Sustractivo vs Aditivo: Elegir el Método Correcto de Prototipado Rápido

Con la fabricación aditiva y las impresoras 3D siendo un tema tan candente estos días, es importante recordar por qué los procesos sustractivos como el fresado siguen siendo increíblemente importantes para el prototipado rápido. Pero primero, examinemos algunos de los beneficios y limitaciones del prototipado rápido aditivo (o fabricación digital directa).

Beneficios del Prototipado Rápido Aditivo

El proceso de prototipado rápido aditivo une y fusiona materiales como resinas líquidas, capa por capa para producir un objeto 3D a partir de datos de modelo. El prototipado rápido aditivo es generalmente simple, relativamente económico y rápido. El prototipado rápido aditivo también permite una cantidad sustancial de complejidad dentro de cavidades o áreas internas de una pieza que requerirían socavados e incluso pueden ser imposibles con procesos sustractivos como el fresado.

Limitaciones del Prototipado Rápido Aditivo

El principal inconveniente del prototipado rápido aditivo es que la pieza resultante generalmente no está hecha de un material de uso final como metal… y aunque lo esté, carece de integridad estructural. Eso es porque el punto donde una capa se une a otra carece de la resistencia física exhibida por un bloque sólido del mismo material (sin capas ni uniones).

Prototipado Rápido Sustractivo con Materiales de Uso Final

El prototipado rápido sustractivo proporciona la capacidad de prototipar en materiales de uso final. Dado que el fresado o mecanizado remueve material de una pieza más grande de material, la pieza terminada tiene una composición sólida en lugar de una composición en capas como se ve en el prototipado rápido aditivo con impresoras 3D. Esto produce una mayor integridad estructural que es crítica si la pieza de prototipo va a ser usada en pruebas de producto. Las pruebas de producto con una pieza hecha a través de prototipado sustractivo permiten un análisis preciso de la viabilidad e incluso durabilidad de la pieza, ya que está hecha del mismo material que se usará para fabricar piezas de producción.

Una Gama Más Amplia de Acabados Superficiales y Texturas con Prototipado Sustractivo

Los procesos de prototipado rápido sustractivo también ofrecen una gama más amplia de acabados superficiales para el prototipo completado en oposición al acabado "escalonado" estándar a menudo logrado en el prototipado rápido aditivo con una impresora 3D. Esto podría variar desde una superficie completamente lisa con un acabado tipo espejo hasta unas con texturas fresadas o grabadas. De esta manera, el prototipado rápido sustractivo con una máquina de fresado CNC de alta velocidad es capaz de producir piezas de prototipo con una repetibilidad adecuada para producción de uso final. El acabado superficial liso que se puede lograr con mecanizado de alta velocidad puede ser funcionalmente beneficioso si la pieza dada necesita deslizar y estéticamente beneficioso si el prototipo va a ser usado en pruebas de mercado.

Prototipado Rápido Aditivo vs. Sustractivo

Para ilustrar los puntos hechos anteriormente, pedimos a nuestros ingenieros de aplicaciones que prototiparan rápidamente una pieza usando ambos procesos aditivo y sustractivo. Dado que nuestro pasatiempo favorito después de horas (guiño, guiño) es el futbolín, decidieron hacer un "reemplazo" de jugador de futbolín para pruebas. Esta decisión se basó en una necesidad real – ya que recientemente habíamos roto uno de los jugadores que venía con nuestra mesa de futbolín vintage de 1985. Usando prototipado rápido aditivo (impresión 3D), pudieron diseñar un jugador de futbolín muy rudimentario en unos 90 minutos. A partir de ahí, comenzaron a imprimir y en poco más de una hora la pieza vista abajo estaba completa.

Usando prototipado rápido sustractivo (fresado de alta velocidad), programar la pieza tomó sustancialmente más tiempo y llegó a 3 hrs. 45 minutos. Sin embargo, fresar la pieza de abajo fue considerablemente más rápido que la impresión 3D y tomó 28 minutos.

Prueba de Producto: Un Prototipo Aditivo vs. uno Sustractivo

Bueno, sabían que teníamos que "probar" la pieza ¿verdad? Así que, en una serie de 4 juegos bastante intensos usando cada prototipo, aquí está lo que encontramos. En términos de funcionalidad y durabilidad, el prototipo sustractivo fue el claro ganador. No solo duró los 4 juegos, la composición sólida de la pieza hizo tiros más fuertes con alta velocidad. Además, claramente aguantaría cientos de juegos más. En comparación, la pieza impresa en 3D comenzó a mostrar signos de deslaminado en su lado derecho a mitad del juego 3 — y para el juego 4 tuvimos que repararla con un poco de cinta adhesiva para terminar el resto de nuestra "prueba de producto". El daño a la pieza reveló la composición interna de la pieza impresa en 3D como se ve abajo.

La naturaleza bastante hueca de esta pieza arrojó un poco de luz sobre por qué no podíamos lograr tiros fuertes usando este jugador de futbolín. Al analizar el acabado superficial resultante en ambas piezas, sentimos que el prototipo sustractivo era… bueno, simplemente más atractivo. Además, el proceso de fresado proporcionó más flexibilidad para lograr diferentes acabados superficiales. Por ejemplo, pudimos hacer la mayoría del prototipo sustractivo muy liso mientras dábamos a la sección del pie un acabado más texturizado para mayor "agarre" o control de balón. Por el contrario, el acabado superficial "escalonado" inherente en el prototipo aditivo servía bien en términos de control de balón… pero no era muy atractivo en toda la pieza.

La Máquina CNC Definitiva para Prototipado Rápido Sustractivo:

La introducción del año pasado de la DATRON neo, máquina compacta de fresado de alta velocidad, hace que el prototipado rápido sustractivo sea más asequible y viable que nunca. Además, su tamaño compacto y operación por pantalla táctil la hacen fácil de usar y fácil de encajar en el entorno tipo "laboratorio" más ajustado.