Explicación de los modelos de prototipos rápidos:cómo funcionan y por qué son importantes

Un modelo de prototipo rápido suele ser una pieza de plástico o metal creada a partir de un dibujo por computadora, que permite al cliente revisar un producto en desarrollo. A partir de finales del siglo XX, se desarrolló software que permitía a los diseñadores crear dibujos tridimensionales (3D). El desarrollo paralelo de equipos que podían crear estructuras físicas a partir de estos dibujos condujo al negocio del modelado rápido.

El diseño de una pieza utilizando software 3D comienza con un dibujo conceptual de la pieza deseada. Un diseñador puede tomar este dibujo y crear un modelo 3D basado en software, que permite ver una pieza desde diferentes ángulos u orientaciones. Este software también puede desmontar virtualmente la pieza para mostrarle al cliente cómo se puede realizar el ensamblaje en una planta industrial. El diseño de software a menudo incluye la capacidad de "probar" la pieza bajo diferentes condiciones de tensión o impacto para estimar fallas o defectos de diseño de la pieza.

El rápido desarrollo de modelos prototipo se hizo realidad con la introducción de las impresoras 3D. Varias tecnologías diferentes evolucionaron a finales del siglo XX, pero todas estaban vinculadas a los programas de diseño asistido por computadora (CAD) que creaban modelos de software. Todas las impresoras 3D utilizan una técnica de construcción de capas sucesivas de plásticos o metales en secuencia para crear una muestra física de la pieza.

Un tipo de impresora utilizaba un polvo fino dentro del gabinete de la impresora. El software de computadora convirtió el dibujo en miles de capas extremadamente finas, como cortar la imagen en rodajas extremadamente finas. El impresor roció un aglutinante químico sobre el polvo en forma de capa inferior. Luego se mezcló polvo sobre esta capa y la bandeja plana bajó una pequeña cantidad. Se añadió la siguiente capa de aglutinante y polvo, y así sucesivamente, hasta obtener una pieza 3D. Dependiendo de la complejidad de la pieza, es posible que la impresora deba funcionar durante días para completar una muestra.

Otro tipo de prototipo rápido de impresora modelo utilizaba un plástico fundible. Una boquilla colocó pequeños puntos del material derretido en la bandeja de la impresora en capas sucesivas para construir una pieza. Estas piezas a menudo se podían utilizar directamente desde la máquina, porque las capas de plástico formaban un prototipo de plástico sólido. Esta fue una mejora con respecto a algunas impresoras de polvo, que creaban piezas que podían manipularse, pero que podrían no ser lo suficientemente fuertes para realizar pruebas o usarlas en realidad.

Un proceso llamado sinterización de metales también podría crear un modelo prototipo rápido. Un metal como el aluminio o el cobre con un punto de fusión relativamente bajo podría usarse en una impresora 3D de manera similar a un plástico derretido. La pieza metálica terminada a menudo no requería procesamiento adicional y podía usarse directamente desde la máquina para pruebas o desarrollo adicional.

Muchos productos del siglo XXI fueron diseñados íntegramente en software CAD, convirtiendo la imagen virtual en un modelo prototipo rápido, sin necesidad de realizar una muestra física. Esto se volvió común para grandes maquinarias industriales, aviones y vehículos grandes como barcos. Muchas piezas eran demasiado grandes para crear prototipos separados o habrían retrasado el desarrollo del producto final.

Los ingenieros desarrollaron pruebas de software que podían simular condiciones de prueba reales, lo que eliminó la necesidad de pruebas de prototipos. El primer avión comercial se diseñó de esta manera a finales del siglo XX. Un avión a reacción comercial se construyó íntegramente por ordenador, pasando directamente del diseño a un avión con capacidad de vuelo sin prototipos intermedios.

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