Como hacer un prototipo

Al desarrollar un producto, hacer un prototipo físico puede ayudarlo con la investigación, las pruebas, la financiación y mucho más. Y gracias a los proveedores de servicios de creación rápida de prototipos como 3ERP, es fácil crear un prototipo asequible en poco tiempo.

Sin embargo, algunas empresas retrasan la creación de prototipos simplemente porque no saben por dónde empezar; no saben qué tecnologías o materiales usar, o no saben con qué tipo de socio de creación de prototipos trabajar.

Afortunadamente, hacer un prototipo con un socio como 3ERP es sencillo e indoloro. Esta guía analiza los conceptos básicos de cómo hacer un prototipo y analiza dos amplias categorías de prototipos:modelos conceptuales y prototipos funcionales. También ofrece una descripción general de cómo funciona el proceso de creación rápida de prototipos en una instalación de fabricación de prototipos.

¿Qué es la creación rápida de prototipos?

Un prototipo es un modelo, borrador, maqueta o versión inicial de un producto físico que se construye antes de la producción, y la creación rápida de prototipos es el proceso de desarrollar un prototipo en el menor tiempo posible.

Hay diferentes razones por las que las empresas pueden necesitar desarrollar un prototipo y se pueden usar diferentes tecnologías para construirlo:en 3ERP, nos enfocamos en el mecanizado CNC, la impresión 3D, el moldeado, la fundición y la fabricación de chapa, y algunos prototipos requieren una combinación de procesos si contienen varios componentes.

La creación rápida de prototipos ayuda a las empresas a comercializar sus productos más rápido . Al construir el prototipo rápidamente, la empresa puede acelerar procesos como la investigación de mercado y las pruebas mecánicas, en las que generalmente se requieren prototipos, y llegar a las etapas finales del desarrollo del producto más temprano que tarde.

Modelos conceptuales

Enfoque :Atractivo visual, comunicación de ideas básicas, menor costo posible

Procesos típicos :impresión 3D, mecanizado CNC, fundición al vacío, chapa, otros

Muchos prototipos se construyen para proporcionar una función visual o estética. Los prototipos de este tipo no necesitan funcionar , pero deben dar una impresión visual precisa del producto final.

Un prototipo construido con fines visuales puede denominarse modelo conceptual, prototipo de visualización o prototipo de apariencia. Se puede utilizar para demostrar un producto futuro a inversores potenciales o para realizar estudios de mercado sobre clientes potenciales. También se puede utilizar para transmitir ideas a otros departamentos internos en una empresa.

Dado que no es necesario que los modelos conceptuales sean funcionales, es posible utilizar ciertos procesos de fabricación que pueden no utilizarse para la producción de piezas finales. El enfoque es simplemente hacer un prototipo atractivo al precio más bajo posible.

Por esta razón, la impresión 3D a veces se usa para modelos conceptuales:las piezas impresas pueden no ser lo suficientemente fuertes para el uso final, pero se pueden fabricar rápidamente con un alto estándar visual. La fundición al vacío también se utiliza principalmente para prototipos visualmente atractivos y de baja resistencia. Dicho esto, el mecanizado CNC y la fabricación de láminas de metal a menudo pueden ser más baratos y/o más adecuados para ciertos proyectos, y existe un alto grado de flexibilidad.

Las empresas también pueden utilizar materiales más baratos para su modelo de concepto, ya que el material no necesita soportar fuerzas o realizar una función mecánica. Sin embargo, para mantener una apariencia impresionante, por ejemplo, para hacer que un plástico de bajo costo parezca metálico, el acabado de superficies profesional se puede aplicar.

Un ejemplo de modelo conceptual

Prototipos funcionales

Enfoque :Validación, pruebas mecánicas, preproducción

Procesos típicos :Mecanizado CNC, moldeo por inyección, chapa, otros

Los prototipos también pueden ser funcionales en lugar de meramente visuales. Los prototipos funcionales normalmente se construyen para validar aspectos físicos de un producto (selección de materiales, por ejemplo) o para realizar pruebas mecánicas . También se pueden utilizar para demostrar la función del producto al personal interno, clientes, inversores, etc.

Si se usa para pruebas, un prototipo funcional puede tener poca consideración por la estética. Por ejemplo, los prototipos funcionales pueden no estar coloreados, sin terminar o carecer de ciertas características y detalles. Sin embargo, los prototipos de última etapa o de preproducción pueden contener características tanto funcionales como estéticas para estar lo más cerca posible del producto final.

Los prototipos funcionales que se someten a pruebas mecánicas generalmente deben fabricarse con materiales y procesos similares a los utilizados en la producción, de lo contrario, las pruebas no serán útiles.

Si el prototipo también necesita someterse a pruebas de composición de metales, entonces es fundamental elegir un material de grado de producción. Procesos de producción como mecanizado CNC y moldeo por inyección a menudo se utilizan para prototipos funcionales, ya que las piezas impresas en 3D a menudo carecen de la resistencia necesaria y no reflejarán la pieza de producción en términos de rendimiento mecánico.

Para prototipos funcionales no demostrativos, los acabados superficiales solo deben aplicarse si contribuyen a la función del producto, y pueden omitirse la pintura, la aplicación de la marca, etc.

Un ejemplo de un prototipo funcional

El proceso de creación rápida de prototipos

En 3ERP, el proceso de creación rápida de prototipos comienza una vez que hemos finalizado un pedido y recibido toda la información y los archivos digitales necesarios.

Lo que sucede a continuación depende en última instancia del proceso de fabricación elegido, que depende del tipo de prototipo (modelo conceptual versus funcional), el material requerido y la cantidad de unidades requeridas. Cada caso es diferente y podemos trabajar con el cliente para determinar el mejor enfoque para cada pedido de creación rápida de prototipos.

