Extrusiones de aluminio personalizadas: más asequibles de lo que piensa

Este ensamblaje de extrusión, utilizado para un larguero de escalera flotante, es un diseño modular que incluye dos extrusiones personalizadas hechas de aluminio 6005A. Los ensambles de ajuste deslizante de tres piezas se conectan a canales diseñados específicamente que se unen sin necesidad de fabricación. Foto cortesía de Almag Aluminium Inc., Brampton, ON Canadá.

Si bien el acero es un material de elección en muchas industrias, incluida la construcción, el aluminio tiene mucho que ofrecer. Conocido por su peso, resistencia, durabilidad, resistencia a la corrosión, bajo mantenimiento y opciones de acabado, el aluminio puede ayudar a un diseñador de productos o arquitecto a llegar a destinos que el acero no puede alcanzar. Como uno de los materiales industriales más reciclados, también hace una contribución sustancial a los esfuerzos de sostenibilidad.

Los componentes de aluminio extruido son adecuados para su uso en marcos de puertas, ventanas, muros cortina, marquesinas, parasoles, accesorios de iluminación y sistemas de pasamanos, y aunque el aluminio está fácilmente disponible en muchos perfiles estándar, este no es el fin del camino. Si está buscando algo único o distintivo, los perfiles extruidos personalizados ofrecen oportunidades casi infinitas para crear algo nuevo y único. Es posible que dude en aventurarse en un territorio desconocido donde acechan los costos adicionales y los plazos de entrega más largos. Sin embargo, si está dispuesto a tomar un camino menos transitado, es posible que se vea recompensado con resultados espectaculares: un elemento de diseño exclusivo, una función mejorada y un mayor valor. Un poco de investigación y preparación puede ayudar a un diseñador o arquitecto a crear un producto o edificio con distinción y diferenciación.

Si no está familiarizado con las extrusiones de aluminio, empezar es cuestión de saber dónde encontrar información sólida. Dos publicaciones clave son Normas y datos de aluminio y Manual de diseño de aluminio, ambas publicadas por The Aluminium Association. Otro recurso crítico es el conocimiento de la extrusora. Las extrusoras varían en equipo, experiencia y capacidad, por lo que comprar temprano y aprender tanto como sea posible puede ayudarlo a planificar su proyecto y mantener los costos bajos. El Consejo de Extrusoras de Aluminio mantiene una base de datos de miembros que ayuda a delimitar las extrusoras por área geográfica y capacidad de extrusión.

Los dos factores principales que gobiernan una extrusión de aluminio a medida se refieren a la viabilidad y la financiación. Estos son una cuestión del peso de la forma propuesta por pie lineal y el tamaño del círculo.

La combinación de estos dos criterios no es tan complicada como parece; simplemente se refiere a la relación entre el espesor del material y el tamaño de su perfil. Las prensas de extrusión varían en su capacidad, por lo que encontrar una extrusora que pueda hacer un perfil particular es cuestión de comparar precios.

Por ejemplo, considere un perfil de 1 a 10 pulgadas de diámetro y un área de sección de 1 a 2,5 pulgadas cuadradas. Esto no es particularmente desafiante y la probabilidad de encontrar una extrusora que pueda manejarlo es muy buena. Sin embargo, un perfil que exceda un círculo circunscrito de 14 pulg. de diámetro. que tiene una sección transversal de más de 10 pulgadas cuadradas es algo desafiante y requerirá más investigación para encontrar una prensa de extrusión que pueda manejarlo (verFigura 1).

El costo principal es el troquel de extrusión. Es probable que sea de miles de dólares, pero sigue siendo una cantidad relativamente pequeña en el alcance de un proyecto arquitectónico completo. Además, los plazos de entrega suelen ser inferiores a un mes. Estos factores contribuyen a la asequibilidad de la extrusión personalizada, incluida la creación de prototipos a gran escala y las revisiones posteriores, si es necesario.

