Prototipo de metal:exploración de cuatro métodos de creación rápida de prototipos de metal

Un prototipo es un modelo físico o una muestra que se realiza para verificar un nuevo diseño, concepto o proceso en una etapa temprana. Es ampliamente utilizado en una variedad de industrias, incluidas la automotriz, aeroespacial, dispositivos médicos, electrónica y arquitectura.

Los prototipos de metal nunca pueden obtener suficiente crédito por su papel en nuestra sociedad. Son tan cruciales que cada producto que usamos en nuestra vida diaria comienza con ellos. Porque el proceso de creación de prototipos es el paso entre la evaluación y la finalización de una nueva idea.

¿Qué es un prototipo de metal?

Un prototipo de metal es un objeto que se utiliza como muestra o modelo de un nuevo producto. El prototipo permite a los fabricantes y diseñadores transformar una idea o concepto en un objeto físico. Luego, el artículo se puede usar como parte del proceso de desarrollo del producto para pruebas, demostraciones o trabajos de diseño adicionales.

Se puede fabricar un prototipo de metal utilizando una variedad de métodos, que incluyen impresión 3D, mecanizado CNC, fundición, creación de prototipos de chapa, etc. Si bien estos prototipos se pueden fabricar con muchos materiales diferentes, aluminio, acero al carbono, chapa, latón, cobre, y el bronce son los más utilizados.

La aplicación y función de los prototipos de metal

1. Los prototipos metálicos se utilizan en una amplia variedad de industrias a partir de diferentes materiales metálicos. Se pueden usar en la industria de la construcción para construir modelos de nuevos edificios o puentes, o en el campo automotriz para probar automóviles o camiones.

2. Los procesos de fabricación también usan metal líquido para crear prototipos o modelos de prueba de nuevas herramientas, sujetadores, dispositivos electrónicos o artículos para el hogar.

3. Los fabricantes pueden utilizar el proceso de creación de prototipos para probar y refinar nuevas herramientas antes de que comience la fabricación y fabricación a gran escala. Un prototipo de metal puede tomar muchas formas diferentes, según los objetivos del desarrollador. Puede actuar simplemente como una representación física del objeto propuesto, sin funcionalidad real.

Algunos modelos prototipo pueden tener una funcionalidad completa y pueden realizar exactamente las mismas tareas o acciones que el objeto propuesto. Por ejemplo, un prototipo de metal para una nueva plataforma portátil puede consistir solo en una carcasa hueca que se puede usar para hacer prototipos detallados.

4. Los prototipos de metales ofrecen muchas ventajas a los fabricantes y diseñadores. Se pueden usar para probar diseños o características para que el fabricante pueda mejorar el producto antes de comenzar la producción. También se pueden usar para entusiasmar a los inversores o compradores potenciales con un nuevo producto.

¿Por qué elegir hacer prototipos de metal?

Después de decidir hacer un prototipo rápido, surgirá otra pregunta:¿debo hacer un prototipo de metal o uno de plástico? En comparación con el plástico, la creación rápida de prototipos de metal muestra algunas ventajas competitivas. Para conocer las ventajas, echemos un vistazo a continuación:

1. Excelente fuerza

Las aleaciones de acero inoxidable, aluminio, titanio y magnesio tienen algunas propiedades sobresalientes, una de las cuales es su resistencia y durabilidad.

Si la pieza diseñada va a estar expuesta a condiciones extremas como calor intenso, viento y tener que soportar pesos pesados, es una solución perfecta porque la mayoría de las piezas de plástico no son tan fuertes ni duraderas.

2. Rentabilidad increíble

Intuitivamente, podemos pensar que el plástico es más barato que el metal, lo cual, hasta cierto punto, es correcto. Sin embargo, los componentes de plástico se desgastan más fácilmente y deben reemplazarse antes.

Otra razón que hace que sea más rentable fabricar la pieza en metal en lugar de plástico es la estructura única. Por lo tanto, el prototipo metálico es más potencial y competitivo que el plástico en algunos casos.

3. Superficie Metálica

Si está buscando un acabado de superficie metálico, liso y brillante, definitivamente es el camino a seguir. Además, los prototipos de metal se pueden anodizar para lograr un acabado resistente a la corrosión, mientras que los prototipos de plástico solo se pueden pintar. Esto también hace que la creación de prototipos de metal sea incomparable.

4. Aplicaciones versátiles

El material metal en sí mismo permite una mayor libertad de diseño y se puede utilizar en una variedad de campos. Tanto en las fases de prototipo como de producción, el metal es preferible tanto para fines funcionales como estéticos.

4 métodos para hacer sus prototipos de metal

Existen diferentes métodos para hacer prototipos de metal y, al igual que cada moneda tiene dos caras, los diferentes métodos muestran diferentes ventajas y desventajas. En la creación rápida de prototipos de metal, estas tecnologías incluyen el mecanizado CNC, la impresión 3D de metal, la fabricación de chapa metálica, el método de fundición de metal y otros procesos. Ahora echemos un vistazo a los entresijos de cada uno.

