Um orçamento de protótipo CNC não é um cálculo único — é a soma de quatro componentes de custo que variam independentemente, cada um dos quais responde de maneira diferente às mudanças no projeto, no material, na quantidade e nas especificações de acabamento. Um engenheiro que troca o material de alumínio por aço inoxidável, adiciona dois furos com tolerância estreita e reduz a quantidade de 10 para 3 pode ver o preço por unidade triplicar sem entender exatamente o motivo.
Este guia detalha cada componente de custo em suas partes constituintes, mostra como elas interagem e apresenta as decisões específicas de projeto e fornecimento que as controlam. O objetivo é passar de uma postura passiva de receber cotações para uma abordagem ativa de planejar o custo do seu protótipo antes do envio da solicitação de cotação (RFQ).
A fórmula de cálculo do custo de prototipagem CNC
Todo Usinagem CNC A cotação, independentemente do fornecedor ou da plataforma, é uma estimativa da mesma fórmula subjacente:
Custo total da peça = Custo do material + (Tempo de usinagem × Taxa horária da máquina) + Custo de preparação + Custo de pós-processamento
Compreender cada termo — não apenas o que ele significa, mas também como ele varia — é a base prática do controle de custos do CNC.
Componente 1: Custo dos materiais
O custo do material abrange a matéria-prima adquirida para a produção da peça. Ele é determinado por dois fatores que os engenheiros costumam subestimar: o preço de mercado da matéria-prima e a relação “buy-to-fly” — a proporção do lingote adquirido que se transforma em peça acabada em comparação com as limalhas recolhidas do chão.
Um suporte simples usinado a partir de um bloco de alumínio de 100 mm × 100 mm × 50 mm, em que a peça acabada pesa 200 g e o bloco original pesa 1.200 g, apresenta uma relação “buy-to-fly” de aproximadamente 6:1. Para cada grama que sai como peça, são comprados seis gramas de alumínio. Multiplique essa relação por um material como o titânio, com custo de $80–120/kg, em comparação com o alumínio, que custa $4–8/kg, e o custo do material se torna o item dominante antes mesmo de o eixo começar a girar.
Índice de Custo de Materiais por Materiais Comuns para CNC
| Material | Índice de usinabilidade | Preço Bruto Relativo | Impacto típico do modelo “Buy-to-Fly” |
|---|---|---|---|
| Alumínio 6061 | 100% | 1.0× | Baixo — máquinas rápidas, baixo custo de refugo |
| Alumínio 7075 | 80% | 1.8× | Baixa-Média — mais forte, um pouco mais lenta |
| Latão C360 | 130% | 2.5× | Baixo — corte mais rápido, alto custo de matéria-prima |
| Aço macio 1018 | 78% | 0.8× | É necessário papel de gramatura média a alta e espesso |
| Aço inoxidável 304 | 45% | 2.2× | Alto — o corte lento aumenta a mão de obra por kg |
| Aço inoxidável 316 | 38% | 2.8× | Muito alto — prêmio por liga especial |
| Titânio Grau 5 | 22% | 8.0× | Muito alto — corte mais lento, material mais caro |
| POM (Delrin) | 150% | 1.4× | Baixa — plástico mais rápido, cortes limpos |
| PEEK | 60% | 12.0× | Alto — custo do material muito alto, corte lento |
Regra prática: Alumínio 6061 é a linha de base. Cada substituição acima dela nesta tabela aumenta o custo. Muitos protótipos estruturais especificam o 7075 ou o aço inoxidável “por precaução”, quando o 6061 teria desempenho idêntico — um acréscimo de custo desnecessário que se acumula a cada iteração.
Minimização do custo de materiais por meio do alinhamento do tamanho dos lotes de estoque
O material bruto para usinagem CNC é fornecido em tamanhos padrão de barras, chapas e tubos. Uma peça projetada para caber em uma chapa de alumínio padrão de 100 mm × 50 mm × 25 mm custa menos do que uma peça que requer uma chapa de 105 mm × 55 mm × 30 mm — mesmo que a diferença dimensional seja pequena — porque a peça maior obriga o fornecedor a adquirir um lingote de dimensões maiores e a gerar mais refugo.
