Fabricación de prototipos de plástico:exploración de cuatro técnicas de creación de prototipos de plástico

Las piezas de plástico no suelen recibir el crédito que merecen por el papel que desempeñan en nuestro mundo. Difícilmente entrará en un lugar sin encontrarlos, desde el teclado de su computadora hasta la tapa de su taza de café. Sin embargo, cada producto de plástico comenzó como un prototipo. Es por eso que estamos aquí para ver los métodos disponibles para hacer prototipos de piezas de plástico. ¡Vamos directo a ello!

La importancia de un Prototipo de plástico

La creación de prototipos, como sabrá, es una herramienta poderosa para emprendedores y empresas. Ayuda a evaluar un producto físico antes de que comience la producción a gran escala. Un prototipo de plástico le permite trabajar con la representación física de su producto de plástico lo más rápido posible.

También tiene la oportunidad de presentar sus ideas a inversores potenciales y permitirles probarlas. Los prototipos de piezas de plástico son los que ofrece a sus clientes potenciales para ayudarlo a medir su interés en el producto antes de lanzarlo.

Este proceso brinda a los diseñadores, con el apoyo de las empresas de creación de prototipos, la oportunidad de realizar los cambios adecuados antes de fabricar productos de plástico. Al final, tanto el fabricante como el usuario del producto final se benefician. Otras ventajas incluyen:

• Prueba varias características de diseño en el prototipo de plástico
• Verifica la funcionalidad del diseño
• Crea un punto de referencia de prueba para desarrollar funciones adicionales
• Facilita la retroalimentación de los clientes
• Identifica posibles defectos e irregularidades con prototipos de piezas de plástico antes de la producción en masa
• Permite refinar la definición para lograr eficiencia en la fabricación

Cosas que debe implementar antes de desarrollar un Prototipo de plástico

Lo primero que debe razonar antes de la fabricación de prototipos de plástico es su modelo CAD. El modelo de diseño asistido por computadora (CAD) es una representación digital de su producto deseado que le muestra a usted y al fabricante cómo debe verse el producto.

Un modelo CAD también muestra cómo encajan las piezas de plástico y cómo funciona el producto como un todo. Preparación de un modelo CAD te ayudará a crear un modelo de prototipo físico, ya sea visual o funcional.

• Visuales – un prototipo visual le da una idea del aspecto final del producto. No necesita prototipos visuales para funcionar como el producto final. Por lo tanto, la impresión 3D te ofrece la forma más económica y rápida de desarrollarlos.
• Funcional – Por otro lado, los prototipos funcionales representan el producto final deseado desde los materiales hasta la mecánica. Estos son los tipos de prototipos que puede usar para probar diseños de productos antes de pasar a la etapa de producción en masa.

Independientemente del tipo de prototipo de plástico que desee fabricar, existen varios métodos disponibles. Sin embargo, cuatro de esos métodos son más utilizados. Incluyen:

• Fundición al vacío
• Impresión 3D
• Mecanizado CNC
• Moldeo por inyección

Los procesos de fabricación de prototipos de plástico

La fabricación de prototipos de plástico es uno de los procesos más flexibles en la creación rápida de prototipos. Puede elegir entre una amplia gama de procedimientos para fabricar de forma eficaz sus prototipos de piezas de plástico. En esta sección, discutiremos cuatro de los métodos más efectivos para la creación de prototipos de plástico.

Fundición al vacío

Con la fundición al vacío, los fabricantes pueden duplicar varios prototipos de piezas de plástico. Implica el uso de un modelo maestro para crear piezas que sean adecuadas para las pruebas. Cuando se utiliza la fundición al vacío para la fabricación de prototipos de plástico, el proceso implica la inyección de la materia prima en un molde de silicona. Sin embargo, antes de crear un molde de silicona, debe haber un modelo maestro.

Los modelos maestros se pueden crear mediante impresión 3D o mecanizado CNC. Una vez finalizado el modelo maestro, se desarrollan los moldes de fundición a base de silicona. Las materias primas se inyectan en la cavidad del molde utilizando una campana de vacío. A menudo se tarda entre 30 y 40 minutos en endurecer el modelo resultante para obtener una duplicación precisa del prototipo.