1. Prototipos de metal mecanizado CNC

El mecanizado CNC (mecanizado de control numérico por computadora) se refiere a un proceso de fabricación computarizado que utiliza técnicas comunes para software preprogramado para controlar todo el movimiento del equipo de producción.

Los materiales adecuados para el mecanizado CNC de metales incluyen aleaciones de aluminio, cobre, acero (especialmente acero inoxidable), aleaciones de titanio, aleaciones de zinc y aleaciones de magnesio. Si bien es un método de fabricación popular, los pros y los contras aún son desconocidos para algunos.

Algunas máquinas CNC funcionan solo en planos X e Y, mientras que otras trabajan en tres dimensiones (planos X, Y, Z). Por lo general, puede ver máquinas de 3, 4, 3+2 y 5 ejes en un taller de mecanizado CNC con la mejor solución.

Beneficios clave:

Sin MOQ – Dado que no se necesita molde para el mecanizado CNC, no existe tal cosa como MOQ. Por lo tanto, el precio unitario de 10 piezas y 30 piezas está muy cerca. Si busca fabricar componentes metálicos en un volumen bajo, el mecanizado CNC será su opción perfecta.

Más opciones de materiales – Como se mencionó anteriormente, hay una amplia gama de bloques de metal para elegir cuando se trata. Sin embargo, el aluminio, el acero y el cobre son los más elegidos porque ofrecen grandes características mecánicas y térmicas.

Alta precisión – Las industrias médica, aeroespacial y robótica a menudo involucran alta tecnología, y los componentes utilizados en los campos deben ser de alta precisión. Puede ser complicado, de alta precisión y fuerte.

Desventajas:

Coste unitario más alto – Aunque se puede fabricar alta precisión en máquinas CNC, puede llevar mucho tiempo para proyectos complejos. A diferencia de la fundición o la impresión, es costoso cuando la cantidad es sustancial. En tales casos, no se recomienda el mecanizado CNC si no hay requisitos sobre la superficie y la precisión.

Residuos materiales – es un método de fabricación sustractivo para la producción en masa, lo que significa que se eliminará parte del material de los bloques de metal, por lo que el desperdicio de material es inevitable.

2. Prototipos metálicos de impresión 3D

La impresión 3D en metal, también conocida como fabricación aditiva, es una tecnología que crea objetos físicos mediante la impresión de capas de materiales adhesivos como polvo de metal o polvo de plástico, utilizando archivos de modelos digitales.

Alzándose como una nueva estrella en la industria manufacturera, la impresión 3D funciona como tecnología adicional o alternativa y disfruta de un rápido crecimiento en los últimos años. Por lo general, es útil para piezas únicas ligeras y complejas con un ciclo de vida corto.

Beneficios clave:

Libertad de diseño – Las socavaduras y las estructuras internas son difíciles para el mecanizado CNC, por lo que la impresión 3D es el único método para crear características muy complejas. Permite a los diseñadores e ingenieros crear un prototipo físico sin restricciones de diseño.

Tiempo de respuesta rápido – Además de permitir la libertad de diseño, la impresión 3D tiene otro beneficio:fabricar un prototipo de metal en poco tiempo. Es adecuado cuando se requiere un tiempo de producción corto, especialmente para proyectos de diseño.

Desventajas:

Acabado de superficie rugosa – En comparación con las piezas mecanizadas por CNC, los prototipos de metal impresos en 3D son menos resistentes y tienen un acabado superficial más rugoso. Puedes sentir el tacto áspero y ver la superficie irregular.

Baja rentabilidad – Aunque puede ver que los productos de plástico impresos en 3D son bastante frecuentes hoy en día, la impresión de metal en 3D no es tan común ya que el polvo de metal utilizado para la impresión es caro. Esto va en contra del modelo de negocio donde el beneficio es lo más importante.

3. Prototipos de fundición de metal

Es un proceso de formación de piezas fundidas de metal rígido. El metal fundido se vierte en un molde y cuando el metal y el molde se enfríen, la pieza de metal se retirará del molde y pasará a la siguiente ronda.

Este proceso se ha utilizado durante miles de años y sigue creciendo. Investment Casting es una forma económica de fabricar grandes volúmenes con formas y diseños complejos.

Con el desarrollo de la tecnología, hoy en día las personas pueden imprimir en 3D o mecanizar CNC el molde, lo que hace que sea más barato y rápido hacer prototipos.

Beneficios clave:

Calidad de producción – a veces, nuestros clientes pueden comunicarse con nosotros para obtener un prototipo de metal, pero solicitarán una fundición de metal cuando procedan a la producción en masa. Entonces, si los productos finales se fabricarán en fundición, los prototipos brindan calidad de producción. Obtendrá algo funcional y sólido, lo que lo hace digno de lo que paga.

Tamaño y Peso – Si está buscando construir un prototipo de metal de 20 pies, la fundición será su única opción. Simplemente es demasiado grande, por lo que es poco probable que lo haga mediante CNC o impresión 3D. El tamaño y el peso no se limitan a la fundición. Se puede usar para crear de todo, desde un pequeño dispositivo de mesa hasta un tanque desalinizador de versión de fábrica.