Independientemente del proceso, los prototipos están sujetos a procedimientos de control de calidad y luego reciben los pasos necesarios de procesamiento posterior, como la eliminación del material de soporte y la aplicación de los tratamientos de acabado superficial deseados, como anodización o pintura.

Luego, los prototipos se envían al cliente lo antes posible, para que pueda continuar con el desarrollo de su producto.

A continuación se muestra un resumen de los diferentes procesos que utilizamos para la creación rápida de prototipos.

Mecanizado CNC

Para los prototipos mecanizados por CNC, podemos comenzar rápidamente, obteniendo los materiales correctos y enviando el archivo digital a la máquina CNC para fresado, torneado, electroerosión, etc.

El mecanizado CNC es bueno para la creación rápida de prototipos porque es un proceso de un solo paso:no se requieren herramientas; entra la materia prima y sale el prototipo. Esto hace que el proceso sea muy rápido, además de producir prototipos de gran calidad con un alto nivel de detalle.

El mecanizado también es materialmente versátil. El proceso es adecuado para metales y plásticos de alto rendimiento, y las piezas mecanizadas pueden someterse a varios tratamientos de acabado superficial.

Impresión 3D

La impresión 3D, un proceso aditivo capa por capa, se usa a menudo para modelos conceptuales, pero rara vez para prototipos funcionales.

Sin embargo, hay diferentes formas de impresión 3D a considerar:FDM, SLS y SLA para piezas de plástico, SLM y DMLS para piezas de metal. Los procesos de metal AM pueden producir piezas de alta resistencia con buen rendimiento mecánico y, por lo tanto, pueden usarse para prototipos funcionales.

Las ventajas de la impresión 3D incluyen geometrías complejas, bajos costos y plazos de entrega rápidos. Es más adecuado para prototipos únicos que para lotes.

Fundición al vacío

La fundición al vacío, también llamada fundición de uretano, es una alternativa de bajo costo al moldeo por inyección que es mucho más asequible que el moldeo por inyección en pequeñas cantidades. Por lo tanto, es adecuado para la creación rápida de prototipos, a pesar del bajo rendimiento mecánico de las piezas.

El proceso se usa principalmente para modelos conceptuales, ya que produce un acabado superficial de alta calidad comparable o superior al moldeado por inyección.

Moldeo por inyección

Si los prototipos se fabrican mediante moldeo por inyección, primero tenemos que hacer un molde, y esto requiere un diseño CAD complejo de nuestra parte, donde hacemos una versión invertida del prototipo con las líneas de partición, bebederos, etc. necesarios.

Una vez que hayamos construido este molde de metal, mediante herramientas rápidas con un centro de mecanizado CNC, podemos comenzar a fabricar los prototipos de plástico moldeado.

Debido a esta etapa adicional de fabricación, el moldeo por inyección solo es realmente rentable cuando se requiere una gran cantidad de prototipos (consulte Consideraciones sobre la economía de escala abajo). Sin embargo, tiene muchas ventajas:excelente acabado superficial, buena resistencia y similitud con las piezas finales.

Fabricación de chapa

Los prototipos de chapa metálica se pueden fabricar en una variedad de metales con plazos de entrega cortos. Estos prototipos suelen ser similares a las piezas de uso final y se pueden usar para realizar pruebas.

La fabricación de láminas de metal es adecuada para productos específicos como soportes, gabinetes y paneles y, por lo general, no se usa de manera intercambiable con otros procesos de fabricación de metal.

Consideraciones de economía de escala

La elección de una fabricación a menudo depende de la cantidad de unidades requeridas. A veces es necesario comprometerse y elegir un proceso diferente si la cantidad unitaria no tiene sentido desde el punto de vista económico.

Aunque hay muchas excepciones, esta tabla da una idea aproximada de la cantidad de unidades adecuadas para ciertos procesos. (Se excluye la fabricación de láminas de metal, ya que las piezas y los prototipos de láminas de metal generalmente se diseñan específicamente para los procesos de láminas de metal).

	Prototipos metálicos	Prototipos de plástico
Mecanizado CNC	1–100	1–100
Impresión 3D	1–10	1–10
Moldeo por inyección	100+	100+
Fundición al vacío	n/a	1–100
Fundición de metales	100+	n/a

Cómo hacer un prototipo, paso a paso

Conceptualizar

La primera etapa de hacer un prototipo, antes de diseñarlo, es decidir qué se requiere. Esta etapa puede implicar la investigación de mercado y la lluvia de ideas sobre los requisitos potenciales.

Diseño

A menos que todo lo que se necesite sea una maqueta áspera hecha a mano, se requiere software CAD para diseñar un prototipo. CAD permite la repetición exacta y la modificación sencilla, y los archivos se pueden convertir a un formato legible por máquina para una producción instantánea. Aquellos sin experiencia en diseño pueden requerir servicios profesionales de diseño de productos.

Elegir material, tecnología, acabado

El material, la tecnología y el acabado de la superficie deben considerarse desde el principio, ya que estos factores informarán el diseño CAD. Sin embargo, las selecciones finales se pueden hacer después de la etapa de diseño.

Construir

Se debe enviar un archivo CAD viable y una lista de materiales, tecnologías y acabados superficiales al especialista en creación de prototipos, que luego puede comenzar la fabricación del prototipo.

Prototipo de nuevo

Una vez que el prototipo ha cumplido su propósito, puede ser necesario desarrollar otro, dependiendo de la etapa actual del cronograma de desarrollo del producto. Por ejemplo, un modelo conceptual, una vez validado, puede ser reemplazado por un prototipo mecánico.

3ERP es especialista en creación rápida de prototipos y ha trabajado con una amplia gama de clientes en muchas industrias. Póngase en contacto para obtener un presupuesto gratuito.