La colada al vacío es compatible con una amplia gama de materiales, desde transparentes hasta opacos. Además, los fabricantes pueden reutilizar el molde de silicona para producir hasta 25 prototipos. Este proceso lo ayuda a actualizar su diseño rápidamente para tener el desarrollo del producto y la producción en masa más cerca.

Beneficios de elegir la fundición al vacío para su prototipo de plástico

Estas son algunas de las principales razones para utilizar la fundición al vacío para la creación rápida de prototipos:

• Ayuda a los fabricantes a crear prototipos de piezas de plástico de alta precisión con detalles finos.
• El molde de silicona puede recrear varios prototipos idénticos en poco tiempo.
• Es un proceso ideal para fabricar piezas con formas complejas.
• Un material de molde adecuado dará un prototipo con la misma calidad que el producto final previsto.
• Es compatible con una amplia gama de materiales plásticos con rigidez, flexibilidad y textura variadas.

Impresión 3D

Fabricación aditiva o impresión 3D abarca varias tecnologías de fabricación. Es una de las técnicas innovadoras siguiendo la industria 4.0 que transforman el mundo de la fabricación. Como mencionamos, la impresión 3D es un término general. Tres de los métodos más populares para la fabricación de prototipos de piezas de plástico en 3D son:

Modelado por deposición fundida (FDM)

La impresión 3D FDM es la forma más popular de impresión 3D utilizada en la fabricación de prototipos de plástico. Este proceso implica el uso de extrusión para una deposición capa por capa de materiales plásticos hasta que se forma el producto final.

Cuando se utilizan impresoras FDM de grado industrial, los fabricantes pueden crear prototipos con mayor resistencia y resolución, según los materiales involucrados. También es un procedimiento flexible, compatible con varios materiales como PLA, ABS, Nylon, PETG, Policarbonato, etc.

Estereolitografía (SLA)

FDM emite filamentos, pero la impresión 3D SLA emplea materiales de resina plástica para crear prototipos de piezas de plástico en 3D. Se trata de utilizar un láser de alta potencia que ayuda a solidificar el modelo que viene utilizando una tina de resina. Los fabricantes utilizan este método para varios propósitos de creación de prototipos, incluidos componentes dentales, médicos y de consumo general.

Sinterización selectiva por láser (SLS)

La tecnología SLS también utiliza un láser de alta potencia. Sin embargo, a diferencia de SLA, sinteriza materiales en polvo para formar un modelo 3D. Este proceso presenta una calidad de impresión superior a la de FDM. Encontrará prototipos de piezas de plástico creadas a través de este método que son más funcionales y con resoluciones más altas. Por lo general, son más duraderas y flexibles que las impresiones FDM.

Beneficios de elegir la impresión 3D para su prototipo de plástico

Disfrutará de los siguientes beneficios al usar la impresión 3D para hacer sus prototipos de plástico:

• La impresión 3D puede ayudarlo a crear prototipos de plástico más rápidamente mientras reduce el costo general del proceso de fabricación.
• Permite la carga directa de archivos CAD en el software de la impresora 3D y la lectura efectiva por parte de la máquina, lo que permite un flujo de trabajo más fluido.
• Permite elegir materiales flexibles para que los fabricantes puedan probar diferentes materiales al fabricar prototipos de piezas de plástico.
• Con la impresión 3D, puede realizar cambios fácilmente actualizando el archivo CAD de un producto antes de enviarlo a la impresora. Por lo tanto, se pueden realizar tantas iteraciones como sea posible en el diseño en muy poco tiempo.
• Los fabricantes con impresoras 3D normalmente pueden crear prototipos a partir de diseños de productos en 24 horas o menos.

Mecanizado CNC

Mecanizado CNC ofrece otro método viable y rápido para la fabricación de prototipos de plástico. Esta tecnología utiliza una amplia gama de herramientas para crear modelos 3D de su diseño a partir de bloques sólidos de materiales. La creación de un prototipo CNC de plástico implica un proceso sustractivo. Es decir, los materiales se eliminan del bloque sólido, a diferencia de la impresión 3D, que es un proceso aditivo. Sin embargo, esto no significa que los fabricantes no puedan hacer prototipos de plástico con diferentes materiales.

