Creación de prototipos en 3D:descripción general de la impresión de prototipos en 3D

Los procesos tradicionales de creación de prototipos pueden ser muy lentos y costosos. Sin embargo, existen nuevas técnicas disponibles para mejorar los procesos de desarrollo de productos. Estas técnicas aseguran la fabricación de prototipos de alta calidad a costos más bajos. La tecnología de creación de prototipos 3D es la solución perfecta para sus necesidades de creación rápida de prototipos.

La creación de prototipos en 3D le brinda acceso a amplias posibilidades de diseño y técnicas eficientes para ahorrar tiempo y dinero. Además, es una fabricación efectiva apta para aplicaciones en diversas industrias. También le permite conceptualizar sus ideas rápidamente a un costo relativamente bajo.

¿Qué implica el prototipo de impresión 3D? ¿Cómo pueden los prototipos 3D beneficiar a su producto? ¿Cuáles son las consideraciones antes de iniciar su proyecto? Este artículo responde a todas sus preguntas y le brinda la información que necesita para aprovechar al máximo su creación de prototipos en 3D.

Qué es Prototipos 3D ?

La creación rápida de prototipos en 3D es un proceso de fabricación aditiva que implica la creación de objetos tridimensionales a partir de archivos digitales. En este proceso, un fabricante crea objetos colocando capas sucesivas de material. Cada capa es una sección transversal en rodajas finas del objeto final.

A diferencia del proceso de fabricación sustractivo tradicional, la impresión 3D no implica cortar piezas del material. Además, permite la producción de formas complejas con menos materiales. Hay tres tipos principales de impresión 3D , dependiendo de los niveles de precisión requeridos. Incluyen lo siguiente:

• Modelado por deposición fundida (FDM). Esta técnica de creación de prototipos de impresión 3D es la opción disponible más popular y rentable. Es fácil de usar e involucra filamentos termoplásticos con extrusión capa por capa. Este proceso está creciendo rápidamente y es adecuado para el desarrollo de productos.
• Sinterización selectiva por láser (SLS). Esta es una técnica de impresión 3D que se utiliza tanto para la creación de prototipos de plástico como de metal. Utiliza lechos de polvo para construir prototipos capa tras capa, usando un láser para calentar y sinterizar el material en polvo.
• Estereolitografía (SLA). Este método crea un prototipo 3D con un tanque de resinas líquidas fotosensibles. La luz ultravioleta (UV) ayuda a solidificar cada capa del producto. Este proceso continúa hasta que el modelo está completo. Es una solución recomendada para prototipos 3D de alta resolución.

Las impresoras 3D de creación rápida de prototipos son valiosas para fabricar productos que van desde piezas mecánicas y modelos arquitectónicos hasta diseños de joyería y otros productos de consumo.

Ventajas de Prototipos 3D rápidos

Varias industrias en todo el mundo están adoptando la técnica de impresión de prototipos en 3D debido a sus varias ventajas vitales sobre las técnicas de fabricación tradicionales. Estas ventajas incluyen:

Flexibilidad de diseño

La impresión 3D le permite crear varias iteraciones de sus diseños de manera efectiva. Le brinda más libertad de diseño y flexibilidad que otras técnicas de fabricación. Se crea un prototipo 3D utilizando un software de modelado 3D. Por lo tanto, el proceso le permite crear fácilmente sus diseños, independientemente de cuán simples o complejos sean. También le da espacio para hacer cualquier prototipo desde cero mientras ajusta su modelo 3D en cualquier punto de la etapa de producción. Esto ayuda a ahorrar dolores de cabeza al usar impresión 3D para producción en masa .

Además, cualquier impresora 3D dada puede imprimir casi cualquier producto, siempre que se ajuste a su volumen de construcción. Además, la conveniencia de la impresión 3D de creación rápida de prototipos la convierte en una excelente opción para cada proyecto. Dado que debe realizar varios cambios para obtener el producto final deseado, no tendrá que crear un nuevo molde para cada iteración de su proyecto. Hay poco o ningún cambio en el equipo o la maquinaria a lo largo del proceso.

