¿Qué es la creación rápida de prototipos?
Sin la creación rápida de prototipos, que permite a los maquinistas e ingenieros de CNC transformar un modelo a escala en un producto físico y tangible, es posible que Microsoft no esté tan emocionado, o tan rápido, para mostrar su última consola de juegos. "Anunciada como la consola de juegos más poderosa de la historia, está configurada para ofrecer juegos 4K nativos en la sala de estar", según All3DP.
Podría decirse que el camino hacia el éxito podría haber sido más largo sin la sorprendente innovación de la creación rápida de prototipos.
¿Por qué la creación rápida de prototipos es tan crítica para marcas como Microsoft y muchos otros fabricantes más pequeños? ¿Qué significa la creación rápida de prototipos para maquinistas e ingenieros?
Si le preguntas a Tom Chi, el cielo es realmente el límite, ya que la creación rápida de prototipos ofrece soluciones rápidas para un futuro más brillante. Las implicaciones para la creación rápida de prototipos son potencialmente tan revolucionarias (¿entiendes?) para los empresarios como lo son para las grandes corporaciones como Microsoft, con respecto al ahorro de tiempo y dinero.
Entonces, ¿qué es la creación rápida de prototipos? ¿Por qué existe tal impulso para integrarlo cada vez más en el mecanizado y la ingeniería?
Comprender este proceso es fundamental para ampliar las posibilidades de convertir nuestros diseños en productos más rápido que nunca. Consulte lo siguiente y visualice cómo la creación rápida de prototipos podría ayudarlo a transformar su negocio y posiblemente mejorar sus resultados.
A riesgo de simplificar demasiado un proceso complejo, la creación rápida de prototipos se define como “la creación rápida de un modelo a escala real. La palabra prototipo proviene de las palabras latinas proto (original) y typus (modelo).”
Por creación, no nos referimos a la creación en abstracto. Por el contrario, un prototipo rápido representa una creación física tangible que se tiene en las manos.
Existen diferentes tipos de creación rápida de prototipos, y las tendencias actuales siguen la fabricación aditiva y la impresión 3D. Sin embargo, la creación rápida de prototipos sustractivos sigue siendo un motor importante y, a menudo, es más adecuado para ciertos tipos de proyectos y diseños de productos.
No importa si está haciendo aditivos, sustractivos o una combinación de ambos, el hecho es que la creación rápida de prototipos permite a los diseñadores dar vida a sus modelos. "Esto a menudo se hace usando un sofisticado diseño asistido por computadora u otro software de ensamblaje, y se implementa físicamente usando impresoras 3-D", según lo define Techopedia.
El equipo de 3D Creation Lab, con sede en el Reino Unido, explica:“Los avances en la creación rápida de prototipos en 3D permiten la fabricación de modelos y prototipos más rápidos y de menor costo al eliminar la mano de obra y las herramientas costosas, lo que permite a las empresas e inventores llevar sus productos y diseños al mercado más rápido que la competencia. ”
Dadas todas las posibilidades de productos que ofrece la creación rápida de prototipos, uno tiene que asumir que hay un inconveniente en alguna parte.
¿Cómo es posible que algo tan innovador no tenga uno o dos inconvenientes?
Resulta que no puede.
Para todos los pros, la creación rápida de prototipos presenta algunas desventajas, una de las cuales es el potencial de eliminar mano de obra, lo que reduce la cantidad de trabajos disponibles para los maquinistas CNC.
Sin embargo, en El futuro de la creación rápida de prototipos, Soren Petersen Design Research Ph.D. y autor de Profit from Design predice lo siguiente:
Los beneficios son numerosos y continúan elevando el nivel en todas las industrias. Pero, por el bien del equilibrio, sopesaremos ambos lados de la moneda.
Hemos cubierto las ventajas de la creación rápida de prototipos, pero solo para recapitular, se reducen a la velocidad y el costo. APT Mould argumenta que también existe una realidad inherente de servicio al cliente y satisfacción del cliente para la creación rápida de prototipos:
Tomando la ventaja en el mercado... ¿qué negocio no quiere eso?
Esa ventaja tiene un precio, por supuesto, y ese precio representa las desventajas de la creación rápida de prototipos. En total, hay tres inconvenientes principales para la creación rápida de prototipos.
