Seleccionar el método óptimo de prototipado rápido para desarrollo de producto superior

"Prototipado rápido" (RP) se refiere a la fabricación rápida de productos físicos usando Diseño Asistido por Computadora (CAD) durante la fase de diseño del ciclo de vida del producto. Puede usarse a lo largo del proceso de diseño, desde la creación de conceptos hasta las pruebas finales. El prototipado rápido eficaz ayuda a los ingenieros a evitar posibles obstáculos temprano, mejora la calidad general del producto y acelera el tiempo de comercialización. El prototipado rápido también puede reproducir rápidamente geometrías complejas directamente desde un archivo CAD sin necesidad de utillaje.

Hay dos tipos de prototipos: baja fidelidad y alta fidelidad. Los prototipos de baja fidelidad son maquetas aproximadas usadas en las etapas tempranas del ciclo de diseño para ayudar a diseñadores e ingenieros a entender la forma y función de un concepto, permitiéndoles mejorar rápidamente los diseños. Los prototipos de alta fidelidad son representaciones casi exactas de un diseño final, usadas para validar el rendimiento, apariencia y ergonomía del producto.

El prototipado rápido es uno de los principales beneficios de la fabricación aditiva, pero es difícil saber qué tipo de impresión 3D usar. Para aliviar la presión de seleccionar un proceso de prototipado rápido para un producto dado, hemos desglosado seis de los métodos más comunes.

Modelado por Deposición Fundida (FDM)

Durante el Modelado por Deposición Fundida (FDM), una boquilla de impresión calentada funde material termoplástico como policarbonato o ABS dentro de su cañón y luego extruye el material licuado, capa por capa, a lo largo de una trayectoria de herramienta definida. El FDM lleva muchos años existiendo y es una de las tecnologías de prototipado más comunes porque es fácil, seguro de usar y puede producir piezas relativamente fuertes a un precio moderado a bajo.

Desafortunadamente, el FDM no es conocido por su integridad estructural. El proceso a menudo produce piezas que son porosas, tienen resistencia no uniforme y tienen capacidad limitada de prueba funcional. El FDM también es más lento que la estereolitografía o el sinterizado láser selectivo. Aun así, los ingenieros deberían considerar el FDM una opción viable durante la etapa de desarrollo de producto, ya que proporciona un medio rentable para el prototipado rápido.

Estereolitografía (SLA)

La Estereolitografía (SLA) es la opción de prototipado rápido probada y verdadera para muchos equipos de diseño e ingeniería. Durante este proceso, un láser UV controlado por computadora traza cada rebanada 2D de una pieza en la plataforma de construcción, curando una resina fotopolímera líquida. Cada capa completada se adhiere a la siguiente y el proceso se repite hasta que se forma una pieza completa. Es rápido, asequible y ampliamente disponible. Los prototipos SLA se usan comúnmente para dispositivos médicos y modelos.

Dado que SLA no requiere resinas de grado de ingeniería, los prototipos hechos por este proceso tienden a ser más débiles e inadecuados para pruebas exigentes. Además, el UV puede degradarse con el tiempo y cuando se expone a la humedad. Sin embargo, las piezas SLA tienen un acabado superficial mucho mejor que el FDM debido a la mayor resolución del láser y la apariencia reducida de líneas de capa. Los ingenieros deberían considerar prototipar con SLA para piezas de uso limitado con diseños intrincados o requisitos de superficie más altos.

Síntesis Digital de Luz (DLS)

La Síntesis Digital de Luz (DLS) de Carbon usa un proceso fotoquímico para construir piezas. La luz se proyecta a través de una ventana permeable al oxígeno y hacia abajo en una cubeta de resina curable por UV. Luego, un dispositivo digital proyecta una secuencia de imágenes UV en la resina, la pieza se solidifica capa por capa, y la pieza completa se forma. La pieza impresa se hornea en un horno de convección forzada y la aplicación de calor da a las piezas impresas con DLS sus propiedades mecánicas excepcionales.

