¿Cuál es la mejor manera de hacer un prototipo de metal?

Los prototipos de metal son importantes para las empresas de muchas industrias, desde la aeroespacial hasta la electrónica, porque un prototipo de metal efectivo puede conducir a un mejor producto terminado.

Este artículo analiza la importancia de los prototipos de metal y analiza las situaciones en las que la creación de prototipos de metal es más favorable que la creación de prototipos de plástico.

También analiza varios métodos efectivos para crear prototipos metálicos:mecanizado CNC, impresión 3D (fabricación aditiva), conformado de chapa metálica, fundición y extrusión. 3ERP tiene la capacidad de combinar múltiples procesos y ofrecer la mejor solución para sus necesidades de prototipos metálicos.

¿Qué es un prototipo de metal?

En el mundo de la fabricación, un prototipo es una maqueta o borrador de una pieza. Los prototipos se construyen mucho antes de que comience la fabricación, lo que permite a los diseñadores probar y desarrollar la pieza.

Según el proceso de fabricación utilizado para la creación de prototipos, los prototipos se pueden fabricar a partir de una variedad de materiales.

Los prototipos metálicos son prototipos fabricados mediante una técnica de fabricación de metales como el mecanizado CNC, la fundición o la formación de chapas. Pueden ser de aluminio, acero o cualquier otro material elegido por el equipo de ingeniería.

Aunque el metal se usa a menudo para prototipos de preproducción (prototipos avanzados que imitan fielmente la pieza final), también se puede usar para prototipos en etapa inicial.

El metal puede ser preferible por razones funcionales o estéticas, o ambas.

¿Por qué hacer un prototipo de metal en lugar de uno de plástico?

En algunas situaciones, los ingenieros pueden crear prototipos de plástico para piezas que eventualmente se fabricarán en metal.

Esto puede suceder por muchas razones. Por un lado, muchos prototipos no tienen un papel funcional o mecánico, por lo que no importa si poseen ciertas características como resistencia, ductilidad y conductividad.

Y si las características materiales de un prototipo no son importantes, tiene sentido crear el prototipo utilizando un material barato y fácilmente disponible. En muchos casos, el plástico es la opción más económica.

Pero algunos prototipos sí tienen funciones especiales.

Los prototipos funcionales, los prototipos híbridos y los prototipos de preproducción deben desempeñar algún tipo de función, que puede requerir características materiales particulares. El metal suele ser el mejor proveedor de esas características.

E incluso los prototipos no funcionales pueden beneficiarse del metal. Los prototipos de apariencia, que se utilizan para demostrar un concepto, a menudo se ven mejor cuando están hechos de metal, especialmente si la pieza también se producirá en masa en metal.

Por lo tanto, la creación de prototipos de metal puede aumentar las posibilidades de inversión temprana y éxito comercial.

La construcción de un prototipo de metal también tiene importantes beneficios de costos a largo plazo.

Si la pieza eventualmente se producirá en masa en metal, es relativamente fácil convertir un prototipo de metal en un producto terminado en metal. Por otro lado, un prototipo de plástico impreso en 3D no se puede transformar fácilmente en una pieza de producción de metal.

Ventajas de los prototipos metálicos:

• Mejor rendimiento mecánico/funcional
• Pruebas más precisas
• Mejor estética
• Mayor probabilidad de interés de los inversores
• Más fácil de pasar a producción

¿Cuál es el mejor método para hacer tus prototipos de metal?

Debido a su geometría, tolerancia o cantidad, algunos prototipos metálicos pueden adaptarse a un solo proceso de fabricación, como el mecanizado CNC o la impresión 3D.

Sin embargo, la mayoría de las piezas se pueden fabricar utilizando una variedad de métodos diferentes.

En este caso, debemos averiguar qué método es el mejor, en términos de lograr el mejor resultado mecánico, así como de mantener los costos y el tiempo de fabricación al mínimo. Aquí hay algunas breves introducciones a algunas técnicas comunes para hacer prototipos de metal:

Prototipos de mecanizado de metales

El mecanizado CNC es un medio bastante asequible para crear prototipos de metal.

Una máquina CNC usa instrucciones de computadora para guiar una herramienta de corte de metal, que elimina con precisión secciones de material de un bloque de metal.

El mecanizado es una herramienta de creación de prototipos útil porque los diseños CAD digitales se pueden modificar fácilmente entre prototipos, lo que da como resultado un flujo de trabajo eficiente. También es fácil hacer duplicados o distribuir el diseño a otras partes.

El proceso también es compatible con una variedad de metales, aunque ciertos grados de aluminio pueden ofrecer la mejor combinación de valor y maquinabilidad.

Los prototipos mecanizados por CNC son bastante asequibles porque no requieren herramientas y, por lo tanto, no tienen una cantidad mínima de pedido. Sin embargo, hay cierto desperdicio de material debido a la naturaleza sustractiva del proceso.

En términos de libertad de diseño, las máquinas CNC de 4 y 5 ejes ofrecen una flexibilidad excepcional para crear piezas complejas con características detalladas.

Pros:

Bajo costo,  Libertad de diseño, Selección de materiales

Desventajas:

Algún desperdicio de material

Aquí hay algunos ejemplos de prototipos de mecanizado de metal que ha realizado 3ERP. Esto es solo para darle una idea aproximada sobre los tipos de piezas que son adecuadas para el mecanizado CNC.

