La fundición a la cera perdida es un proceso de metal de precisión que permite fabricar componentes complejos con tolerancias estrictas y excelentes acabados superficiales. Se utiliza en los sectores aeroespacial, automotriz, médico, industrial y energético.
Comprender cómo se calculan los precios de la fundición a la cera perdida ayuda a ingenieros y profesionales de compras a optimizar diseños, prever costos y tomar decisiones informadas al elegir proveedores.
Componentes principales del costo de la fundición a la cera perdida
El precio de la fundición a la cera perdida se compone de múltiples elementos de costo. Cada componente contribuye al costo total por pieza.
Los principales componentes del costo incluyen:
- Costo de herramientas y patrones
- Costo del material
- Costo de producción y mano de obra
- Costos generales
- Costo de acabado e inspección
A continuación, exploramos cada componente en profundidad, incluidos datos de precios específicos cuando sea relevante.
1. Costo de herramientas y patrones
El costo de herramientas y patrones se refiere a la inversión necesaria para producir los patrones de cera y las herramientas asociadas que se utilizarán para fabricar los moldes de fundición. Las herramientas suelen ser el costo fijo más alto en fundición y normalmente se amortiza según el volumen de producción.
Herramientas para patrones de cera
Los patrones de cera se pueden realizar utilizando:
- Matrices de metal:Adecuado para grandes volúmenes
- Herramientas para fabricación aditiva (cera o polímero impreso en 3D):Adecuado para tiradas de bajo volumen o prototipos.
Desglose del costo de las herramientas
| Tipo de herramienta | Rango de costo típico (USD) |
| Molde de cera de una sola cavidad | $600–$2,500 |
| Molde de cera multicavidad | $2,000–$12,000 |
| Herramientas de prototipos (patrones aditivos/impresos) | $250–$2,000 |
| Acabado de herramientas o tratamientos de extra durabilidad | $500–$5,000 |
Por lo general, las matrices multicavidad son más rentables para volúmenes más grandes, mientras que las herramientas de prototipos son una inversión menor para la validación del diseño inicial.
Impacto del volumen de producción en la amortización de herramientas
El costo de las herramientas generalmente se distribuye entre el volumen de producción total esperado:
| Volumen de producción | Costo de herramientas por pieza (ejemplo) |
| 1.000 unidades | $3.00 – $12.00 |
| 5.000 unidades | $0,60 – $2,40 |
| 10.000 unidades | $0.30 – $1.20 |
| 50.000 unidades | $0.06 – $0.24 |
Cuanto más piezas se produzcan, menor será la contribución del coste de herramientas por unidad.
2. Costo del material
El costo del material incluye la aleación cruda utilizada para producir la pieza fundida y los materiales consumibles como cera y materiales refractarios para la carcasa.
Niveles de precios de las aleaciones
Los diferentes materiales varían significativamente en precio:
| Categoría de material | Costo relativo | Precio aproximado del material por libra (USD) |
| Acero carbono | Bajo | $1.50 – $2.50 |
| Acero inoxidable | Moderado | $2.50 – $4.50 |
| Aleación de aluminio | Moderado | $2.00 – $3.50 |
| aleación de níquel | Alto | $15.00 – $40.00 |
| Aleación de cobalto | Muy alto | $25.00 – $60.00 |
| Titanio | Muy alto | $20.00 – $50.00 |
El costo del material suele ser la variable más importante en el precio total por pieza. La elección de la aleación no solo determina el precio de la materia prima, sino que también afecta el consumo de energía del horno, la compatibilidad de la carcasa y el rendimiento.
Rendimiento y desperdicio de materiales
El coste efectivo del material también tiene en cuenta:
- Pérdida de rendimiento debido a compuertas, estolones y bebederos
- Retirada de chatarra
- Refusión o reutilización del material sobrante
Un buen diseño de compuerta y un mínimo de desperdicio ayudan a reducir el costo de material por pieza.
3. Costo de producción y mano de obra
Los costos de producción y mano de obra incluyen todos los pasos necesarios para convertir la materia prima y los patrones en piezas fundidas terminadas, incluidos:
- Inyección y montaje de cera
- Construcción y secado de conchas
- Desparafinado y vertido de metales
- Extracción de la carcasa y limpieza inicial
- Manipulación y puesta en escena
La intensidad del trabajo varía según el tamaño de la pieza, la complejidad y la automatización.
Desglose típico del costo de producción
| Escenario | Intensidad laboral | Impacto estimado del costo por pieza (USD) |
| Ensamblaje de cera | Medio | $0.30 – $0.70 |
| Construcción de conchas y secado | Alto | $0.50 – $1.20 |
| Vertido y enfriamiento | Medio | $0.40 – $0.90 |
| Extracción y limpieza de conchas | Alto | $0.50 – $1.50 |
Estos costos varían según la automatización y las tarifas laborales regionales. Las instalaciones con automatización avanzada pueden reducir los costos laborales, pero suelen implicar mayores gastos de capital.
4. Costos generales
Los costos generales incluyen los gastos indirectos asignados a la producción, tales como:
- Servicios públicos (electricidad, gas, agua)
- Costos de las instalaciones (alquiler, seguridad, depreciación de equipos)
- Cumplimiento ambiental y de seguridad
- Sistemas de calidad
- Consumibles no asociados a una pieza específica
Los gastos generales a menudo se asignan por hora o por pieza, dependiendo de las prácticas contables de las instalaciones.