A diferencia de las técnicas tradicionales, la impresión 3D le permite incluir múltiples materiales en un solo objeto. Por lo tanto, tiene una variedad de propiedades mecánicas, colores y texturas coincidentes. También podrá crear y fabricar geometrías que son imposibles para los métodos de fabricación tradicionales. Dichas geometrías incluyen partes dentro de partes y cavidades huecas en partes sólidas. Puede editar sus diseños como desee para crear piezas únicas y de calidad.

Ahorro de dinero

La creación de prototipos en 3D es relativamente más barata que otros métodos de fabricación como el moldeo por inyección . Como mencionamos anteriormente, no tendrá que crear nuevos moldes cada vez que cambie su diseño. Esta es una ventaja significativa, particularmente para pequeñas series de producción. El proceso de impresión 3D requiere solo una o dos máquinas con pocos operadores para crear un componente.

Por lo general, no hay necesidad de herramientas adicionales en este proceso. Por lo tanto, coste del servicio de impresión 3D suele ser mínimo. Además, el desperdicio de material en la impresión 3D es muy bajo porque es un proceso de fabricación aditiva. Se trata de construir un componente desde cero y no hay que tallar bloques sólidos como con el mecanizado CNC.

Ahorro de tiempo

Una de las ventajas más importantes de la tecnología de impresión 3D es que garantiza la creación rápida de prototipos. Como resultado, puede diseñar, desarrollar y probar su pieza personalizada en el menor tiempo posible. Incluso si tiene que modificar el diseño en algún momento, puede hacerlo sin afectar necesariamente la velocidad de fabricación. A diferencia de los procesos tradicionales, las técnicas de impresión 3D le permiten diseñar su pieza, fabricarla internamente y probarla en unos pocos días o menos.

La fabricación aditiva también omite el proceso de creación de moldes y la espera de la preparación de herramientas. Esta suele ser una diferencia significativa para las pequeñas empresas que requieren pequeñas tiradas de producción. Puede acelerar el desarrollo de productos y comercializar productos en plazos de entrega cortos. También está libre del problema de los pedidos mínimos.

Pruebas de prototipos funcionales

La amplia gama de materiales de impresión 3D disponibles en la actualidad hace posible la creación de prototipos funcionales avanzados. Estos prototipos son los que implementa para pruebas de mercado rentables para garantizar que cumplan con sus requisitos y las necesidades de sus consumidores.

Puede probar fácilmente un prototipo de impresión 3D y modificar el archivo CAD si descubre algún defecto. Obtiene comentarios de sus posibles inversores y clientes sobre el producto físico sin arriesgar grandes gastos iniciales de creación de prototipos. Esto le brinda una ventaja competitiva general en su industria.

Cómo imprimir prototipos en 3D

El proceso de impresión 3D del prototipo ocurre en cuatro etapas esenciales, y son:

Diseño CAD

El punto de partida de su proyecto de creación de prototipos 3D es el desarrollo de un archivo de diseño CAD. Puede trabajar con empresas de diseño de productos para desarrollar el software 3D para la extrapolación del diseño. Hay varios formatos de archivo disponibles para la impresión 3D. Es crucial que primero verifique los formatos de archivo compatibles con la impresora.

Además, debe verificar los programas disponibles para diseñar los archivos. Algunos de los formatos de archivo comunes disponibles son:

• STL
• OBJ
• AMF
• 3MF

Una vez que haya un archivo imprimible, puede seguir adelante para preparar el archivo para su impresora 3D. Por lo tanto, la siguiente etapa.

Preprocesamiento digital

El proceso de preparación de su archivo para su impresora se llama rebanado. Esto significa que está dividiendo el modelo 3D en cientos de capas utilizando un software de corte. Una vez cortado, su archivo está listo para la impresora y puede alimentarlo a través de USB, Wi-Fi o SD.

La etapa de preprocesamiento digital también implica la elección de materiales y parámetros. Hay varios materiales de impresión 3D para elegir en función de las propiedades deseadas de su producto final. Además, debe definir otros parámetros del proceso, incluida la ubicación y el tamaño de la impresión.

