Guía del diseñador para la creación de prototipos

Los diseños superiores no se hacen de la noche a la mañana:son el producto de rondas de iteración, prueba y adaptación. De hecho, cada pieza exitosa que encontramos en nuestra vida diaria se ha sometido a un proceso de desarrollo de productos exhaustivo para optimizar el diseño y la capacidad de fabricación de la pieza.

Sin prototipos y componentes de validación, no hay garantía de que las piezas encajen o funcionen según lo planeado. Los errores requieren rediseños, que pueden ser extremadamente costosos debido al producto desechado, los retrasos en la producción y las nuevas herramientas.

Un riguroso proceso de desarrollo de productos incluirá varias rondas de creación de prototipos. Cada prototipo tiene un propósito:algunos son simples modelos de prueba de concepto, mientras que otros demuestran la funcionalidad o las características deseadas del material. Los prototipos se pueden crear utilizando una variedad de métodos de fabricación, por lo que es importante que los fabricantes conozcan los entresijos de los diferentes procesos para maximizar la eficiencia de la etapa de desarrollo del producto. Este artículo abordará algunas consideraciones clave para la creación rápida de prototipos.

Las etapas del prototipado rápido

La creación de prototipos se puede dividir en varias fases, cada una de las cuales tiene como objetivo probar o demostrar un aspecto del diseño de una pieza. La elección del proceso de fabricación del prototipo dependerá de los factores que se estén evaluando. Por lo general, cuanto más se acerca el proceso a la producción, más compleja y costosa se vuelve la creación de prototipos.

1. Modelos de prueba de concepto

Los prototipos iniciales son modelos simples que brindan una idea general de la aplicación de la pieza. Las cosas que se deben priorizar en esta etapa son la velocidad y la apariencia:el objetivo es mostrar el prototipo a la gente rápidamente para que el diseño general se pueda aprobar o rechazar antes de que comience la siguiente ronda de creación de prototipos.

Dependiendo de la aplicación, se pueden hacer prototipos rudimentarios de arcilla, cartón o espuma de modelado, pero si se necesita un modelo sofisticado, los fabricantes pueden crear fácilmente prototipos de uretano fundido o impresos en 3D a partir de un modelo CAD rápido. La fidelidad de los prototipos mejorará a medida que avance el diseño del producto.

2. Montaje de modelos de prueba

Una vez que se ha determinado la arquitectura del producto, es importante crear prototipos de las diversas piezas de un ensamblaje para garantizar que encajen según lo previsto. Esto ayuda a identificar posibles problemas físicos con la pieza, desde errores de diseño hasta problemas con las dimensiones, las tolerancias o el ajuste. Esta etapa debe priorizar la exactitud y precisión de la pieza.

El modelado por deposición fundida (FDM) permite realizar pruebas rápidas de tamaño y forma, y ​​los procesos como el mecanizado CNC producen tolerancias favorables en las piezas de forma constante (aunque las geometrías de piezas complejas pueden afectar a la eficiencia de los prototipos de mecanizado). Es importante tener en cuenta que cualquier prueba de las tolerancias de un prototipo requerirá el uso de un proceso de fabricación idéntico o comparable al que se usará en la producción.

3. Modelos funcionales

La siguiente fase de prueba evalúa el rendimiento de los prototipos cuando se someten a las tensiones y condiciones de la aplicación prevista de la pieza. Esto puede implicar probar la resistencia de la pieza a los productos químicos, las fluctuaciones de temperatura o la electricidad, así como las propiedades mecánicas, ópticas y térmicas de la pieza para lograr resultados óptimos.

A veces, puede ser necesaria otra ronda de creación de prototipos para determinar cómo cambian las propiedades del material de la pieza con el tiempo. Lo que se conoce como "prueba de vida" somete a los prototipos a condiciones extremas (que incluyen humedad, temperaturas extremas o exposición a los rayos UV) para medir la resistencia a la fatiga y ayudar a garantizar que los productos sigan funcionando durante el curso de su vida útil proyectada.

En ambas situaciones de prueba, los fabricantes deben priorizar la elección del material, utilizando el material exacto o comparable al de la pieza final para obtener los resultados más precisos.

4. Modelos de pruebas reglamentarias

En esta etapa, se debe finalizar el diseño del producto y uno de los pasos finales de la creación de prototipos es la creación de modelos para las pruebas reglamentarias. Estos modelos se pueden usar para demostrar que la pieza cumple con los estándares establecidos por agencias como la FDA, la FCC o la Organización Internacional de Normalización (ISO), y pueden incluir pruebas de inflamabilidad de la pieza, seguridad alimentaria o, en el caso de muchas aplicaciones médicas, biocompatibilidad.

Si el prototipo cumple con todos los requisitos reglamentarios, los fabricantes pueden comenzar los preparativos para iniciar la producción.

Prototipos:el trampolín hacia piezas funcionales y fabricables

El objetivo final de la creación de prototipos es doble:probar que una pieza es funcional y demostrar que se puede fabricar económicamente. Con la información recopilada durante las rondas de creación de prototipos, los diseñadores, ingenieros y gerentes de productos pueden garantizar que una pieza esté optimizada para el diseño, la capacidad de fabricación y la función, al tiempo que mitigan los riesgos de descubrir problemas funcionales en el futuro. Un enfoque completo para la creación de prototipos maximiza en última instancia la calidad de la pieza, ayuda a garantizar el cumplimiento normativo, ahorra costos y reduce los tiempos de producción.

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