Este proceso es ideal para desarrollar prototipos de alta fidelidad y piezas pequeñas e isótropas porque el proceso de impresión es continuo. Las piezas impresas con DLS son similares en resistencia y propiedades mecánicas a las producidas usando moldeo por inyección. DLS también es compatible con una amplia variedad de materiales de grado industrial, lo que lo hace ideal para múltiples iteraciones de piezas.

Sin embargo, DLS no es el mejor proceso de prototipado para imprimir piezas más grandes que la palma de una mano y los ingenieros podrían tener que repensar sus diseños para tener en cuenta los soportes de este proceso. Además, suele ser más caro que otros procesos de prototipado disponibles y no tiene un gran volumen de construcción.

Sinterizado Láser Selectivo (SLS)

El Sinterizado Láser Selectivo (SLS) usa un potente láser controlado por computadora para sinterizar múltiples capas de material en polvo, típicamente basado en nailon, en un sólido. Además de nailon, SLS es compatible con polvos TPU elastoméricos que son mecánicamente similares a termoplásticos. Este proceso de prototipado rápido es particularmente adecuado para crear piezas de hardware automotriz.

Los prototipos construidos con SLS son más duros, más duraderos y más adecuados para pruebas funcionales que los construidos con SLA. Este proceso también es más versátil que SLA, ya que puede hacerse usando una amplia variedad de materiales mientras mantiene resistencia uniforme. Sin embargo, los productos impresos con SLS son porosos, menos detallados, más caros y tardan más en producirse.

Multi Jet Fusion (HP MJF)

Multi Jet Fusion (HP MJF) es una tecnología de lecho de polvo que construye secciones transversales 2D usando cabezales de inyección de tinta para depositar un agente de fusión en una capa de polvo que luego se fusiona con una lámpara infrarroja. Las piezas se excavan luego de la caja de construcción y se granallan para eliminar el polvo excedente.

HP MJF es rápido, aproximadamente tres días más rápido en promedio que SLS. Este proceso puede producir prototipos funcionales, químicamente resistentes y altamente densos en tan solo un día. Esto lo hace ideal para aplicaciones estancas, envolventes y otros prototipos que tienen ensamblajes complejos. Los prototipos también pueden hacerse en color completo, permitiendo a los diseñadores probar la estética de un producto también. Sin embargo, HP MJF solo puede usarse con nailon PA12 y no promete alta precisión cuando se trata de crear características pequeñas.

PolyJet

Durante el proceso de impresión PolyJet, un cabezal de impresión rocía una capa de resina fotopolímera sobre una matriz de gel, y procede a curar la resina bajo luz ultravioleta. Esto produce capas de material ultra-finas e increíblemente lisas que pueden dar a su prototipo un acabado superficial superior. Además, el cabezal de impresión puede eyectar gotas de diferentes materiales, permitiéndole crear prototipos multi-material en una sola impresión.

Sin embargo, PolyJet comparte muchas de las vulnerabilidades de SLA. Los prototipos construidos con este proceso no son muy fuertes y pueden degradarse debido a la sensibilidad UV. Aun así, si los ingenieros buscan un proceso de prototipado rápido compatible con muchos materiales y que produzca una impresión elegante de alta resolución, PolyJet puede ser una opción adecuada.

Construya mejores prototipos con asesoramiento experto

Elegir el mejor proceso de prototipado rápido puede resultar abrumador. Equilibrando restricciones presupuestarias, plazos, requisitos físicos y otros factores críticos, los ingenieros pueden empezar a enfocarse en el proceso de prototipado rápido que es mejor para su proyecto. Asociarse con un socio experto en fabricación puede ayudar a asegurar que está tomando la decisión correcta.

Si busca el socio adecuado para optimizar no solo su proceso de prototipado rápido, sino cada fase de su proyecto de fabricación, recurra a Fast Radius. Nuestro equipo de expertos aporta años de experiencia y puede elevar sus operaciones desde el concepto hasta la entrega, garantizando que termine con un producto de calidad inigualable. Contáctenos hoy para obtener un presupuesto.

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