Guía experta para crear prototipos de plástico de alta calidad

No imaginamos la industria moderna sin plásticos. Polímeros industriales modernos son fáciles de fabricar y procesar. Tienen resistencia considerable, gran resistencia a la corrosión y, sobre todo, peso muy pequeño comparado con cualquier metal. Eso los hace populares entre diseñadores industriales. Por esa popularidad, técnicas de prototipado plástico han estado en auge estas décadas. Veamos qué ofrecen ahora.

Prototipado plástico hoy

Por mucho tiempo, fabricación de plástico fue dominio de producción en masa. Necesitaba molde de inyección y máquina que inyectara plástico. Sistema muy caro y cualquier cambio de diseño muy costoso. Por eso metal fue material #1 para prototipado, especialmente tras desarrollo rápido de sistemas digitales y máquinas CNC. Eso cambió con procesos de prototipado rápido.

Desarrollo del prototipado rápido de plástico

Primero: técnicas de fundición al vacío de silicona, sustituyeron herramienta dura por blanda. Moldes de silicona son más baratos y fáciles.

Siguientes cambios: procesos aditivos innovadores que no requieren blancos ni herramienta. Ofrecen libertades de diseño inigualables.

Último: procesos CNC permitieron moldeo por inyección rápido de plástico. Moldes intercambiables de aluminio con mejor manufacturabilidad que acero herramienta acortan tiempo de utillaje hasta 60%. Cambiar cavidad de molde de aluminio es más fácil que acero tratado térmicamente.

Beneficios de implementar prototipado rápido de plástico

• Coste de prototipo plástico. Materiales plásticos suelen tener baja temperatura de fusión, buen mantenimiento, fáciles de procesar. Producción de prototipo plástico bastante barata. Sin gran presupuesto, compra silicona, viértela sobre modelo maestro (hecho manualmente), espera, funde piezas en casa.
• Durabilidad. Plásticos tienen gran durabilidad. Buena estabilidad, resistencia a fatiga, propiedades de fricción. Mantenerlos de luz UV y bajas temperaturas ya que algunos polímeros se vuelven frágiles.
• Fiabilidad. Procesos de prototipado plástico bien desarrollados. Muchos servicios profesionales de moldeo por inyección usan estas técnicas. Si duda sobre mejor método, consulte a expertos.
• Reciclabilidad. Era donde contaminación plástico era mayor problema ecológico pasó. Plásticos industriales modernos diseñados para ser reciclables, producción sin residuos mayores dañinos.
• Plazo de entrega. Procesos rápidos perfectos para lotes bajos de piezas plásticas. En algunos casos, obtiene prototipo en una semana pidiendo a servicios de moldeo. Poco post-procesado.

Dónde pueden ayudar los prototipos plásticos

Piezas de prototipo plástico no solo para utensilios de cocina y electrodomésticos. Muchos productos médicos son de plástico ya que algunos polímeros combinan bien con tejido humano y son ligeros. Piezas transparentes usadas en iluminación automotriz. Menos frágiles que vidrio. Muchos plásticos dan buen aislamiento o aislamiento térmico, así superficies calientes o alta tensión, mangos y carcasas plásticas aseguran seguridad. Por buenas cualidades de fricción, algunos polímeros fabrican cojinetes baratos y eficientes.

Las 4 principales opciones de prototipado rápido de plástico

Con avances rápidos en manufactura, fundición, impresión 3D, moldeo por inyección y mecanizado CNC. Tecnologías basadas en prototipado rápido, herramientas CAD 3D ampliamente usadas en piezas plásticas.

1. Técnicas de fundición para prototipos plásticos

Fundición de silicona gran proceso para fabricación de prototipos plásticos en lote bajo ya que requiere modelo maestro (muestra) para crear moldes. Suelen suspender modelo sobre tanque vacío. Añaden elementos tecnológicos (plástico también) al modelo: canal para verter plástico, ventilación, etc. Luego vierten silicona líquida, esperan solidificar y a veces curan en horno. Dividen molde en dos y listo para producir hasta 25 piezas. No inversiones de capital.