Desventajas:

Costo de molde caro – Aunque el molde se puede reservar para uso futuro, el costo del molde es demasiado alto para un proyecto de prototipo de metal de bajo volumen. Es más una técnica para la producción en masa.

Acabado superficial grueso – Los prototipos de fundición de metal tienen un acabado superficial relativamente rugoso y, por lo tanto, se debe tener en cuenta una mayor tolerancia. Esto no es adecuado para prototipos con interfaces de acoplamiento.

4. Prototipos de chapa

La fabricación de chapa es otro método para hacer prototipos. Durante la creación de prototipos de chapa metálica, la chapa metálica con el grosor estándar (generalmente delgado) se coloca en un escritorio donde un cortador láser realiza el patrón con la ayuda de un programa.

A continuación, se llevarán a cabo diferentes procesos de formación, incluidos el hilado, el doblado, el punzonado y la soldadura, según los requisitos geométricos. El prototipo de chapa metálica es adecuado para el recinto, la carcasa y los marcos estructurales.

Beneficios clave:

Económico – Debido a su rápido tiempo de respuesta, la creación de prototipos de chapa metálica es un método de trabajo del metal que ofrece piezas de buena calidad.

Reemplazable- Una de las mayores ventajas de la chapa es que cuando se puede reemplazar. Cuando se utilizan varios componentes para el montaje, la pieza o piezas individuales pueden retirarse y sustituirse por otras nuevas. Esto ahorrará costos, especialmente los nuevos cambios o ajustes que deben realizarse.

Calidad de producción – Dado que la creación de prototipos es un paso entre el diseño y el producto final, la calidad de la producción es importante para probar el producto y los prototipos de chapa suelen tener calidad de productos finales

Desventajas:

Libertad de diseño limitada – A diferencia de la impresión CNC o 3D, la creación de prototipos de chapa no permite tanta libertad de diseño.

Tolerancia dimensional más amplia – En comparación con otros métodos de trabajo del metal, la creación de prototipos de chapa metálica no puede lograr una tolerancia dimensional tan estrecha.

En resumen, si necesita un tiempo de respuesta rápido y bajo costo, la impresión 3D es la mejor opción. Sin embargo, si necesita un alto grado de precisión o una geometría compleja, el mecanizado CNC es una mejor opción. La fundición de metal y la creación de prototipos de chapa son buenas opciones para piezas grandes o complejas. Cualquiera que sea el método que elija, asegúrese de trabajar con un fabricante de prototipos calificado para obtener los mejores resultados.

6 consideraciones clave para la creación rápida de prototipos de metal

1. Propiedades de los materiales :Al crear prototipos con metal, es importante tener en cuenta las propiedades mecánicas y físicas del material. Diferentes metales tienen diferentes resistencias y densidades.

El material para la creación rápida de prototipos de metal se puede producir mediante el uso de máquinas CNC, sinterización directa de metal por láser, corte por láser o piezas impresas para diseñar a la perfección.

2. Maquinabilidad :La maquinabilidad de un metal se refiere a su capacidad para ser cortado o moldeado usando máquinas herramienta. Algunos metales son más mecanizables que otros, lo que significa que se les puede dar la forma deseada más fácilmente.

3. Herramientas :Para producir un prototipo de metal, necesitará usar herramientas especiales. Esta herramienta puede ser costosa y puede no estar fácilmente disponible. Es importante considerar si el costo y la disponibilidad de las herramientas son un problema antes de elegir un metal para la creación de prototipos.

4. Acabado superficial :El acabado de la superficie de las piezas metálicas puede ser una consideración importante al crear prototipos. Algunos metales tienen un acabado superficial más rugoso que otros, lo que puede afectar la apariencia y el funcionamiento del prototipo.

5. Coste :La forma y la naturaleza del proceso sustractivo o aditivo de un prototipo define su tiempo de entrega, el diseño complejo toma más tiempo. El costo de la creación de prototipos con metal puede ser significativo, especialmente si se requieren herramientas especiales. Es importante considerar el costo de los materiales y la fabricación antes de elegir un metal para la creación rápida de prototipos.

6. Volumen y presupuesto :El volumen de producción en masa se puede ajustar de acuerdo con su presupuesto y el método adecuado mencionado anteriormente.

Conclusión

En conclusión, los prototipos metálicos son un paso importante en el proceso de desarrollo de productos. Le permiten probar su diseño y realizar los cambios necesarios antes de pasar a la fabricación.

Además, pueden ayudarlo a ahorrar dinero y tiempo al identificar problemas potenciales desde el principio. Al comprender los beneficios de los prototipos metálicos, puede asegurarse de que el proceso de desarrollo de su producto sea lo más eficiente posible.

Con equipos avanzados y un equipo profesional altamente capacitado, WaKen se especializa en la creación rápida de prototipos de plástico y metal. Desde CNC de tolerancia estricta con acabados personalizados hasta impresión 3D con geometrías complejas y herramientas rápidas de bajo costo, podemos ayudarlo a aumentar la agilidad en cada etapa del ciclo de vida del producto. ¡Contáctenos hoy para obtener más orientación sobre sus proyectos!