5. Costo de acabado e inspección
Una vez que las piezas fundidas se separan de sus carcasas, muchas requieren acabado y controles de calidad. Estas operaciones pueden resultar costosas cuando la precisión es crucial.
Ejemplos de costos de acabado e inspección
| Operación | Costo típico por pieza (USD) |
| Tratamiento térmico | $0.50 – $3.00 |
| Retirada de la puerta/elevador | $0.30 – $1.50 |
| Esmerilado/pulido | $0.50 – $2.50 |
| Mecanizado | $1.00 – $6.00 |
| Inspección dimensional | $0.80 – $3.00 |
| Pruebas no destructivas | $2.00 – $10.00 |
Las piezas aeroespaciales o médicas pueden requerir regímenes de inspección exhaustivos, lo que aumenta significativamente el precio general.
Cómo estimar el precio de la fundición a la cera perdida
Para estimar el precio de fundición de inversión de una pieza, todos los componentes del costo deben sumarse y dividirse adecuadamente en función del volumen de producción.
Ejemplo de estimación de costos
Supuestos:
- Material: acero inoxidable 316
- Peso de la pieza: 0,6 lb
- Volumen de producción: 10.000 unidades
- Mecanizado moderado
- Inspección estándar
Costos estimados por pieza:
| Categoría de costo | Monto (USD) |
| Amortización de herramientas | $0.80 |
| Material | $3.00 |
| Producción y trabajo | $3.20 |
| Arriba | $1.50 |
| Acabado e inspección | $2.50 |
| Precio total estimado | $11.00 |
Este ejemplo demuestra cómo los costos individuales de cada pieza contribuyen al precio final estimado de aproximadamente $11 por pieza.
El diseño de piezas y su impacto en el coste
La geometría y la complejidad de la pieza influyen directamente en el coste de la fundición de inversión:
Factores de complejidad que aumentan el costo
- Paredes delgadas o secciones estrechas
- Características internas profundas
- Gran superficie que requiere un acabado liso
- Múltiples radios y socavados
- Conjuntos integrados que requieren una compuerta especial
Simplificar los diseños sin comprometer la función de las piezas puede reducir la dificultad del herramental y el costo de mano de obra.
Volumen de producción y costo unitario
Una de las variables más importantes que influyen en el costo unitario es el volumen de producción, particularmente al amortizar herramientas.
Volumen de producción vs. precio
| Volumen (Unidades) | Herramientas por pieza | Rango de precios estimado (USD) |
| 1.000 | $8.00 | $18–$25 |
| 5.000 | $1.60 | $12–$20 |
| 10.000 | $0.80 | $10–$15 |
| 50.000 | $0.16 | $8–$12 |
Los mayores volúmenes de producción reducen el impacto de los costos de herramientas y mejoran la economía unitaria.
Selección de materiales e impacto en el precio
La elección del material no sólo afecta el costo de la materia prima, sino también el manejo del proceso, el tiempo del horno y la inspección.
Comparación de costos de materiales
| Material | Costo por libra (USD) | Impacto en el precio |
| Acero carbono | $1.50 – $2.50 | Más bajo |
| Acero inoxidable | $2.50 – $4.50 | Moderado |
| aleación de níquel | $15.00 – $40.00 | Alto |
| aleación de cobalto | $25.00 – $60.00 | Muy alto |
| Titanio | $20.00 – $50.00 | Muy alto |
Cambiar a un material equivalente pero menos costoso, cuando sea posible, puede reducir el precio total de la fundición.
Diferencias regionales en el precio de fundición
El costo de la fundición varía significativamente según la región debido a las tarifas laborales, los costos de cumplimiento y la infraestructura local.
Perfil de costos regionales
| Región | Influencia típica del costo |
| América del norte | Mayor mano de obra y gastos generales |
| Europa Occidental | Altos costos de cumplimiento y mano de obra |
| Asia Oriental | Tarifas competitivas de herramientas y mano de obra |
| Europa Oriental | Costo laboral moderado, mano de obra calificada |
El abastecimiento global puede optimizar los costos, pero también agrega consideraciones como la logística y el control de calidad.
2 tipos comunes de precios de fundición a la cera perdida
Los diferentes procesos de fundición a la cera perdida pueden afectar el precio debido a los materiales utilizados, los tipos de refractarios y la preparación del molde.
Fundición a la cera perdida con sol de sílice
Sílice En la fundición de inversión con sol de sílice, la capa refractaria está unida con sol de sílice.
Este método proporciona:
- Acabado superficial superior
- Buena precisión dimensional
- Capacidad de tolerar altas temperaturas
Rango de precios típico:
| Volumen de producción | Precio típico por pieza (USD) |
| 500 unidades | $25–$40 |
| 2.000 unidades | $15–$25 |
| 10.000 unidades | $10–$16 |
La fundición en sol de sílice se elige a menudo para piezas de alta precisión con superficies complejas que requieren un acabado mínimo.
Fundición a la cera perdida con silicato de sodio
La fundición a la cera perdida con vidrio soluble utiliza un aglutinante de silicato de sodio y, por lo general, es más económica que los sistemas de sol de sílice. Ofrece:
- Menor costo de material
- Calidad de superficie adecuada para aplicaciones menos exigentes
- Buen control dimensional para especificaciones moderadas
Rango de precios típico:
| Volumen de producción | Precio típico por pieza (USD) |
| 500 unidades | $20–$30 |
| 2.000 unidades | $12–$20 |
| 10.000 unidades | $8–$14 |
La fundición de vidrio de agua se elige a menudo cuando el coste es un factor más importante que el acabado superficial ultrafino.