A comparação das dimensões do envelope da peça acabada com os tamanhos padrão de estoque durante a revisão do projeto é uma otimização de custo zero que gera uma economia rotineira de 5–15% no custo do material.
Componente 2: Tempo de usinagem × Taxa horária da máquina
O tempo de usinagem é, normalmente, o maior componente de custo individual para peças complexas. Ele é determinado pelo comprimento total das trajetórias de usinagem que o programa CNC deve executar, dividido pelas velocidades de avanço que a máquina pode manter, levando em conta o material, o diâmetro da ferramenta e a profundidade de corte. A tarifa por hora da máquina varia de acordo com o tipo de máquina.
Taxas horárias de máquinas por tipo (taxas de mercado de 2026)
| Tipo de máquina | Taxa por hora (USD) | Quando é necessário |
|---|---|---|
| Fresagem em 3 eixos | $35 – $60 | Peças prismáticas padrão, geometria de duas configurações |
| Fresagem de 4 eixos | $60 – $90 | Elementos angulares, padrões radiais sem usinagem em 5 eixos |
| Fresagem em 5 eixos | $100 – $150 | Superfícies orgânicas complexas, multifacetadas em uma única configuração |
| Torneamento CNC (Torno) | $30 – $55 | Peças cilíndricas: eixos, pinos, conexões |
| Eletreroja-corte por fio | $80 – $130 | Aço temperado, perfis 2D complexos, tolerâncias rigorosas |
| Torneamento suíço (peças pequenas) | $70 – $110 | Componentes torneados de alto precisão e pequeno diâmetro |
A principal conclusão é que a escolha da máquina é determinada pela geometria da peça, e não pela preferência de custo. Uma peça com um recurso de recorte acessível apenas por meio do 5º eixo não pode ser cotada em uma máquina de 3 eixos, independentemente do orçamento. O caminho para a redução de custos consiste em reprojetar a geometria para eliminar a necessidade do 5º eixo — e não em pedir ao fornecedor que utilize uma máquina mais barata.
O que aumenta o tempo de usinagem
Complexidade geométrica é o principal fator determinante. Uma placa plana com seis furos é usinada em questão de minutos. A mesma placa com um recesso profundo, paredes finas e um raio de filete que exija o uso de uma fresa esférica operando com profundidade de corte reduzida pode levar 10 vezes mais tempo. Entre as características específicas que aumentam de forma confiável o tempo de usinagem estão:
Cavidades profundas com relação profundidade/largura superior a 3:1 exigem ferramentas de longo alcance operando a uma velocidade reduzida do fuso e um monitoramento rigoroso das vibrações. O tempo de ciclo por unidade de volume removido aumenta substancialmente em comparação com cavidades rasas.
Paredes finas com espessura inferior a 1,0 mm em metal (e 1,5 mm na maioria dos plásticos de engenharia) exigem várias passagens de acabamento leve para evitar vibrações e deflexão. O metal não é removido em uma única passagem agressiva — ele é raspado em várias etapas superficiais, o que multiplica o tempo de ciclo.
Tolerâncias estreitas (da ordem de ±0,01 mm) exigem passadas de acabamento lentas, paradas frequentes para medição e tempo de estabilização térmica entre as operações. Um furo usinado com tolerância geral de ±0,1 mm pode levar 2 minutos; o mesmo furo com tolerância de ±0,01 mm pode levar de 8 a 12 minutos devido aos ciclos de medição e ajuste.
Raios internos fora do padrão obrigam o programador a usar uma fresa esférica menor, operando com taxas de avanço reduzidas. Um raio interno de 3 mm, combinado com uma fresa padrão de 6 mm de diâmetro, funciona com eficiência. Um raio de 2,7 mm exige o uso de uma ferramenta personalizada ou de tamanho inferior ao padrão, com profundidade de corte reduzida.