2. Impresión 3D para prototipado plástico

Fabricación aditiva o impresión 3D es proceso innovador. Lo define cambio de masa. Blanco suele ser mayor que pieza final. En AM, blanco es polvo o hilo fino. Administrado a placa base capa a capa y sinterizado o curado para copiar sección transversal actual. Desde invención en 1980s, AM ha avanzado mucho. Precisión, acabado, elección de materiales, plazo de fabricación aditiva.

Sinterizado Selectivo por Láser (SLS)

Primer proceso entre técnicas aditivas para prototipado rápido plástico. Más universal, usable para casi cualquier material. Plásticos no requieren mucha potencia láser para sinterizar. Ventaja principal: extender polvo sobre placa sirve como estructura de soporte para elementos voladizos.

Modelado por Deposición Fundida (FDM)

Proceso aditivo más barato y fácil para prototipos plásticos. Aficionados crean impresoras FDM en casa. Usa material en hilo plástico que se licúa y deposita en placa en forma de sección transversal actual. Estructuras voladizas soportadas por otro material – plástico más frágil, fácilmente removible. FDM más barato, peor acabado y calidad, requiere más post-procesado si estética importa.

Estereolitografía (SLA)

Considerada padre de todos los procesos 3D. Mejor calidad de pieza. Acabado casi perfecto, precisión limitada solo por diámetro de luz UV/láser. Usada para fabricar modelos maestros para fundición futura y prototipos donde importa estética. SLA más cara: polímero líquido caro y cantidad considerable en tanque. Problema: estructuras de soporte solo con material del modelo, eliminación mecánica, deja marcas que requieren post-procesado.

Impresión Multijet (MJP)

Opción popular para prototipos plásticos: ventajas de FDM sin desventajas de SLA. Punto: fundir plástico en gotas e emitirlas de boquilla en contorno requerido. Ventaja: calidad similar a SLA sin llenar tanque de polímero líquido. Único proceso multicolor entre mencionados.

Post-procesado de prototipos impresos 3D

Pese a avances, en muchos casos piezas plásticas requieren post-procesado. Métodos: mecanizado, pulido, procesos químicos. Mecanizado: instala pieza en máquina y procesa con fresa. Pulido: pasta e instrumento para acabado perfecto. Químicos: acetona y recubrimiento. Acetona gaseosa funde superficie y alisa. Eficiente pero para polímeros limitados. Recubrimiento más universal: cubre pieza con pintura u otro elemento para aumentar calidad superficial.

3. Crear prototipo plástico con moldeo por inyección rápido

Moldeo por inyección rápido es variación de tecnología convencional. Diferencia en detalles: moldes rápidos tienen más uniones. Cavidad conectada a base. Para modificar diseño, quita cavidad y cámbiala sin cambiar otros elementos. Baja precisión pero aumenta flexibilidad. En lugar de acero endurecido (millones de iteraciones), se usan aleaciones de aluminio. Menos duraderas, pero manufacturabilidad 5 veces mejor. Modificaciones permiten usar moldeo por inyección incluso para prototipos. Aconsejable para trabajos de alta calidad ya que proceso sigue costoso.

4. Uso de mecanizado CNC para crear piezas plásticas

En componentes mecanizados plásticos y metálicos, muchos fabricantes usan CNC para pruebas de forma, ajuste y función de piezas plásticas, por ventajas en prototipado. Con mejora de selección de materiales de grado producción, en WayKen usamos prototipado CNC para crear prototipos plásticos y piezas metálicas, permitiendo a equipo de diseño simular apariencia y función final, reflejando validez de ensamblaje, dando tiempo y espacio para modificar y optimizar diseño.

Futuro de la tecnología de prototipado rápido plástico

Mayoría de profesionales predicen que fabricación aditiva tomará mayor parte del mercado de prototipado. Es perfecta para el caso. Si se desarrollan más para aumentar velocidad e calidad. Porosidad es problema actual. Mucha investigación para superar imperfecciones de impresión 3D y probable que AM sea opción perfecta en próxima década si no se inventa otro proceso innovador. Más información, capacidades de mecanizado plástico.