Dominando la producción de prototipos: técnicas probadas para piezas metálicas y plásticas

¿Ha ideado recientemente un diseño de producto (o pieza), o tiene una idea que cree que será lo próximo grande? Si es así, estará de acuerdo en que el prototipado es vital en el desarrollo; permite descubrir fallos de diseño temprano y determinar ajuste y durabilidad.

Pero antes de lanzarse al prototipado, una decisión significativa es elegir un método de fabricación adecuado para sus diseños. Quiere un proceso asequible con plazo corto sin comprometer la calidad.

Por eso hemos reunido una guía completa para ayudarle a fabricar sus piezas de prototipo con éxito. Este artículo presenta cuatro métodos comunes de prototipado rápido y consejos para elegir el adecuado. También proporciona consejos de diseño para prototipado de piezas metálicas y plásticas.

4 métodos comunes para prototipado rápido

#1 Mecanizado CNC

El mecanizado CNC siempre ha sido un método popular para crear prototipos. Por ejemplo, en 2007, cuando Apple abandonaba policarbonatos por aluminio, usó máquinas CNC para crear prototipos de la carcasa del MacBook a partir de un bloque de aluminio.

El mecanizado CNC es un proceso que utiliza controles computarizados para determinar el movimiento de herramientas de corte y remover material de una pieza hasta crear la pieza personalizada deseada.

Ofrece tolerancia extremadamente ajustada de hasta ±4 μm. Además, su amplia compatibilidad de materiales significa que puede trabajar con casi cualquier metal o plástico, siempre que los tenga en bloques. (Entrada relacionada: ¿Debería usar CNC para prototipado rápido? Ventajas y desventajas)

#2 Impresión 3D

La impresión 3D y el mecanizado CNC son similares porque dependen de modelos CAD 3D e instrucciones informáticas para crear piezas automáticamente. Pero a diferencia de la naturaleza sustractiva del CNC, la impresión 3D es aditiva —construye piezas desde cero depositando material en capas.

Las tecnologías incluyen Estereolitografía (SLA), Modelado por Deposición Fundida (FDM) y Sinterizado Láser Selectivo (SLS), todas con tamaño mínimo de característica entre 0,25 mm y 0,8 mm. Este rango es más que suficiente para la gran mayoría de requisitos de prototipado.

#3 Colada de uretano (Urethane Casting)

La colada de uretano, a veces llamada colada al vacío, usa moldes de silicona para producir piezas de prototipo plástico bajo vacío. Este proceso típicamente empieza con la creación de un patrón maestro usando máquinas CNC o impresoras 3D. Luego, poliuretano líquido se vierte en el molde para crear copias del diseño.

#4 Moldeo por inyección rápido (Rapid Injection Molding)

El moldeo por inyección rápido (RIM) es técnicamente solo una versión más rápida del moldeo por inyección convencional. Al igual que la colada de uretano, el proceso RIM aprovecha el mecanizado CNC rápido para crear cavidades de molde, permitiéndole producir piezas y características complejas.

¿Cómo elegir el método de fabricación adecuado?

El mecanizado CNC, impresión 3D, colada de uretano y moldeo por inyección rápido ofrecen varias ventajas. La elección correcta depende típicamente de:

• Propiedades mecánicas que espera
• Volumen de piezas de prototipo necesarias
• Presupuesto
• Plazo de entrega
• Compatibilidad de materiales

Debería optar por prototipado rápido CNC si busca una mezcla de calidad, plazo corto, asequibilidad y amplia compatibilidad de materiales. El mecanizado CNC también es ideal para crear grandes volúmenes de prototipos con propiedades mecánicas deseables. Sin embargo, este proceso sustractivo se asocia con desperdicio de material.

La impresión 3D elimina el desperdicio del CNC y ofrece acabados superficiales de alta calidad. Pero tiene el inconveniente de alto coste y opciones limitadas de materiales. La impresión 3D solo es compatible con termoplásticos (ABS, nailon, PLA, ULTEM) y algunos metales como acero para herramientas, acero inoxidable, titanio y aluminio. (Entrada relacionada: Fabricación de prototipos de aluminio: ¿cómo determina el mejor método?)

Las piezas de colada de uretano y moldeo por inyección combinan la integridad estructural de piezas mecanizadas CNC y los excelentes acabados de piezas impresas en 3D. También son bastante asequibles, especialmente si busca fabricar grandes series de prototipos plásticos.

Sin embargo, la colada de uretano y el moldeo por inyección rápido suelen tener plazos más largos que la impresión 3D y el mecanizado CNC. Como regla, debería usar estos métodos si busca crear 100 o más piezas de prototipo plástico idénticas.

Consejos para prototipado rápido de piezas metálicas

Los siguientes consejos le ayudarán con el prototipado de metal.

• Use prototipado rápido CNC para piezas metálicas a menos que tenga características hundidas en su diseño inaccesibles para máquinas CNC.
• Use impresoras 3D para fabricar prototipos con características hundidas que serían difíciles con CNC.
• Diseñe sus cavidades de modo que la relación profundidad/anchura sea menor a 4, eliminando vibración excesiva y deflexión de herramienta en mecanizado CNC.
• Diseñe sus piezas de prototipo metálico con espesor de pared mayor a 0,8 mm, ya que las paredes delgadas son propensas a deformación en mecanizado CNC.
• Externalice la fabricación a un taller de primer nivel para ahorrar tiempo y reducir costes.

Consejos para prototipado de piezas plásticas

Aunque la impresión 3D, moldeo por inyección y colada de uretano siguen siendo los métodos más populares para prototipar piezas plásticas, el mecanizado CNC podría ser mejor para ciertos escenarios. Por ejemplo, el mecanizado CNC es ideal si su diseño presenta detalles diminutos o intenta trabajar con plásticos especiales como PVC, PEI y PEEK. (Entrada relacionada: Mecanizado CNC de prototipos plásticos: ¿es la mejor opción?)

No obstante, si pretende usar impresión 3D para prototipar piezas plásticas, los siguientes consejos le ayudarán a reducir costes y fabricar con éxito.

• Haga piezas voluminosas huecas, especialmente para prototipos no funcionales usados para representación visual.
• Reduzca estructuras de soporte en su diseño ya que usan más material y aumentan tiempo de impresión.
• Elija un fabricante externo con tecnología de impresión 3D de vanguardia, técnicos altamente cualificados y expertos en control de calidad.

Fabricación de piezas de prototipo con Gensun Precision Machining

Gensun Precision Machining lleva casi dos décadas proporcionando servicios de prototipado de alta calidad a muchas empresas innovadoras. Nuestros servicios incluyen mecanizado CNC, impresión 3D, moldeo por inyección rápido y colada de uretano.

Dependiendo del diseño y volúmenes de piezas que necesite, podemos ayudarle a determinar qué método usar y crear las piezas de prototipo que necesita.

Más información sobre nuestros servicios de prototipado rápido.