Dureza e usinabilidade do material defina as velocidades de avanço máximas possíveis. O alumínio 6061 com usinabilidade 100% permite parâmetros de corte agressivos. O aço inoxidável 304 com usinabilidade 45% requer avanços mais lentos, profundidades de corte menores e inspeção mais frequente da ferramenta. Para a mesma complexidade geométrica, um protótipo em aço inoxidável leva aproximadamente o dobro do tempo para ser usinado em comparação com a mesma peça em alumínio — e o custo com desgaste das ferramentas é substancialmente maior.
Componente 3: Custo de instalação — O custo fixo que penaliza os baixos volumes
O custo de preparação abrange tudo o que ocorre antes do corte da primeira peça em bom estado: a programação CAM para gerar o percurso da ferramenta a partir do arquivo CAD, o projeto e a fabricação do dispositivo de fixação da peça, o carregamento da ferramenta e a medição do deslocamento, além da verificação da primeira peça. Essas atividades representam custos baseados no tempo, que são, em grande parte, independentes do número de peças produzidas posteriormente.
Como o custo de preparação se comporta em diferentes quantidades
| Quantidade do pedido | Custo típico de instalação | Custo de preparação por peça | Comentário |
|---|---|---|---|
| 1 (protótipo único) | $200 – $500 | $200 – $500 | Determina o custo unitário |
| 5 unidades | $200 – $500 | $40 – $100 | Ainda significativo |
| 10 unidades | $200 – $500 | $20 – $50 | Tornar-se mais fácil de lidar |
| 50 unidades | $200 – $500 | $4 – $10 | Componente de custo menor |
| 100 unidades | $200 – $500 | $2 – $5 | Insignificante |
Esta tabela mostra por que um único protótipo pode custar $300 para uma peça que custa $35 em um lote de 50. A peça em si — material e usinagem — pode custar $30. Os $270 restantes correspondem à amortização dos custos de preparação, distribuídos por uma peça.
Estratégias para reduzir o impacto dos custos de preparação em volumes baixos
Consolidar as iterações do projeto. Uma equipe de engenharia que solicita três revisões sequenciais de protótipos (V1, depois V2 e, em seguida, V3 como pedidos separados) paga os custos totais de configuração três vezes. Encomendar V1, V2 e V3 simultaneamente — mesmo que apenas a V1 seja necessária imediatamente — permite compartilhar a configuração entre todo o lote e reduz o gasto total. Se a confiança no projeto for alta o suficiente para que a V2 e a V3 sejam prováveis, a encomenda combinada quase sempre custa menos do que encomendas individuais sequenciais.
Projetar para configurações mínimas. Sempre que um operador de máquina desmonta e reposiciona uma peça, inicia-se uma nova configuração. Uma peça que exija quatro configurações (face superior, face inferior, lado esquerdo, lado direito) custa quatro vezes mais por configuração do que uma peça em que todas as características críticas sejam acessíveis a partir de duas faces. Durante a revisão do projeto, pergunte explicitamente: “Essa característica pode ser movida ou reorientada para que fique acessível na mesma configuração que as características adjacentes?” A resposta geralmente é sim.
Padronizar entre as famílias de peças. Se uma equipe de desenvolvimento de produtos usina regularmente carcaças de alumínio semelhantes, a padronização de materiais, tamanhos de material em estoque e padrões de furos comuns entre as variantes permite que os dispositivos de fixação sejam reutilizados entre os pedidos, eliminando a fabricação desses dispositivos como um custo recorrente de preparação.
Componente 4: Custo de pós-processamento e acabamento
O pós-processamento inclui qualquer operação realizada após a peça sair da máquina CNC: rebarbação, jateamento com esferas, anodização, revestimento em pó, pintura, polimento, galvanização, tratamento térmico e inspeção dimensional além da CMM padrão.
Os custos de acabamento variam de acordo com a área de superfície da peça, sua complexidade e o rigor das especificações de acabamento. Um simples jato de esferas em um pequeno suporte de alumínio pode acrescentar $5–15 por peça. Uma anodização dura completa do Tipo III, com áreas mascaradas e especificação de cor em um invólucro complexo, pode adicionar $40–80 por peça. O polimento espelhado com mão de obra manual em uma superfície grande acrescenta horas de trabalho que podem exceder o custo de usinagem em geometrias simples.