Impresión 3D de su prototipo

Una vez que carga el archivo cortado en la impresora 3D, comienza el proceso de impresión. Las impresoras 3D usan instrucciones en el archivo para dictar la disposición del material. Luego, las impresoras construyen la pieza depositando capas del material de impresión 3D. Aunque tienen principios similares, el tipo de impresora que utilice determinará cómo se completará el proceso. También puede haber acabados de procesamiento posterior como pintura y cepillado en polvo después del proceso de impresión.

Inspección

Una vez que se completa la creación de prototipos en 3D, el siguiente paso es inspeccionar el prototipo y llevarlo a pruebas de mercado. Este suele ser el caso de los prototipos funcionales. Los ingenieros internos pueden inspeccionar el componente en busca de fallas y cambios. También puede llevarlo a los consumidores potenciales para asegurarse de que satisfaga sus necesidades. Si hay necesidad de cambios, hay suficiente espacio para ello.

Servicios de impresión 3D de RapidDirect

Completar su proyecto de impresión 3D siempre es más fácil cuando trabaja con el mejor socio de creación de prototipos. RapidDirect le ofrece un servicio de impresión 3D rentable y de alta calidad que cumplirá con los requisitos únicos de su proyecto. Nuestra fábrica de impresión interna y nuestras capacidades técnicas cubren los principales métodos de impresión 3D, incluidos FDM, SLS, SLA y Polyjet. Además, le ofrecemos una amplia gama de materiales y opciones de posprocesamiento.

Cuando carga sus archivos CAD y especifica sus requisitos, nuestra plataforma de cotización genera cotizaciones rápidas en dos horas. Nuestros abundantes recursos de fabricación también nos permiten ofrecer precios rentables para su proyecto. Más importante aún, RapidDirect proporciona plazos de entrega rápidos de hasta tres días para permitirle llevar su producto al mercado en poco tiempo. ¡Sube tu archivo de diseño hoy!

Cuatro consideraciones principales antes de Prototipos 3D

La impresión 3D brinda los mejores resultados en la creación de prototipos, pero debe considerar algunos factores antes de sumergirse en un proyecto de creación de prototipos 3D. Esto le ayudará a obtener lo mejor de su proyecto. Incluyen:

Materiales de impresión 3D

Como se mencionó anteriormente, tiene una amplia gama de materiales para elegir para sus proyectos de impresión 3D. Los diversos materiales ofrecen la oportunidad de manipular las propiedades del diseño, conferir flexibilidad, transparencia, etc., según sus necesidades.

Sin embargo, debe verificar los siguientes aspectos antes de elegir su material:

● Precio

Esta es una de las consideraciones más importantes para muchas empresas. Apunta a materiales que ayuden a reducir costos mientras brindan las propiedades necesarias. Por ejemplo, desea comenzar las primeras etapas de creación de prototipos con plástico antes de cambiar a la impresión 3D de metal. Esta opción es más rentable que usar metal en todas partes. Existen varios materiales plásticos para conseguirte una solución económica.

● La precisión y calidad del material

Un prototipo de impresión 3D le brinda una visión general perfecta de cómo se verá el producto final. Por lo tanto, su sim es crear un prototipo funcional. En consecuencia, su elección de material debe alinearse con la complejidad de su proyecto. También necesita conocer las propiedades mecánicas del material para garantizar su idoneidad para su proyecto.

● Directrices de diseño del material

Hay diferentes pautas de diseño para diferentes materiales. Al elegir un material, asegúrese de verificar que la dimensión y la geometría se alineen con las propiedades del material. Si tiene una pared que es demasiado delgada para un material no adecuado, es posible que el archivo no se pueda imprimir. Como resultado, el proceso será contraproducente.

Aplicación del producto

La aplicación de su producto también debe ser una prioridad al tomar sus decisiones. Suponga que está diseñando un prototipo que debe replicar la estética del producto final. En ese caso, debe elegir una tecnología de impresión 3D que ofrezca una resolución más fina. De lo contrario, es posible que deba presupuestar el posprocesamiento. Por otro lado, debe elegir una tecnología que proporcione excelentes tolerancias si necesita prototipos funcionales.

Tecnología de impresión 3D

Las diversas tecnologías de impresión 3D tienen sus estilos de construcción, propiedades de materiales y limitaciones de diseño únicos. El método que elija determinará los ajustes que realice en su diseño, como compensaciones y variaciones. Polyjet le permite combinar materiales duros y flexibles. También proyecta transparencia y colores completos.