Prototipos de impresión 3D en metal

La impresión 3D es otra forma bastante asequible de crear prototipos de metal, aunque las máquinas de fabricación aditiva de metal son mucho más caras que las impresoras 3D FDM, que solo imprimen plásticos.

Los prototipos de metal impresos en 3D se pueden fabricar utilizando tecnologías AM como fusión selectiva por láser (SLM) y sinterización directa de metal por láser (DMLS).

Al igual que el mecanizado CNC, la impresión 3D utiliza diseños digitales como entrada, lo que permite modificaciones rápidas en el diseño.

Pero una de las mayores ventajas de la impresión 3D en metal es la flexibilidad geométrica. Los prototipos de metal impresos en 3D pueden tener características muy complejas, incluidas secciones internas complejas, ya que se construyen capa por capa, no se cortan de un bloque sólido.

Los prototipos metálicos pueden tener un acabado superficial menos impresionante que otras formas de prototipos metálicos, aunque los buenos tratamientos de acabado superficial pueden mitigar este problema.

Varios metales están disponibles en forma de polvo AM, pero las opciones son menos diversas que las disponibles para otros procesos.

Pros:

Bajo coste, libertad de diseño

Desventajas:

Resistencia de la pieza, selección de materiales

Debido a las socavaduras y los canales internos, estas son piezas típicas en las que no tiene mejores opciones que la impresión 3D.

Prototipos de chapa

La fabricación de láminas de metal es un grupo de procesos relacionados con el corte, la deformación y el ensamblaje de láminas de metal. Se utiliza para fabricar elementos funcionales como soportes, cerramientos y piezas industriales.

Para proyectos de chapa, puede valer la pena crear un prototipo de metal funcional usando las mismas técnicas de chapa que se usarán durante la producción.

Los procesos de formación de chapa incluyen corte por láser, punzonado, doblado, hilado y soldadura.

Se garantiza que los prototipos de chapa son fuertes y de alta calidad. Sin embargo, pueden ser más costosos que las alternativas si se requieren múltiples procesos de formación.

Un prototipo de un soporte en ángulo recto con orificios, por ejemplo, puede requerir tres máquinas separadas:una cortadora láser, una máquina de freno y punzonadora, mientras que un prototipo similar podría fabricarse usando solo una máquina CNC o una impresora 3D.

La fabricación de chapa puede ser particularmente útil si se requieren varias copias del prototipo.

Pros:

Calidad de producción, gama de procesos de fabricación

Desventajas:

Tiempo necesario, libertad de diseño limitada

Prototipos de fundición de metales

La fundición es el proceso de verter metal líquido en un molde para formar una pieza.

La fundición de metales no suele considerarse un proceso de creación de prototipos, ya que requiere equipos especializados y la creación de un molde es un proceso laborioso y costoso. Por lo tanto, no es económicamente factible crear un molde para solo uno o dos prototipos.

Pero hay formas especiales de crear prototipos de metal mediante la fundición.

Con la fundición de inversión, por ejemplo, podemos usar una impresora 3D para crear un modelo de cera, y este modelo se puede usar para crear un molde asequible para la fundición de prototipos de metal.

Con la fundición a presión, podemos reducir el costo de las herramientas de varias maneras. Un método es crear un molde simple y luego agregar características finas después Fundición usando una máquina CNC. (Este método solo funciona en pequeñas cantidades; el mecanizado posterior de miles de piezas llevaría demasiado tiempo).

Los prototipos de metal fundido son relativamente costosos, pero las herramientas se pueden conservar para la producción de puentes, lo que puede terminar ahorrando dinero al cliente a largo plazo.

Pros:

Piezas extremadamente fuertes, calidad de producción

Desventajas:

Requiere herramientas costosas, requiere equipo especializado

Prototipos de extrusión de metal

La extrusión de metal es otra técnica de trabajo del metal que normalmente no se considera un proceso de creación de prototipos.

Durante el proceso de extrusión, el material se fuerza a través de una abertura con forma en un troquel, lo que produce una pieza alargada con una sección transversal uniforme.

La mayoría de las empresas de extrusión solo se ocupan de pedidos de producción de gran volumen, y los prototipos únicos no valen la pena.

Sin embargo, a veces vale la pena usar la extrusión de metal para la creación de prototipos de metal, y 3ERP es uno de los pocos proveedores de dichos servicios.

La extrusión se lleva a cabo casi exclusivamente en aleaciones de aluminio y es un proceso adecuado para piezas simples como barras de metal, soportes y juntas.

El proceso es adecuado para prototipos de prueba y preproducción en los que el prototipo de metal extruido se parece mucho a la pieza final. No se recomienda para piezas que se producirán utilizando cualquier otra técnica.

Pros:

Calidad de producción

Desventajas:

Gama limitada de materiales

3ERP ha construido una sólida cadena de suministro para la mayoría de los procesos de fabricación y también tenemos la capacidad de combinar múltiples procesos. Por lo tanto, podemos ofrecerle la mejor solución para sus prototipos metálicos. Póngase en contacto con 3ERP hoy para obtener un presupuesto gratuito