Las fresadoras digitales ayudan a que el proceso sea más efectivo. Los fabricantes aseguran la automatización adecuada del proceso con una computadora disponible para dirigir la fresadora utilizando archivos 3D cargados. La fabricación de prototipos de piezas de plástico CNC no requiere el uso de moldes. Por lo tanto, es rentable y solo necesita un renderizado CAD para comenzar la creación de prototipos de plástico CNC.

Beneficios de elegir el mecanizado CNC para su prototipo de plástico

El mecanizado CNC es una de las técnicas de creación rápida de prototipos más eficaces y ofrece las siguientes ventajas:

• Le permite probar el ajuste, la forma y la función de prototipos de piezas de plástico sin producir herramientas de moldeo por inyección.
• El mecanizado CNC ofrece un mayor potencial para tolerancias estrechas, muescas y roscas, y limitaciones de tamaño.
• Esta técnica también permite la creación de varios acabados superficiales en el prototipo, que van desde el pulido hasta la pintura, el recubrimiento en polvo y más.
• El mecanizado CNC también proporciona tiempos de respuesta rápidos, según la complejidad del modelo del prototipo de plástico.
• Permite el uso de una amplia gama de materiales, lo que facilita la elección de un material para su fabricación.
• El prototipo resultante tiende a tener propiedades mecánicas similares a las de la pieza inyectada, y el resultado varía según la apariencia y la funcionalidad deseada.

Moldeo por inyección

Cuando necesite un método de fabricación de prototipos de plástico para series limitadas de producción de prototipos, debe elegir moldeo por inyección de plástico . Aunque el moldeo por inyección es popular para la producción en masa, también ofrece un medio valioso para producir prototipos de plástico. La técnica consiste en la creación de un troquel de metal. Luego, el fabricante envía la resina plástica a un barril calentado, donde se mezcla y se inyecta con fuerza en la matriz de metal.

El paso final es el enfriamiento rápido del plástico en un componente sólido. El resultado es un prototipo con excelentes propiedades mecánicas y un acabado superficial de gran calidad. Es compatible con las opciones populares de material plástico como ABS, polietileno, policarbonato, nailon, HIPS, etc. El moldeo por inyección de prototipos de plástico sienta las bases para los moldes posteriores que necesita para series de producción completas. Muchas industrias aprovechan este método, incluidas las industrias automotriz, electrónica, médica y de embalaje.

Beneficios de elegir el moldeo por inyección para su prototipo de plástico

El moldeo por inyección de prototipos de plástico ofrece las siguientes ventajas:

• Permite realizar pruebas rápidas y rentables de conceptos de productos sin comprometer la calidad.
• El moldeo por inyección ayuda a obtener información rápida sobre las capacidades operativas de los prototipos de plástico mediante la creación de réplicas casi perfectas de la vida real de los productos finales.
• Este método puede ayudar a fabricar piezas complejas que varían en forma y peso.
• El moldeo por inyección de plástico es ideal para industrias que necesitan pruebas y certificaciones considerables, como el sector médico.
• Es el método más efectivo para tiradas de producción mínimas.

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Consideraciones clave para la creación rápida de prototipos de plástico

Es fundamental que los diseñadores elijan los métodos de creación de prototipos de plástico que mejor se adapten a sus aplicaciones. Los prototipos tienen diferentes cualidades requeridas. Si bien puede tener un parecido aproximado de los prototipos y las piezas de producción en las primeras etapas, deben coincidir mucho cuando el desarrollo se acerca al lanzamiento.

Por lo tanto, sería mejor considerar algunos factores antes de elegir un método de fabricación de prototipos de plástico. Estos claves incluyen:

1. Propósito del Prototipo de plástico

La aplicación de su prototipo debe ser su primera consideración. Los prototipos de plástico se utilizan en diversas industrias y por diferentes motivos. Su prototipo podría ser para pruebas no funcionales de marketing o ventas. Por otro lado, es posible que necesite el prototipo para realizar pruebas funcionales con consumidores potenciales. Debe elegir un método que produzca prototipos con los colores, la geometría y el acabado superficial exactos del producto final previsto.

