Modelos de Prototipado Rápido Explicados: Funcionamiento e Importancia

Un modelo de prototipado rápido es típicamente una pieza de plástico o metal creada a partir de un dibujo por computadora, que permite a un 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 llevó al negocio del modelado rápido.

Diseño con Software 3D

El diseño de una pieza usando 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 la pieza desde diferentes ángulos u orientaciones. Este software también puede desensamblar virtualmente la pieza para mostrar al cliente cómo puede ocurrir el ensamblaje en una planta industrial. El diseño de software a menudo incluye la capacidad de "probar" la pieza bajo diferentes condiciones de estrés o impacto para estimar fallos o defectos de diseño.

Tecnologías de Impresión 3D

El desarrollo de modelos de prototipado rápido se volvió realidad con la introducción de impresoras 3D. Varias tecnologías evolucionaron a finales del siglo XX, pero todas estaban vinculadas a programas de diseño asistido por computadora (CAD) que creaban modelos de software. Todas las impresoras 3D usan 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 usaba un polvo fino dentro de un gabinete. El software convertía el dibujo en miles de capas extremadamente finas, como rebanar la imagen extremadamente delgada. La impresora rociaba un aglutinante químico sobre el polvo en la forma de la capa más baja. Luego se añadía polvo sobre esta capa, y la bandeja plana bajaba una cantidad minúscula. Se añadía la siguiente capa de aglutinante y polvo, y así sucesivamente, hasta crear una pieza 3D. Dependiendo de la complejidad, la impresora podría necesitar funcionar días para completar una muestra.

Otro tipo usaba un plástico fundible. Una boquilla colocaba diminutos puntos del material fundido en la bandeja en capas sucesivas para construir una pieza. Estas piezas a menudo eran utilizables directamente de la máquina, porque las capas de plástico formaban un prototipo sólido. Esto fue una mejora sobre algunas impresoras de polvo, que creaban piezas manipulables pero quizás no lo suficientemente resistentes para pruebas o uso real.

Un proceso llamado sinterizado de metal también podía crear un modelo de prototipado rápido. Un metal como aluminio o cobre con punto de fusión relativamente bajo podía usarse en una impresora 3D de manera similar al plástico fundido. La pieza metálica terminada a menudo no requería procesamiento adicional y podía usarse directamente para pruebas o desarrollo posterior.

Prototipado Virtual y Simulación

Muchos productos en el siglo XXI fueron totalmente diseñados en software CAD, haciendo la imagen virtual un modelo de prototipado rápido sin necesidad de muestra física. Esto se volvió común para maquinaria industrial grande, aeronaves y vehículos grandes como barcos. Muchas piezas eran demasiado grandes para crear prototipos separados, o habrían retrasado el desarrollo final.

Los ingenieros desarrollaron pruebas de software que podían simular condiciones reales, eliminando la necesidad de pruebas de prototipo. El primer avión comercial se diseñó así a finales del siglo XX. Un avión a reacción comercial se construyó totalmente en una computadora, yendo de un diseño directamente a una aeronave capaz de volar sin prototipos intermedios.