Desafortunadamente, es fácil tener una visión de túnel y perder de vista todo el proyecto cuando se enfoca en un solo prototipo. El escollo aquí es la posibilidad de que los desarrolladores de productos pasen por alto una solución que podría resultar mejor a largo plazo al centrarse demasiado en el prototipo en cuestión (literalmente).
Los prototipos, en manos del cliente equivocado, podrían confundirse con el producto terminado y ser juzgados injustamente o precipitadamente como tales. La otra cara de esto ocurre cuando se prefiere un prototipo sobre un producto final. Ninguno de los casos es útil para los ingenieros y maquinistas detrás de estos prototipos.
Sin embargo, la creación rápida de prototipos restringe la cantidad de opciones que tiene y es mejor reservarla para proyectos más sencillos.
Sin embargo, como muestran las siguientes cinco marcas, a pesar de estos peligros potenciales, la creación rápida de prototipos sigue siendo un medio eficaz para un fin muy lucrativo.
Si bien estas cinco empresas ciertamente no son las únicas que hacen que la creación rápida de prototipos funcione para ellas, cada una es ilustrativa de lo que este proceso puede hacer por los productos de una marca... y el resultado final.
Ciertamente no es un nombre familiar, sin embargo, Brightwake es una empresa de investigación y diseño que salva vidas al salvar sangre. O, más exactamente, reciclar sangre que de otro modo se perdería.
Hemosep es la máquina insignia de la compañía, capaz de reciclar la sangre perdida durante la cirugía. Para crear Hemosep, Brightwake se basó en la impresión 3D como proceso rápido de creación de prototipos. Según los informes, hacerlo redujo el proceso de producción en un 96%. Es seguro asumir que los ahorros financieros fueron igualmente considerables.
Los amantes de la música reconocerán al instante la marca Fender como el fabricante de instrumentos preferido tanto por músicos aficionados como por leyendas del rock como Jimi Hendrix.
Con el fin de acelerar el ya rápido proceso de creación de prototipos, Fender compró impresoras 3D industriales de Stratasys y ahora crea sus propios prototipos, hasta las perillas de los amplificadores. El tiempo de espera para crear estos prototipos se redujo de aproximadamente dos semanas a la noche a la mañana. Es seguro asumir que un tiempo de entrega más corto equivale a márgenes de ganancia más largos.
Incluso los fabricantes de automóviles de renombre como Ford deben tener cuidado cuando se trata de presupuestos. La creación rápida de prototipos ha endurecido a "Ford" y ha hecho que la marca sea aún más resistente al ahorrarle a la empresa millones de dólares en prototipos de plástico y metal.
La impresión 3D también ha demostrado ser un verdadero ahorro de tiempo, ya que el proceso crea prototipos en cuestión de horas, lo que hace posible que los ingenieros de Ford decidan si la producción real resultará ventajosa o no.
Estas son solo algunas de las empresas que utilizan la creación rápida de prototipos en el diseño de sus productos. Otros incluyen marcas importantes como BMW, Lamborghini, Valero y Volkswagen.
La creación de prototipos CNC de alta velocidad es fundamental para el desarrollo de productos en Lockheed Martin, el gigante corporativo mundial comprometido con las tecnologías avanzadas en la búsqueda de iniciativas aeroespaciales, de defensa y de seguridad, que afirma:"Estamos superando los límites de la tecnología aditiva y trayendo ingenieros de diseño a el piso de la fábrica para producir partes, capa por capa, que antes no se podían construir”.
Aprovechar el rápido mecanizado CNC permitió a Seiko Epson Corporation de Japón satisfacer la demanda de los consumidores de gafas inteligentes Moverio de realidad aumentada (AR) más ligeras y cómodas.
“Con el predecesor, recibimos muchas solicitudes de los usuarios con respecto al peso y el tamaño, por lo que establecimos nuestros objetivos de desarrollo para mejorar la comodidad y hacer que las gafas inteligentes sean más compactas y livianas”, que es donde entró en juego la creación de prototipos CNC de alta velocidad, según Kazuya Kamakura, personal sénior, Departamento de Gestión Comercial de HMD, División de Operaciones de Productos Visuales de Epson.