Las herramientas para una máquina dobladora y los accesorios de control hechos a la medida también se suman al costo del proyecto, por lo que es mejor consultar con un extrusor que tenga experiencia relevante para ayudar a evitar costos imprevistos y sorpresas desagradables.

Los pedidos mínimos son una consideración práctica final. La mayoría de las extrusoras tienen un tamaño de pedido mínimo, a menudo de 1000 a 2000 libras por forma. En algunos casos, un cargo por pedido es una alternativa para un lote pequeño. Si bien un mínimo establecido puede ser un impedimento para la creación de prototipos o cuando se necesita un pedido pequeño como accesorio para una extrusión de mayor volumen, tenga en cuenta que un mínimo establecido puede ser negociable.

Si bien los límites de las formas extruidas están limitados por algunas consideraciones prácticas, ofrecen una gran versatilidad y libertad de diseño. Tenga en cuenta que este no es un proceso de elegir un perfil estándar y desarrollar un diseño; esto es cuestión de crear un nuevo perfil desde cero. El proceso de extrusión coloca el metal donde desea que esté por motivos estéticos, estructurales o funcionales. Las formas sólidas o huecas se pueden personalizar para lograr mejor su propósito previsto.

Figura 1 La disponibilidad del perfil de aluminio extruido depende de la capacidad de la extrusora. L=disponibilidad limitada; G=generalmente disponible; W=ampliamente disponible.

Selección de aleación. El aluminio está disponible en una amplia variedad de aleaciones y templados. Para la mayoría de las aplicaciones de edificación y construcción, las aleaciones de la serie 6XXX son ideales. Mientras que otras aleaciones pueden proporcionar mayor resistencia, conductividad eléctrica y otras funciones, se considera que la serie 6XXX tiene la mejor combinación de características para la construcción.

Las aleaciones a considerar incluyen 6060, 6063, 6061 y 6005A. Los dos primeros suelen preferirse cuando la apariencia estética es una consideración primordial; se prefieren los dos últimos cuando las consideraciones estructurales son primordiales.

Las aleaciones 6063, 6060 y sus variantes tienen la resistencia más baja y los costos ligeramente más bajos que otras, al tiempo que ofrecen una mejor capacidad de extrusión y acabado superficial. Estos son apropiados para usos como artefactos de iluminación, muebles y puertas de entrada, aplicaciones en las que las propiedades como el límite elástico mínimo y la resistencia máxima a la tracción no son las consideraciones principales, pero donde el pandeo elástico o la deflexión son primordiales. Las aleaciones 6060 y 6063 no son tan sólidas en cuanto a límite elástico mínimo y resistencia máxima a la tracción, pero se comportan de manera similar a las 6061 y 6005A en cuanto a pandeo y deflexión. El módulo de elasticidad no varía mucho entre las aleaciones de aluminio, por lo que una aleación de mayor resistencia podría proporcionar poco beneficio de deflexión.

Debido a que estas aleaciones tienen un buen acabado superficial, son preferidas para aplicaciones que requieren pintura o un acabado anodizado por motivos estéticos.

La aleación 6061 y sus variantes tienen alta resistencia, pero esto tiene un precio porque tienen menor capacidad de extrusión. El acabado superficial es menos estético que el de 6063 y 6060.

Tenga en cuenta que 6061 a menudo se especifica porque los arquitectos y diseñadores están familiarizados con él. A menudo, 6005A se adapta mejor, según la aplicación específica.

La aleación 6005A es un desarrollo más reciente que muchos de los otros. Ofrece alta resistencia, buena capacidad de extrusión y un acabado superficial favorable a un costo moderado. Menos sensible al apagado que el 6061, es menos probable que sufra distorsión por el enfriamiento con agua.

Diseño de perfil. Un extrusor experto puede ser muy útil en el diseño de perfiles, especialmente si es nuevo en la extrusión. A menudo, las diferencias sutiles en el diseño de un perfil conducen a diferencias sustanciales en el costo.