Custo de acabamento por tipo de operação
| Concluir a operação | Custo relativo Adicionar | Quando for necessário |
|---|---|---|
| Conforme usinado (apenas rebarbação) | Linha de base (0) | Peças internas/não visíveis, protótipos funcionais |
| Jateamento com esferas | Baixo (+$5–20) | Aparência fosca uniforme, que disfarça as marcas das ferramentas |
| Anodização Tipo II (transparente/colorida) | Médio (+$15–40) | Proteção contra a corrosão do alumínio, aparência |
| Anodização Tipo III (revestimento rígido) | Médio-alto (+$25–60) | Resistência ao desgaste, necessidade de uma superfície mais dura |
| Revestimento em pó | Médio (+$20–50) | Cor, resistência à corrosão, revestimento espesso |
| Níquel químico | Alto (+$30–70) | Dureza uniforme e resistência à corrosão no aço |
| Polimento (manual) | Alto (+$30–100+) | Superfícies cosméticas Classe A, acabamento com qualidade de molde |
| Relatório completo de inspeção por CMM | Médio (+$20–60) | Documentação de controle de qualidade, setores regulamentados |
| Documentação PPAP / FAI | Alto (+$100–300) | Cadeias de suprimentos dos setores automotivo, aeroespacial e médico |
A estratégia mais eficaz para reduzir os custos de acabamento é a disciplina nas especificações. Cada especificação de acabamento em um desenho deve ser justificada por um requisito funcional. Especificar anodização dura em um suporte interno que nunca fica à vista e não suporta carga de desgaste aumenta o custo sem trazer nenhum benefício funcional. Especificar jateamento com esferas em todas as superfícies, quando apenas a superfície externa estética é visível ao cliente, oculta desnecessariamente as características internas. Aplicar uma inspeção rigorosa por CMM a todas as características, quando apenas dois furos de rolamento exigem precisão, é um exagero na inspeção.
Uma revisão de desenhos que pergunte “Essa especificação de acabamento tem justificativa funcional?” em cada nota identificará de forma consistente custos de acabamento que podem ser reduzidos.
Preços reais: como o custo unitário varia de acordo com o volume
A tabela a seguir ilustra como o custo unitário se comporta em um suporte representativo de alumínio usinado por CNC (complexidade moderada, acabamento por jateamento com esferas, tolerância geral de ±0,05 mm):
| Quantidade | Custo unitário aproximado (USD) | Composição de custos |
|---|---|---|
| 1 | $180 – $250 | ~60% de configuração, ~25% de usinagem, ~15% de material |
| 5 | $80 – $110 | ~40%: amortização da configuração, ~40%: usinagem, ~20%: material |
| 10 | $50 – $70 | ~25% amortização da configuração, ~50% usinagem, ~25% material |
| 25 | $38 – $50 | ~15% de amortização da configuração, ~55% de usinagem, ~30% de material |
| 50 | $30 – $42 | ~8% amortização de configuração, ~60% usinagem, ~32% material |
| 100 | $25 – $35 | ~4% amortização de configuração, ~62% usinagem, ~34% material |
Dois padrões importantes se destacam a partir desses dados. Primeiro, a redução mais acentuada de custo ocorre na transição de 1 para 25 unidades — passar do protótipo para um lote pequeno reduz o custo unitário em 70–80% para a maioria das peças padrão. Em segundo lugar, acima de 100 unidades, a redução marginal de custo por unidade adicional torna-se menor, já que a amortização da configuração é insignificante e o tempo de usinagem por unidade é determinado pela geometria.
8 estratégias de DFM que reduzem o custo de protótipos CNC
O Design para Fabricabilidade (DFM) é a prática de tomar decisões de projeto que reduzam o custo de fabricação sem comprometer o desempenho funcional. Para protótipos CNC, as oito estratégias a seguir proporcionam consistentemente a maior redução de custo por unidade de esforço de projeto.