Estas marcas ejemplifican las posibilidades que ofrece la fabricación avanzada, pero cuando se trata de creación rápida de prototipos, ¿qué es mejor:sustractivo o aditivo?
Aquí en Datron, celebramos la creación rápida de prototipos sustractivos por su confianza en procesos de mecanizado efectivos. A diferencia de otras opciones de creación rápida de prototipos, la creación sustractiva de prototipos rápidos da como resultado prototipos de materiales de uso final que presentan una mayor integridad estructural.
El proceso de fresado sustractivo de creación rápida de prototipos elimina piezas de material más pequeñas de una más grande, dejando una pieza sólida o intacta. La creación rápida de prototipos aditivos, por otro lado, crea capas de materiales y el resultado final no es estructuralmente sólido.
¿Por qué importa esto?
Además, el fresado proporciona una gama más amplia de acabados superficiales en comparación con el "acabado escalonado" asociado con la creación rápida de prototipos aditivos. El uso de una fresadora CNC (control numérico por computadora) de alta velocidad da como resultado prototipos con repetibilidad que ha demostrado ser ideal para materiales de uso final.
“Una de las principales ventajas de la fabricación sustractiva es la capacidad de mecanizar una pieza de plástico extremadamente delgada en una bisagra viva. Este tipo de proceso simplemente aún no es posible en una impresora 3D”, según Creative Mechanisms. "Las máquinas CNC avanzadas utilizan múltiples herramientas y cortan alrededor de al menos tres ejes (x, y y z) de modo que minimizan el requisito de que los diseñadores den la vuelta al bloque".
En definitiva, “Es una elección adecuada para piezas utilizadas en tiradas de producción de pequeño y gran volumen, para obtener acabados específicos, o para obtener propiedades mecánicas específicas”.
Por supuesto, no podríamos respaldar proyectos de creación rápida de prototipos sustractivos sin el equipo adecuado.
Las máquinas CNC de alta velocidad son la alternativa ideal para los ingenieros cuando las impresoras 3D se quedan cortas y normalmente se quedan cortas debido al material utilizado para un prototipo en particular. Actualmente, los ingenieros no pueden imprimir en 3D metales como el aluminio.
Otros beneficios del mecanizado CNC de alta velocidad incluyen la capacidad de producir piezas más pequeñas, como el mecanizado de cajas electrónicas, utilizando herramientas de corte con diámetros máximos de 0,50” en función del aumento de la demanda. Estas máquinas ahora están equipadas con husillos de 60 000 RPM, que admiten avances más altos y un corte rápido sin comprometer los componentes críticos. Junto con herramientas optimizadas, estas máquinas mejoran la evacuación de virutas para reducir el calor y realizar cortes más limpios.
Desde el punto de vista operativo, quizás la mejor parte de las máquinas CNC de alta velocidad es la pantalla táctil fácil de usar, que permite que cualquier persona capaz de usar un teléfono móvil pueda operar la máquina.
Históricamente, las máquinas CNC debían adaptarse a las herramientas existentes; sin embargo, a medida que la tecnología evolucionó, se diseñaron nuevas máquinas exclusivamente para fines CNC. Ejemplos de máquinas adaptadas incluyen tornos y fresadoras. En ambos casos, los mecanismos incorporados en la máquina se reemplazan con componentes de alta precisión y nuevos soportes para los actuadores.
Las nuevas máquinas CNC incluyen impresoras 3D, cortadoras láser CNC, cortadoras de plasma CNC, fresadoras, máquinas de selección y colocación, así como enrutadores.
De diseño similar a una cortadora láser o un enrutador CNC, las impresoras 3D requieren una extrusora de plástico, que empuja el plástico caliente a través de un pequeño orificio, colocando el material en capas hasta que se construye el prototipo.
Ideales para cortar metal, plástico y madera, las cortadoras láser CNC utilizan láseres específicos para el material requerido.
Los cortadores de plasma cuentan con un soplete de plasma que es perfecto para cortar formas bidimensionales en láminas de metal.
Las máquinas de fresado construidas específicamente para CNC hoy en día, que antes solo estaban disponibles en un tamaño enorme, ocupan menos espacio y pueden incluir un mecanismo de alimentación automática, cambiadores de herramientas integrados y sensores eléctricos para garantizar un control cuidadoso para un corte seguro.
