¿Qué es la creación rápida de prototipos y cómo elegir el método de creación de prototipos ideal?

Si recientemente se le ocurrió un diseño de producto, probablemente haya respondido algunas preguntas comunes que su fabricante podría tener para usted. Por ejemplo, ¿cuál es su elección de material, las dimensiones, la resistencia y los requisitos de tolerancia, y cuántas unidades desea producir?

Sin embargo, incluso después de responder a todas estas preguntas, no puede descartar la posibilidad de fallar cuando comience a producir en masa su producto final. Una forma en que los diseñadores de productos de primer nivel mitigan estos riesgos es mediante la creación rápida de prototipos. Este artículo explica la creación rápida de prototipos y brinda consejos útiles para ayudarlo a elegir el método ideal.

¿Qué es la creación rápida de prototipos?

Prototipado rápido implica la fabricación de piezas de muestra de su producto para probar el ajuste, la función, la capacidad de fabricación, la apariencia y la resistencia de los componentes. Le permite detectar fallas de diseño en una etapa temprana durante el desarrollo del producto para que pueda tomar medidas para corregirlas. Sin embargo, debido a las diversas tecnologías de creación rápida de prototipos disponibles en la actualidad, es posible que no esté seguro de cómo elegir la tecnología y el método de creación rápida de prototipos ideales para su proyecto.

Elegir el método ideal de creación rápida de prototipos

Tres métodos comúnmente utilizados para la creación rápida de prototipos incluyen:

1. Impresión 3D
2. Moldeo por inyección
3. Mecanizado CNC

Impresión 3D n.º 1

La impresión 3D es un proceso de fabricación aditiva ㅡ, lo que significa que implica agregar porciones de materiales en capas para formar el prototipo deseado. Es el método más común para la creación rápida de prototipos debido a su alta precisión, compatibilidad de materiales y bajo costo (especialmente para un bajo volumen de piezas).

Figura 1:El proceso de impresión 3D

Sin embargo, las tecnologías de impresión 3D vienen en varios tipos, cada uno con su capacidad e idoneidad para diferentes necesidades de creación de prototipos. Por ejemplo, tres tecnologías de impresión 3D de uso común incluyen:

• Modelado de deposición fundida (FDM)
• Estereolitografía
• Sinterización selectiva por láser (SLS)

Modelado por deposición fundida

El modelado por deposición fundida (FDM) es el método de impresión 3D más popular para la creación rápida de prototipos. Las impresoras 3D FDM funcionan extruyendo filamentos termoplásticos (como PLA y ABS) capa por capa a través de una boquilla calentada. Por lo general, tiene un tamaño de construcción máximo de 320 x 132 x 154 mm y es adecuado para crear prototipos que someterá a pruebas de ajuste de forma.

Por ejemplo, la Figura 2 muestra el prototipo de una carcasa de Raspberry Pi creada con una impresora 3D FDM para someterse a una prueba de ajuste de forma.

Figura 2:carcasa de Raspberry Pi impresa con FDM

Sin embargo, el tamaño de la boquilla de extrusión define la resolución de una pieza impresa con FDM. Por lo tanto, FDM podría no ser un método ideal para crear prototipos que requieran detalles complejos.

Estereolitografía (SLA)

Una impresora 3D de estereolitografía crea prototipos utilizando un láser de alta precisión. Este láser cura resina líquida, eliminando el desafío de baja resolución común en la impresión 3D FDM. Como resultado, las impresoras 3D SLA pueden lograr una mayor precisión y detalles más finos que las impresoras 3D FDM.

Debe optar por la impresión 3D SLA si está buscando crear prototipos visuales detallados que requieran tolerancias estrictas, máxima precisión, exactitud y un acabado superficial suave. Sin embargo, tenga en cuenta que la impresión 3D SLA normalmente tiene un tamaño de construcción máximo de 145 x 145 x 175 mm.

Figura 3:Prototipo creado con una impresora 3D SLA

Sinterización selectiva por láser (SLS)

En la sinterización selectiva por láser (SLS), los láseres se utilizan para sinterizar material en polvo (normalmente poliamida o nailon) en capas para crear el prototipo deseado. La impresión 3D SLS es excelente para crear prototipos completamente funcionales que requieren buenas propiedades mecánicas. Ofrece un tamaño de construcción mayor (300 x 300 x 300 mm) que la impresión 3D SLA, pero produce piezas con un acabado superficial más rugoso.

Figura 4:Prototipo creado con una impresora 3D SLS

#2 Moldeo por inyección

El moldeo por inyección es un método de fabricación que implica el uso de moldes para crear prototipos. Para crear prototipos utilizando una máquina de moldeo por inyección, su fabricante primero creará un molde con la forma de su producto deseado. A continuación, el fabricante calienta un polímero termoplástico y lo convierte en líquido fundido. Luego, este fluido se inyecta en la cavidad del molde a través de un sistema de canales para obtener la forma deseada.

Figura 5:Proceso de moldeo por inyección

El moldeo por inyección es compatible con muchos materiales (termoplásticos, metales y caucho de silicona líquida) y puede crear diseños de productos complejos. Sin embargo, suele ser ideal para producir varias réplicas de un prototipo, especialmente cuando necesitas realizar una serie de pruebas en estos prototipos.

Por ejemplo, considere la Figura 6, que muestra un prototipo de mouse de computadora (hecho de caucho de silicona) sin ningún sistema eléctrico.

Figura 6:Prototipo de mouse de computadora

En este escenario, puede crear varias unidades de este prototipo para probar la ergonomía ㅡ, lo que significa que desea probar cómo este mouse de computadora afecta la capacidad de los usuarios para trabajar de manera cómoda y efectiva. Por ejemplo, puede determinar cómo este diseño de mouse se adapta a la mano de su usuario o cómo restringe el movimiento del brazo o la circulación sanguínea.

Los resultados que obtenga de esta prueba pueden ayudarlo a tomar medidas de diseño de productos para reducir los riesgos del síndrome del brazo del ratón y el túnel carpiano.

#3 Mecanizado CNC

El mecanizado CNC es un método de fabricación sustractivo, lo que significa que crea el prototipo deseado mediante la eliminación de porciones de material de una pieza de trabajo con herramientas de corte. La tecnología de control numérico por computadora (CNC) automatiza la secuencia de movimiento de la herramienta de corte y la pieza de trabajo para crear sus prototipos.

Figura 7:El proceso de mecanizado CNC

El mecanizado CNC es generalmente el mejor método de creación rápida de prototipos para piezas metálicas, especialmente cuando necesita crear productos prototipo funcionales de alta precisión (como plantillas y accesorios y componentes para aplicaciones de uso final). Por ejemplo, las máquinas CNC pueden lograr tolerancias tan pequeñas como 0,004 mm y una resistencia mecánica de hasta 136 MPa. Sin embargo, la naturaleza sustractiva del mecanizado CNC significa que algunas características pueden ser difíciles de fabricar (por ejemplo, muescas).

Obtenga más información:Comprenda cómo diseñar para el mecanizado CNC.

Servicios de creación rápida de prototipos:Gensun puede ayudar

La impresión 3D, el moldeo por inyección y el mecanizado CNC son capaces de crear rápidamente una amplia gama de prototipos de diseño de productos. Sin embargo, el éxito de su proyecto de creación rápida de prototipos depende principalmente del taller de máquinas con el que trabaja.

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