Estratégia 1: Projetar raios internos que correspondam aos tamanhos padrão das fresas de ponta
O custo evitável mais comum no projeto de protótipos CNC são os raios internos fora do padrão. Quando o raio interno de um cavidade é especificado em 2,7 mm, o programador deve usar uma fresa de ponta de 5,4 mm ou menor — um tamanho que pode exigir encomenda especial (prazo de entrega de 5 a 7 dias, custo adicional) e opera com taxas de avanço reduzidas devido ao diâmetro menor da ferramenta. Projetar raios internos para se adequarem aos tamanhos padrão das fresas (raios de 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 8 mm e 10 mm = fresas padrão com diâmetros de 6 mm, 8 mm, 10 mm, 12 mm, 16 mm e 20 mm) elimina totalmente esse custo adicional.
Estratégia 2: Aumentar os raios internos dos cavidades para reduzir o tempo de ciclo
Além de se adequar aos tamanhos padrão das ferramentas, aumentar o raio interno mínimo de um cavidade reduz diretamente o tempo de usinagem. Um raio maior permite o uso de uma fresa de diâmetro maior, que remove material mais rapidamente em taxas de avanço mais altas. Um cavete com raio interno mínimo de 6 mm é usinado mais rapidamente do que o mesmo cavete com raio mínimo de 3 mm — não porque a geometria seja mais simples, mas porque a ferramenta maior remove o material com mais eficiência.
Estratégia 3: Evitar elementos com espessura de parede inferior a 1 mm em metal
Paredes finas com menos de 1,0 mm em metal (é possível atingir um mínimo de 0,8 mm, mas o custo é elevado) exigem várias passagens leves de acabamento para evitar a deflexão por vibração. A parede se flexiona afastando-se da ferramenta durante o corte, a menos que as taxas de avanço sejam reduzidas a um ponto em que as forças de corte fiquem abaixo do limiar de rigidez da parede. Paredes entre 1,5 mm e 3 mm são usinadas com eficiência em equipamentos padrão de 3 eixos. Paredes com espessura inferior a 1 mm exigem ferramentas e programação especializadas, o que aumenta tanto o tempo de usinagem quanto o risco de desperdício.
Estratégia 4: Aplicar tolerâncias de forma seletiva — apenas onde a função assim o exigir
A tolerância mais cara em um desenho é uma tolerância estreita especificada em uma superfície não funcional. Um furo especificado em ±0,01 mm que existe apenas para passar um cabo — e não para suportar uma carga ou encaixar-se em um eixo — gera custos de usinagem de precisão sem trazer nenhum retorno de engenharia.
Antes de definir cada tolerância, pergunte-se: essa superfície entra em contato físico com um componente de acoplamento, suporta uma carga mecânica ou exige precisão para a montagem? Se a resposta for não, a tolerância deve seguir o padrão da oficina (normalmente a norma ISO 2768-m para usinagem geral, equivalente a ±0,1 mm na maioria dos elementos). Reserve ±0,02 mm e tolerâncias mais restritas apenas para assentos de rolamentos, interfaces de encaixe por pressão, pontos de articulação de precisão e superfícies de contato em que o alinhamento é fundamental.
Estratégia 5: Definir o acabamento da superfície de acordo com a necessidade funcional, e não com a preferência estética
Ra 1,6 µm (uma superfície usinada com acabamento padrão) é adequado para a grande maioria das funções de protótipos CNC. Ra 0,8 µm requer uma passagem adicional de acabamento. Ra 0,4 µm requer várias passagens com profundidade de corte reduzida. Ra 0,2 µm e valores inferiores exigem polimento manual — uma operação que envolve trabalho manual e custa mais do que a usinagem para a maioria dos tamanhos de peças.
Especificar um Ra de 0,8 µm ou melhor em todas as superfícies de um protótipo funcional que não tenha vedação, contato deslizante ou requisitos estéticos representa um desperdício de dinheiro com operações de acabamento que não trazem nenhum benefício de engenharia.