Primero, piense fuera de la caja. Rectángulo, L, C, I y tubular son excelentes para muchas aplicaciones, pero el beneficio de la extrusión es la libertad de diseño. El proceso coloca el metal donde se necesita. No quieres reinventar la L, la C o la I, así que piensa en grande.

En segundo lugar, mantenlo simple. Para mejorar las probabilidades de una ejecución exitosa mientras se controlan los costos:

Único no tiene por qué significar complejo. Un diseño único, audaz y llamativo puede ser un diseño simple.

Tolerancias y especificaciones de superficie. Las tolerancias estándar de la industria se enumeran en Estándares y datos de aluminio. Tenga en cuenta que muchas extrusoras tienen tolerancias que son significativamente más estrictas que las tolerancias comerciales estándar, por lo que una discusión con su extrusora puede arrojar algo de luz sobre las tolerancias disponibles, junto con el costo asociado con las tolerancias. Este también es un buen momento para analizar las partes del proyecto que serán visibles y el acabado de la superficie asociado con dichas áreas.

Consideraciones estructurales.La creación de una estructura óptima a menudo es un proceso iterativo, que comienza con la función y trabaja a través de una variedad de formas, considerando la geometría y los métodos de unión.

El Manual de diseño de aluminio es un buen lugar para comenzar. Incorpora la especificación para estructuras de aluminio, la base para la construcción de aluminio según el Código Internacional de Construcción y la mayoría de los códigos estatales y municipales de EE. UU. también aborda el diseño de resistencia permisible; analiza el diseño del factor de carga y resistencia; y proporciona datos clave para diseñar miembros extruidos en tensión, compresión, flexión y corte.

El material de la publicación puede ayudarle a:

Refinamiento. Tras la extrusión, el aluminio forma instantáneamente una película de óxido tenaz que brinda protección contra la corrosión. Por lo general, no se necesita un acabado adicional, excepto por razones estéticas o condiciones de servicio severas (los ejemplos incluyen entornos caracterizados por niebla salina o contaminación intensa). Cuando se desea un acabado adicional, la anodización o la pintura, ya sea líquida o en polvo, son opciones comunes, aunque en algunos casos el diseñador especifica un proceso de acabado mecánico, como cepillado o limpieza con chorro de arena.

La mayoría de las extrusoras tienen capacidades internas de pintura o anodizado, o han establecido relaciones de servicio de acabado que les permiten proporcionar un componente terminado y fabricado. Las especificaciones 2603, 2604 y 2605 de la American Architectural Manufacturers Association (AAMA) definen el rendimiento y los parámetros del acabado de la pintura, mientras que las especificaciones AAMA 611 Clase I y Clase II definen el rendimiento del anodizado.

Una consideración final es el contenido reciclado. El aluminio se puede reciclar infinitamente sin degradación de las propiedades físicas. El uso de aluminio reciclado en lugar de aluminio primario como materia prima de extrusión reduce significativamente la huella de carbono de las piezas extruidas resultantes, ya que el aluminio reciclado requiere solo el 8 por ciento de la energía para producirlo en comparación con el aluminio primario. Un análisis reciente del ciclo de vida realizado por el Aluminium Extruders Council muestra que las extrusoras de América del Norte utilizaron casi un 55 % de contenido reciclado en 2015. Es probable que el contenido reciclado haya aumentado desde entonces, ya que las extrusoras han continuado con sus esfuerzos para ofrecer productos más ecológicos. Incluso al 55 por ciento, las extrusoras de América del Norte utilizaron más de 3750 millones de libras de chatarra de aluminio el año pasado.

Muchas extrusoras, en particular las que se enfocan en el mercado de la construcción y la construcción, ofrecen constantemente productos con un contenido reciclado sustancialmente mayor.

Consejo de Extrusores de Aluminio, www.aec.org

La Asociación de Aluminio, www.aluminum.org