Modelos conceptuales:el paso más básico del concepto al prototipo

¿Qué es el modelo conceptual?

El modelo conceptual es un vehículo valioso para proporcionar ideas a los usuarios. Un prototipo de concepto físico generado por la creación rápida de prototipos puede proporcionar información efectiva sobre la capacidad de fabricación del diseño y puede refinarse según los requisitos específicos de los clientes, por lo que el modelado conceptual ayuda a reducir el tiempo de producción en las primeras etapas del proceso de diseño. Los productos involucrados pueden cumplir con los plazos, desarrollarse más rápido y ponerse en uso lo más rápido posible.

Dado que todos los prototipos se producen mediante tecnologías de creación rápida de prototipos, no es necesario desarrollar herramientas costosas para diseñar prototipos. Esto reduce en gran medida los costos de producción y permite una integración rápida y sencilla de los diseños. Proporciona una forma de muy bajo riesgo para descubrir fallas de diseño y realizar modificaciones, y para proporcionar modelos precisos que se pueden usar en herramientas de producción.

Los modelos conceptuales juegan un papel importante a lo largo del ciclo de vida del desarrollo del sistema. La Figura 1–1 a continuación muestra el rol del modelo conceptual en un escenario de desarrollo de sistema típico. Obviamente, si el modelo conceptual no está completamente desarrollado, la ejecución de los atributos del sistema subyacente puede no implementarse correctamente, dejando el problema en el futuro, y estas fallas ocurren en la industria. La importancia de los modelos conceptuales es obvia cuando tales fallas sistémicas se mitigan a través del desarrollo del sistema y la adherencia a técnicas de desarrollo probadas.

¿Cómo implementar un modelo conceptual?

(1) SLA (aparato de estereolitografía)

SLA se basa en el principio de fotopolimerización de resina fotosensible líquida. El material líquido puede someterse rápidamente a fotopolimerización bajo la irradiación de luz ultravioleta de cierta longitud de onda e intensidad. El peso molecular aumenta considerablemente y el material cambia de líquido a sólido.

La Figura 2-1 muestra el principio de funcionamiento del SLA. El tanque de líquido está lleno de resina de fotopolímero líquido. Bajo la acción del espejo deflector, el rayo láser puede escanear la superficie del líquido. La pista de escaneo y la presencia o ausencia de luz son controlados por la computadora. Donde se alcanza el punto de luz, el líquido se solidifica. Al comienzo del tiempo de formación, la plataforma de trabajo está a cierta profundidad por debajo del nivel del líquido, y el punto enfocado se escanea punto por punto en la superficie del líquido de acuerdo con las instrucciones de la computadora, que se solidifica punto por punto. Cuando se completa una capa de escaneo, el área no irradiada sigue siendo una resina líquida. Luego, la plataforma elevadora baja la plataforma a una altura y la capa formada se cubre con una capa de resina. El raspador raspa la superficie líquida de la resina con mayor viscosidad y luego escanea la siguiente capa, y la capa recién curada es firme. Se pega el suelo a la capa anterior, repitiendo así hasta fabricar toda la pieza, y se obtiene un modelo sólido tridimensional.

2-1 2-2

(2) SLS (sinterización selectiva por láser)

SLS fue desarrollado en 1989 por C.R. Dechard de la Universidad de Texas en Austin. El proceso SLS se forma a partir de un material en polvo. El material en polvo se extendió plano sobre la superficie superior de la pieza formada. El CO₂ de alta resistencia El láser se usa para escanear la sección transversal de la pieza en la capa recién colocada, y el material en polvo se sinteriza bajo irradiación láser de alta intensidad para obtenerlo. La sección de la nueva pieza sinterizada cero está conectada a la pieza formada a continuación. Después de sinterizar una sección de la sección, se aplica una nueva capa de material en polvo y la sección inferior se sinteriza selectivamente, como se muestra en la Figura 2-2. Una vez completada la sinterización, se elimina el exceso de polvo y luego se pule, se seca, etc.

El proceso SLS se caracteriza por una amplia gama de materiales, no solo para la fabricación de piezas de plástico, sino también para la fabricación de cerámica, cera y otros materiales, en particular para la producción de piezas metálicas. El proceso SLS no requiere soporte porque ningún polvo sinterizado actúa como soporte.

(3) Mecanizado CNC

CNC representa el control numérico por computadora y existe desde principios de la década de 1970. Antes de esto, se llamaba NC por control digital. Aunque la mayoría de la gente nunca ha oído hablar de esta palabra, si usted está en la industria manufacturera, es probable que trate con CNC durante mucho tiempo.

Como habrás adivinado, todas las operaciones que el operario necesita realizar en una máquina convencional se pueden programar con una máquina CNC. Una vez que el código CNC está configurado y funcionando, una máquina CNC es bastante simple de seguir funcionando. De hecho, muchas máquinas CNC pueden funcionar sin supervisión durante todo el ciclo de mecanizado, lo que permite al operador realizar otras tareas. Esto brinda a los usuarios de CNC varios beneficios concomitantes, incluida la reducción de la fatiga del operador, la reducción de errores causados ​​por errores humanos y tiempos de mecanizado consistentes y predecibles para cada pieza de trabajo.

Dado que la máquina funcionará bajo el control del programa, el nivel de habilidad requerido por los operadores de CNC (relacionado con las prácticas básicas de mecanizado) se reduce en comparación con los mecánicos que utilizan máquinas herramienta tradicionales para producir piezas de trabajo. Mientras tanto, la máquina CNC es flexible. Dado que estas máquinas se ejecutan desde un programa, ejecutar diferentes artefactos es casi tan simple como cargar un programa diferente. Una vez que el programa ha sido verificado y ejecutado por una ejecución de producción, puede llamar fácilmente a la próxima ejecución. Esto trae grandes beneficios a las conversiones rápidas.

La tecnología CNC es superior a SLA y SLS en términos de precisión. Las máquinas CNC de hoy en día tienen especificaciones de precisión y repetibilidad casi increíbles. Esto significa que una vez que se valida el programa, se pueden generar fácilmente y con precisión dos, diez o mil artefactos idénticos.

Propósito de los modelos conceptuales

Utilice el modelo conceptual como el primer paso en el proceso de creación de un producto físico. Son modelos de investigación en etapa de diseño inicial que se pueden usar para completar el ensamblaje, mejorar el diseño, mostrar muestras e implementar funciones. Los ingenieros de WayKen construyen modelos conceptuales con una gama de materiales, tecnologías y acabados para producir acabados realistas para ver con confianza cómo se verá el producto final. Los colores y las texturas se pueden aumentar con anodizado, enchapado, chorro de arena y mucho más. Algunos modelos de concepto de producto utilizan mecanizado CNC, creación rápida de prototipos y otros procesos para lograr los requisitos de ensamblaje funcional. Nuestros ingenieros son buenos trabajando con usted para transformar sus primeros archivos CAD en modelos conceptuales que transmitan con elegancia la intención de su diseño a su audiencia.