Estratégia 6: Converter recursos com múltiplas configurações em geometria com configuração única, sempre que possível
Analise cada peça em busca de elementos que exijam uma configuração separada (reposicionamento da peça). Entre os elementos que geralmente se prestam a um redesenho estão: furos rosqueados na face inferior de uma peça que poderiam ser convertidos em furos passantes acessíveis pela parte superior; características laterais que poderiam ser reposicionadas para faces adjacentes já incluídas no programa de usinagem; e características angulares que exigem uma configuração inclinada e poderiam ser redesenhadas como características verticais com um chanfro.
Cada configuração eliminada reduz tanto o custo de configuração quanto o acúmulo de erros geométricos decorrente do reposicionamento — um benefício duplo.
Estratégia 7: Utilizar furos passantes em vez de furos cegos, sempre que a função permitir
Os furos cegos exigem que o programador planeje uma folga para a evacuação das limalhas, adicione ciclos de perfuração por toques e, frequentemente, exijam uma passagem de acabamento para obter superfícies inferiores limpas. Os furos passantes são perfurados mais rapidamente, permitem a livre evacuação de cavacos e não exigem acabamento no fundo. Quando a função permitir — furos para passagem de cabos, furos para redução de peso, aberturas não estruturais —, a especificação de furos passantes em vez de furos cegos reduz significativamente o tempo de ciclo.
Estratégia 8: Agrupar as iterações do protótipo sempre que possível
Se a avaliação técnica indicar que é provável que haja duas ou três variantes de projeto antes da aprovação de um protótipo, considere solicitar todas as variantes simultaneamente, em vez de sequencialmente. O fornecedor distribui um único conjunto de custos de preparação por toda a encomenda combinada, normalmente a um custo de 1,2 a 1,5 vezes o valor de uma única variante, em vez de 2 a 3 vezes no caso de encomendas sequenciais. O prazo de entrega também é consolidado — uma única entrega em vez de três.
Lista de verificação pré-cotação: antes de enviar sua solicitação de cotação
Analisar esta lista de verificação antes de enviar uma solicitação de cotação (RFQ) para um protótipo CNC ajudará a evitar as causas mais comuns de excedentes orçamentários:
Material:
- O material especificado atende ao nível mínimo de desempenho exigido para esta fase de protótipo?
- O envelope da peça cabe em um tamanho padrão de estoque?
- A relação custo-benefício foi levada em consideração no caso de materiais caros?
Geometria:
- Todos os raios internos são especificados de forma a corresponder aos tamanhos padrão das fresas de ponta?
- As espessuras das paredes do metal são superiores a 1,0 mm (preferencialmente 1,5 mm)?
- É possível usinar todas as características críticas em duas configurações ou menos?
- É necessário que os bolsões sejam profundos (relação profundidade/largura > 3:1), ou é possível reduzir a profundidade?
Tolerâncias:
- As tolerâncias estreitas (±0,02 mm ou melhores) se limitam apenas às superfícies de interface funcional?
- As superfícies não funcionais seguem, por padrão, a norma ISO 2768-m ou uma tolerância geral equivalente?
Acabamento:
- Cada especificação de acabamento possui uma justificativa funcional documentada?
- Os requisitos de acabamento se limitam às superfícies visíveis, sujeitas a desgaste ou de vedação?
- O nível de inspeção (padrão x CMM completo x PPAP) está alinhado com os requisitos reais de qualidade?
Quantidade:
- A quantidade de equilíbrio para a precificação por lote em comparação com a precificação por unidade já foi calculada?
- Será que várias variantes de projeto estão sendo encomendadas sequencialmente, quando o agrupamento simultâneo em lotes permitiria economizar custos?
Perguntas frequentes
Como posso estimar o custo da usinagem CNC antes de solicitar um orçamento? Utilize a fórmula de quatro componentes: Custo do material + (Tempo de usinagem × Taxa horária) + Custo de preparação + Custo de acabamento. Para uma estimativa aproximada, comece com o peso do material × custo do material por kg, some $35–60/h × horas estimadas de usinagem para trabalhos em 3 eixos, some $200–400 para a preparação de um pedido de protótipo e some os custos de acabamento com base nas operações específicas necessárias. Essa estimativa ficará dentro de uma variação de 20–40% em relação a um orçamento formal para geometrias padrão, o que é suficiente para o planejamento orçamentário inicial.