2. Formulario

¿Su diseño incluye tolerancias estrictas o características internas complejas? La respuesta a esta pregunta le ayudará a elegir la técnica de creación de prototipos correcta para su prototipo. Algunas opciones de fabricación están limitadas cuando se trata de la geometría de los diseños. Algunos de ellos pueden requerir un diseño de alto nivel para la fabricación (DfM) antes de que puedan ser económicos o rentables. Las tecnologías que pueden cumplir efectivamente con la geometría prevista de su pieza de plástico son las mejores opciones.

3. Volumen y Costo

El tamaño y el volumen de la pieza están estrechamente relacionados con el coste final del proceso. El volumen total del prototipo que desea producir juega un papel importante para ayudarlo a elegir la técnica de creación de prototipos adecuada. Algunos procesos pueden tener costos iniciales más altos para configuraciones y herramientas mientras producen piezas económicas. Por el contrario, otros procesos pueden tener costos de inicio bajos pero mayores costos de piezas debido a una menor automatización, tiempos de ciclo más lentos y costos de mano de obra. Incluso con mayores volúmenes, los costos de dichos procesos solo se reducen marginalmente.

4. Tiempo de entrega

La rapidez con la que necesite el prototipo también afectará su elección de la técnica. Algunos métodos de creación de prototipos utilizan herramientas sofisticadas junto con la automatización para crear prototipos en 24 horas. Sin embargo, las herramientas y las configuraciones para algunos métodos podrían aumentar los plazos de entrega hasta semanas. Si necesita que las pruebas se realicen muy rápidamente, debe elegir métodos que produzcan piezas rápidamente.

5. Materiales

¿Será necesario que su prototipo se someta a tensiones o tensiones específicas? Debe equilibrar el costo con los requisitos estéticos y funcionales de su prototipo antes de seleccionar el material óptimo. Compare las características ideales de su aplicación con las técnicas de creación de prototipos de plástico disponibles antes de tomar una decisión.

¿Qué es el Prototipo de plástico ¿Coste?

Varios factores afectan el costo de los prototipos de plástico. These factors include materials used, the complexity of the part, and the plastic prototype fabrication technique used. However, 3D printing is generally less expensive than CNC machining. Injection molding is somewhat more costly than the initially mentioned processes due to mold milling costs.

The low fixed costs of 3D printing ensure zero economies of scale. That is, the first copy has the same cost as the last. The fixed costs of CNC machining is also low, with total cost rising at a steady rate. So, you’d expect the cost of each part to be a little higher than similar parts produced with 3D printing.

For prototype plastic injection molding cost, it is relatively high for the first few parts. However, the price steeps lower as the volume increases. It is clear that the plastic prototype cost is relative and depends largely on the method used and volume required.

Plastic Prototyping Techniques	Cost
3D Printing	Inexpensive
CNC Machining	Low, but higher than 3D printing
Injection Molding	Costly, but depending on the volume

Conclusión

Plastic prototyping is an effective means of ensuring quality outcomes of your manufacturing process. However, the success of your plastic prototype will depend on your understanding of the prototyping technologies available and selecting the most effective one for your application. Now that you know more about developing plastic prototypes, it’s time to gain a competitive advantage by choosing the right manufacturing partner.

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Preguntas frecuentes

How do you make a plastic prototype?

There are various techniques available for making plastic prototypes. They include vacuum casting, injection molding, 3D printing, CNC machining, and more. Your choice will depend on your prototype’s application, volume, form, material, and cost.

Why is a plastic prototype important?

The essential benefit of a plastic prototype is that it stimulates the actual product features. This way, you can quickly test the design’s correctness and product functionality before going into mass production.

How much does it cost to make a plastic prototype?

The relative pricing of plastic prototype manufacturing will depend on the chosen manufacturing technique and the volume of parts required. Generally, 3D printing presents the most cost-effective option, while CNC machining is also relatively cheap. The injection molding price is a little on the high side because of the mold tooling.