Equipadas con muchas boquillas pequeñas, las máquinas de recoger y colocar mueven los componentes eléctricos rápidamente y los colocan en las placas de circuito necesarias para dispositivos personales como teléfonos y tabletas.
Diseñados para trabajos más grandes, los enrutadores funcionan con materiales como plásticos, láminas de metal y madera utilizando una configuración de 3 ejes, lo que facilita el corte de perfiles y el mecanizado de relieve 3D. Para formas más complejas, las máquinas de 4, 5 o 6 ejes son el camino a seguir.
Como ingeniero o maquinista CNC, ¿qué significa para usted la creación rápida de prototipos en general, a largo plazo?
Para empezar, estás en el camino correcto.
En la actualidad, "la industria global de fabricación de prototipos está valorada en alrededor de $ 12 mil millones, pero está experimentando un rápido crecimiento de más del 22,6 % por ciento anual entre 2010 y 2015", según Robotics Business Review, y se espera que la fabricación de prototipos "alcance los $ 20 mil millones en valoración para 2020 Los pronósticos para los próximos 15 a 20 años predicen un crecimiento de hasta $40 mil millones, a medida que la innovación tecnológica continua impulsa la industria y los mercados que dependen de ella”.
La proyección de empleo es excelente; "Los diversos servicios de CNC tienen una demanda tan alta que las personas capacitadas en el área de mecanizado de precisión se encuentran entre los cinco empleados más necesitados en los Estados Unidos".
En otras palabras, ¡hacia adelante y hacia arriba!
Una de las ventajas de vivir en una sociedad que continúa superando los límites de las tasas de mortalidad tradicionales es la demanda de artículos innovadores para el cuidado de la salud. En este momento, más del 98 % de los audífonos producidos en todo el mundo ahora se imprimen en 3D, debido a los importantes ahorros en tiempo, costo y precisión que se obtienen al producir cada modelo único de esta manera.
Y las buenas noticias para la fabricación CNC continúan con la creación rápida de prototipos que hacen posible la producción de ingeniosos dispositivos médicos personales diseñados para aliviar enfermedades y dolencias que alguna vez se consideraron intratables.
Otras verticales que están cosechando los beneficios de la creación rápida de prototipos, específicamente a través de la fabricación CNC, incluyen las industrias de la aviación y la robótica.
De hecho, Robotics Business Review afirma que:
La evolución de la fabricación avanzada continúa con noticias emocionantes que anuncian que el ejército de los EE. UU. y Lockheed Martin se asocian para desarrollar métodos de creación rápida de prototipos, "utilizando la bioproducción y el autoensamblaje para crear los componentes básicos de materiales novedosos que tienen aplicaciones para la tecnología óptica de defensa y los recubrimientos protectores".
El Ejército de EE. UU. gastó diez millones de dólares para financiar el Autoensamblaje de nanoestructuras para materiales ajustables, diseñado para considerar las capacidades para integrar la bioproducción de materiales innovadores para los esfuerzos de defensa.
Melissa Rhoads, gerente senior de investigación de Lockheed Martin y líder del proyecto, explicó:"Las células crean de manera eficiente todo tipo de materiales, como la seda de una araña o las alas iridiscentes de una mariposa".
Ya hemos sido testigos de lo que pueden hacer los prototipos rápidos aditivos y sustractivos para la fabricación avanzada. Esta última asociación sin duda encontrará nuevas fronteras para el desarrollo de productos aún por imaginar.
Entonces, ¿qué es la creación rápida de prototipos? Desde nuestra perspectiva, es la forma más rápida de avanzar.
Si está interesado en agregar prototipos rápidos a su piso de fabricación industrial o laboratorio de innovación, inicie una conversación con nosotros hoy.
¿Qué es la creación rápida de prototipos?
Pros y contras
Visión de túnel
Caso de Identidad Equivocada
La variedad es la especia de la vida
Cinco marcas que representan la destreza para la creación rápida de prototipos
Brightwake
Guardabarros
Ford
Lockheed Martin
Epson
Un saludo a la creación rápida de prototipos sustractivos
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Explorando las opciones actuales de máquinas CNC
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