Por que meu protótipo em CNC custa tanto mais por peça do que um lote de 50? O fator dominante é o custo de preparação. A programação CAM, a montagem do dispositivo de fixação e a verificação do primeiro artigo são custos fixos que não variam com a quantidade. Em um protótipo único, o custo total de preparação é absorvido por uma única peça. Em um lote de 50 peças, o mesmo custo de preparação é dividido entre 50 peças, reduzindo sua contribuição por unidade em 50 vezes. O custo de usinagem e de material por peça costuma ser semelhante entre uma peça única e um lote pequeno — é a amortização do custo de preparação que gera a diferença de preço.
A mudança do alumínio para o aço inoxidável dobra o custo do CNC? Isso normalmente aumenta o custo em 2 a 3 vezes para geometrias semelhantes. O aço inoxidável apresenta uma usinabilidade de aproximadamente 45% em relação à do alumínio, o que significa que o tempo de ciclo praticamente dobra para a mesma peça. Além disso, o desgaste das ferramentas para aço inoxidável é maior, aumentando o custo das ferramentas por peça. A matéria-prima também é de 2 a 3 vezes mais cara por kg. Combinados, esses fatores resultam em um aumento de 2 a 3 vezes no custo total em comparação com o alumínio para geometrias típicas de protótipos.
A partir de que quantidade o preço por peça deixa de cair significativamente? A redução mais acentuada no preço ocorre na faixa de 1 a 25 unidades, onde a amortização do custo de configuração é o fator dominante. De 25 a 100 unidades, a redução continua, mas em um ritmo mais lento. Acima de 100–200 unidades, o custo de instalação por peça é insignificante e uma redução adicional de preço requer mudanças na eficiência da usinagem, no custo do material ou na estratégia de ferramentas. Em volumes elevados (1.000+), a viabilidade econômica se inclina para a moldagem por injeção ou fundição para peças plásticas e de metal fundido sob pressão.
A usinagem em 5 eixos sempre custa mais do que a usinagem em 3 eixos? A taxa horária para máquinas de 5 eixos é mais alta ($100–150/h contra $35–60/h para máquinas de 3 eixos). No entanto, o custo total depende da geometria da peça. Uma peça que exija quatro configurações de 3 eixos pode custar mais no total do que a mesma peça produzida em uma única configuração de 5 eixos, pois cada configuração adicional aumenta tanto o custo de configuração quanto o erro de reposicionamento. Para peças que realmente exigem a capacidade de 5 eixos, o custo costuma ser menor do que na produção com múltiplas configurações de 3 eixos.
Qual é o metal mais barato que pode ser usinado por CNC para a criação de protótipos? O aço macio 1018 apresenta o menor custo de matéria-prima (aproximadamente 0,8 vezes o do alumínio, segundo o índice de preços relativo), mas sua usinabilidade é inferior à do alumínio e sua densidade é três vezes maior, o que significa que, para um determinado volume de peça, é necessário o triplo do peso do material bruto. Para a maioria das aplicações de protótipos em que o peso não é uma restrição, o aço 1018 é competitivo em termos de custo em relação ao alumínio em geometrias simples. Para peças com altas taxas de remoção de material (formas complexas usinadas a partir de grandes tarugos), o alumínio 6061 normalmente apresenta um custo total menor, pois o tempo de usinagem é mais curto.
Em que medida o acabamento da superfície afeta o custo de um protótipo CNC? Para acabamentos simples, o impacto é moderado: o jateamento com esferas acrescenta $5–20, e a anodização padrão acrescenta $15–40. Para acabamentos avançados, o impacto pode ser substancial: a anodização dura acrescenta $25–60, e o polimento manual até Ra 0,2 µm pode acrescentar $50–150+, dependendo do tamanho da peça. Peças usinadas em bruto (apenas com remoção de rebarbas) são a opção de menor custo e são adequadas para a maioria das aplicações de protótipos funcionais que não apresentam requisitos estéticos, de desgaste ou de resistência à corrosão.
