Piezas prototipo:cómo fabricarlas con éxito a partir de metal o plástico

¿Se le ocurrió recientemente un diseño de producto (o parte), o tiene una idea de producto nuevo que cree que será la próxima gran novedad? Si es así, estaría de acuerdo en que la creación de prototipos es un proceso vital en el proceso de desarrollo de productos; le permite descubrir fallas de diseño temprano y determinar el ajuste y la durabilidad del producto.

Pero antes de dar el paso con la creación de prototipos, una decisión importante que probablemente deba tomar es elegir un método de fabricación adecuado para sus diseños de prototipos. Desea un proceso de fabricación asequible que ofrezca un plazo de entrega breve sin comprometer la calidad de las piezas del prototipo.

Es por eso que hemos elaborado una guía completa para ayudarlo a fabricar con éxito sus piezas prototipo. Este artículo presenta cuatro métodos comunes para la creación rápida de prototipos y consejos para ayudarlo a elegir el correcto. También proporcionará consejos de diseño útiles para la creación rápida de prototipos de piezas de metal y plástico.

4 métodos comunes para la creación rápida de prototipos

#1 Mecanizado CNC

El mecanizado CNC siempre ha sido un método popular para crear prototipos. Por ejemplo, a partir de 2007, cuando Apple estaba reemplazando los policarbonatos por aluminio, utilizaron máquinas CNC para crear prototipos de la carcasa de la MacBook a partir de un bloque de aluminio.

El mecanizado CNC es un proceso de fabricación que utiliza controles computarizados para determinar el movimiento de las herramientas de corte y eliminar material de una pieza de trabajo hasta que se fabrica la pieza personalizada deseada.

El mecanizado CNC ofrece una tolerancia extremadamente estricta de hasta ±4 μm. Además, su amplia gama de compatibilidad de materiales significa que puede trabajar con prácticamente cualquier metal o plástico, siempre que los tenga en bloques. (Publicación relacionada:¿Debe utilizar CNC para la creación rápida de prototipos? Las ventajas y desventajas)

#2 Impresión 3D

La impresión 3D y el mecanizado CNC son similares porque se basan en modelos CAD 3D e instrucciones informáticas para crear piezas prototipo automáticamente. Pero a diferencia de la naturaleza sustractiva del mecanizado CNC, la impresión 3D es un proceso de fabricación aditiva:crea prototipos desde cero depositando materiales en capas.

Las tecnologías de impresión 3D incluyen estereolitografía (SLA), modelado por deposición fundida (FDM) y sinterización selectiva por láser (SLS), todas las cuales tienen un tamaño de característica mínimo que oscila entre 0,25 mm y 0,8 mm. Este rango de tamaño es lo suficientemente preciso para la gran mayoría de los requisitos de creación de prototipos.

Fundición de uretano n.º 3

La fundición de uretano, a veces denominada fundición al vacío, utiliza moldes de silicona para producir prototipos de plástico al vacío. Este proceso de fundición generalmente comienza con la creación de un patrón maestro utilizando máquinas CNC o impresoras 3D. Luego se vierte poliuretano líquido en el molde para crear copias del diseño del prototipo.

#4 Moldeo por inyección rápida

El moldeo por inyección rápida (RIM) es técnicamente solo una versión más rápida del moldeo por inyección convencional. Al igual que la fundición de uretano, el proceso RIM aprovecha el rápido mecanizado CNC para crear cavidades de molde, lo que le permite producir piezas y características complejas.

¿Cómo elegir el método de fabricación adecuado?

El mecanizado CNC, la impresión 3D, la fundición de uretano y el moldeo por inyección rápida ofrecen varias ventajas. La elección correcta normalmente depende de:

• Las propiedades mecánicas que espera obtener
• El volumen de prototipos que necesita
• Su presupuesto
• Tiempo de entrega
• Compatibilidad de materiales

Debe optar por la creación rápida de prototipos CNC si está buscando una combinación de calidad, tiempo de entrega corto, asequibilidad y una amplia gama de compatibilidad de materiales. El mecanizado CNC también es ideal para crear grandes volúmenes de prototipos con propiedades mecánicas deseables. Sin embargo, este proceso de fabricación sustractivo está asociado con el desperdicio de material.