Por otro lado, la estereolitografía (SLA) construye piezas con acabados superficiales suaves. Estos procesos son los más ideales si la estética es una preocupación importante. Por el contrario, la sinterización selectiva por láser (SLS) y el modelado por deposición fundida (FDM) son más adecuados para prototipos funcionales. Estas tecnologías construyen piezas duraderas con diferentes materiales. Por lo tanto, su elección dependerá de los requisitos de su proyecto.

Formatos de archivo

Es recomendable enviar sus archivos CAD en el formato correcto para garantizar una excelente construcción. El formato de archivo .STL es el más popular para compilaciones y configuraciones. Aunque puede convertir archivos CAD nativos al formato .STL, pueden surgir algunos problemas si no utiliza el software nativo. Los mejores archivos tienen solo un caparazón sin bordes no compartidos. Su archivo también debe indicar la unidad de medida. Esto ayudará a reducir posibles errores.

Los mejores materiales 3D para la impresión de prototipos

Si bien la impresión 3D es uno de los mejores métodos de creación de prototipos que existen, debe elegir los mejores materiales para aprovechar al máximo su proyecto. Existen varios materiales para prototipos de impresión 3D, y su elección depende de las necesidades de su proyecto. Estos son algunos de los materiales más utilizados para la impresión de prototipos en 3D.

Nailon PA12

Este es un material plástico blanco y se encuentra entre los materiales más asequibles para la creación de prototipos. A pesar de su costo relativamente bajo, Nylon PA12 tiene excelentes propiedades mecánicas. Proviene de polvo fino de poliamida, lo que lo hace perfecto para prototipos y series de producción. Este material de impresión 3D funciona mejor con la tecnología de sinterización selectiva por láser (SLS).

Fusión multichorro PA12

Este material es un plástico gris, perfecto para prototipos y producción. La versión en bruto del Multi Jet Fusion PA12 es la opción más económica del mercado. Puede realizar cambios fácilmente a bajo costo. Además, el uso de este material le brinda productos resistentes a la abrasión y los arañazos. Esto los hace útiles para las pruebas de prototipos. El Multi Jet Fusion PA12 también es estable a la intemperie, estabilizado a los rayos UV y a la luz. Por lo tanto, es una opción perfecta para probar en condiciones exteriores.

Resina de prototipos

Esta resina es más adecuada para prototipos no funcionales y no desea utilizarla para grandes series de producción. Siempre que desee fabricar componentes muy detallados, la resina para prototipos es la elección perfecta. Ofrece acabados superficiales lisos, similares a los productos fabricados con moldeo por inyección de plástico. Este material funciona mejor con estereolitografía (SLA).

PLA

El modelado por deposición fundida (FDM) es una técnica interesante, especialmente útil para los filamentos de ácido poliláctico (PLA). PLA es un material fácil de usar con alta rigidez y resistencia. Tiene una temperatura de impresión baja y una deformación mínima, lo que lo convierte en uno de los materiales de impresión 3D más fáciles. También es un material económico que crea piezas confiables para muchas aplicaciones diferentes. Si la estética y los detalles finos son una preocupación importante, el PLA debería ser su material de referencia.

PU

Si su proyecto de creación de prototipos de impresión 3D requiere un plástico flexible, TPU es la solución perfecta. Este material tiene las propiedades del caucho, incluyendo alta elasticidad y alta resistencia. Por lo tanto, encajaría en su proyecto de creación de prototipos si necesita algo flexible. Los componentes de este material son resistentes a la fatiga y el estrés, y también es una excelente opción para productos finales.

Conclusión

La creación rápida de prototipos en 3D es un proceso de fabricación efectivo para una ingeniería mejor y más rápida. Acelera sus flujos de trabajo y elimina los cuellos de botella del ciclo tradicional de creación de prototipos. El uso de prototipos de impresión 3D ahorra costos y reduce el tiempo de comercialización al tiempo que ofrece pruebas de diseño más sencillas y ventajas generales de creación de prototipos. Antes de sumergirse en cualquier proyecto de impresión 3D, debe considerar el socio de fabricación con el que trabajará.

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