:

• No se doblan cuando se utilizan
• Mantienen su forma
• Siempre funciona bien
• Durar más
• No romper

Palabras clave

• Módulo de Young: Número que indica la rigidez de un material
• Momento de inercia: Cómo la forma ayuda a dar rigidez a algo
• Desviación: Cuánto se dobla algo
• Anisótropo: Cosas que son más rígidas en un sentido que en otro

Los materiales y su rigidez

Veamos la rigidez de los distintos materiales:

En Mecanizado CNC de aluminio de Istar Machining shop, utilizamos el mejor aluminio para todas sus necesidades.

Ejemplos reales

He aquí algunas formas en que las grandes empresas utilizaron materiales rígidos:

1. Avión Boeing 787: Usado fibra de carbono para el cuerpo y consiguió 20% más rigidez que con aluminio
2. Coches Tesla: Hecho grandes partes de una sola pieza de aluminio para que sea 30% más rígido
3. Piezas de piernas y brazos para personas: Usado titanio con formas especiales para ser tan rígidos como los huesos (10-30 GPa)

Cómo ayuda la forma a la rigidez

La forma de la pieza puede hacerla más rígida aunque se utilice la misma cantidad de material.

Esto es muy importante para Fresado CNC en Mecanizado Istar.

Matemáticas para la rigidez

Cuánto se dobla una pieza = (Fuerza × Longitud³) ÷ (3 × Módulo de Young × Momento de inercia)

Es decir:

• Las piezas más largas se doblan más
• Los materiales más rígidos se doblan menos
• Las mejores formas se doblan menos

Las mejores formas para la rigidez

Nuestra mecanizado de precisión CNC equipo de Mecanizado Istar puede hacer estas formas por ti.

Consejos para fabricar piezas más rígidas

1. Elija el material adecuado

Para piezas muy rígidas y ligeras:

• Fibra de carbono
• Titanio

Para piezas rígidas y de menor coste:

• Acero
• Aluminio

Para piezas que no necesitan mucha rigidez:

• Plásticos
• Madera

2. Utilizar Smart Shapes

• Hueco es mejor que sólido
• Vigas en I son muy buenos
• Costillas y fuelles ayuda mucho
• Más altura = más rigidez

Nuestra Mecanizado en 5 ejes puede realizar incluso las formas rígidas más complejas.

3. Cuidado con los puntos débiles

• Las esquinas afiladas debilitan las piezas 40-60%
• Utilice esquinas redondeadas
• Visite cambios suaves en grosor
• Añadir más material donde las fuerzas golpean

Pruebe su diseño rígido

Debes asegurarte de que tu diseño es lo suficientemente rígido:

1. Pruebas informáticas: Utilice programas para ver si su pieza se doblará demasiado
2. Pruebas reales: Haz la pieza y empújala para ver si se dobla
3. Normas: Siga normas como la ISO 527 para realizar las pruebas correctamente

En Mecanizado IstarPodemos ayudarle a probar sus piezas para asegurarnos de que son lo suficientemente rígidas.

Nuevas formas de fabricar piezas rígidas

Impresión 3D con patrones en el interior

• Puede ser 70% tan rígido como las piezas macizas
• Pesa 50% menos
• Ahorra material y dinero

Materiales mixtos

• Utilizar material rígido sólo donde sea necesario
• Ahorro de peso y costes
• Obtenga lo mejor de ambos materiales

Nuestra Mecanizado de prototipos CNC puede ayudarle a probar estas nuevas ideas.

Ejemplos por sector

Coches

• Necesita muelles con una rigidez de 139 N/mm
• Utilice muelles helicoidales de acero (257 N/mm)
• Añadir barras estabilizadoras (17 Nm/deg)

Aviones

• Necesita piezas muy ligeras y rígidas
• Utilizar fibra de carbono
• Ahorra peso pero mantiene la rigidez

Médico

• Necesitan piezas rígidas como huesos
• Utilizar titanio con formas especiales
• No debe romperse dentro de la gente

Cómo diseñar su pieza rígida

1. Piense en las fuerzas: ¿Hacia dónde se empujará? ¿Con qué intensidad?
2. Elija su material: Utiliza la tabla anterior como ayuda
3. Elija una buena forma: Lo hueco es mejor que lo sólido
4. Comprobar los puntos débiles: Redondea todas las esquinas
5. Pruebe su diseño: Utilizar ordenadores antes de fabricarlo
6. Hacer una pieza de prueba: A ver si funciona como quieres
7. Hacer la parte final: Ahora puedes hacer muchos

Por qué elegir Istar Machining para piezas rígidas

En Mecanizado Istarsabemos cómo fabricar piezas que lo sean:

• Muy rígido
• El peso adecuado
• El coste correcto
• Hecho rápido
• Hecho bien

Nuestra mecanizado CNC de titanio y mecanizado CNC de acero están listos para ayudarle con su próxima pieza rígida.

Resumen

Hacer piezas rígidas significa:

1. Elija materiales con un módulo de Young elevado
2. Utiliza formas inteligentes como tubos huecos
3. Cuidado con los puntos débiles
4. Pruebe su diseño

Con la ayuda de Mecanizado IstarSus piezas serán tan rígidas como sea necesario.