La impresión 3D elimina el desafío del desperdicio de material en el mecanizado CNC y ofrece acabados superficiales de alta calidad. Pero viene con el inconveniente del alto costo y las opciones limitadas de materiales. La tecnología de impresión 3D solo es compatible con termoplásticos (como ABS, nylon, PLA, ULTEM) y algunos metales como acero para herramientas, acero inoxidable, titanio y aluminio. (Publicación relacionada:Fabricación de prototipos de aluminio:¿Cómo determinar el mejor método)

Las piezas de fundición de uretano y moldeadas por inyección combinan la integridad estructural de las piezas mecanizadas por CNC y los excelentes acabados superficiales de las piezas impresas en 3D. También son bastante asequibles, especialmente si busca fabricar grandes series de prototipos de plástico.

Sin embargo, la fundición de uretano y el moldeo por inyección rápida suelen tener plazos de entrega más largos que la impresión 3D y el mecanizado CNC. Como regla general, debe usar estos métodos si desea crear 100 o más piezas prototipo de plástico idénticas.

Consejos para la creación rápida de prototipos de piezas metálicas

Los siguientes consejos lo ayudarán con la creación rápida de prototipos de metal.

• Utilice prototipos rápidos CNC para piezas de metal a menos que tenga características empotradas en su diseño que pueden ser inaccesibles para las máquinas CNC.
• Utilice impresoras 3D para fabricar prototipos con características empotradas que, de otro modo, serían difíciles de crear con máquinas CNC.
• Diseñe sus cavidades de modo que la relación entre la profundidad y el ancho de la cavidad sea inferior a 4, ya que esto lo ayudará a eliminar la vibración excesiva y la desviación de la herramienta durante el mecanizado CNC.
• Diseñe sus prototipos de piezas metálicas con un espesor de pared superior a 0,8 mm, ya que los metales de paredes delgadas son propensos a deformarse durante el mecanizado CNC.
• Subcontrate el proceso de fabricación a un taller de máquinas de primer nivel para ahorrar tiempo y reducir los costos de fabricación.

Consejos para la creación de prototipos de piezas de plástico

Aunque la impresión 3D, el moldeo por inyección y la fundición de uretano siguen siendo los métodos más populares para crear prototipos de piezas de plástico, el mecanizado CNC podría ser una mejor alternativa para ciertos escenarios. Por ejemplo, el mecanizado CNC es ideal si su diseño presenta pequeños detalles o si está tratando de trabajar con plásticos especiales como PVC, PEI y PEEK. (Publicación relacionada:Mecanizado CNC de prototipos de plástico:¿es la mejor opción?)

No obstante, si tiene la intención de utilizar la impresión 3D para crear prototipos de piezas de plástico, los siguientes consejos de diseño le ayudarán a reducir costes y fabricar con éxito sus piezas prototipo.

• Haga que las piezas voluminosas sean huecas, especialmente para las piezas prototipo no funcionales que usará para la representación visual.
• Reduzca las estructuras de soporte en su diseño ya que utiliza más material y aumenta el tiempo de impresión 3D.
• Elija un fabricante externo con tecnología de impresión 3D de última generación, técnicos altamente calificados y expertos en control de calidad.

Fabricación de piezas prototipo con Gensun Precision Machining

Gensun Precision Machining ha estado en el negocio durante casi dos décadas brindando servicios de creación de prototipos de alta calidad a muchas empresas innovadoras. Nuestros servicios de creación rápida de prototipos incluyen mecanizado CNC, impresión 3D, moldeo por inyección rápida y fundición de uretano.

Según el diseño del prototipo y los volúmenes de piezas que necesite fabricar, podemos ayudarlo a determinar qué método de creación de prototipos usar y crear las piezas prototipo que necesita.

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