¿Prototipo impreso o mecanizado? Cómo el proceso puede afectar su prototipo

La creación de prototipos es un paso crucial en cualquier proceso de desarrollo, es importante validar su diseño fuera de un entorno CAD, ya que hay algunas cosas que no se pueden verificar en una computadora, o simplemente son más fáciles de evaluar con las piezas en la mano. Para la mayoría de los artículos a escala humana, esto conduce a una decisión entre dos tecnologías principales; mecanizado o impresión 3d. Históricamente, esta ha sido una decisión bastante fácil ya que los materiales de impresión 3D se limitaban a ser frágiles, costosos y bastante toscos; sin embargo, a medida que la tecnología y los materiales mejoran, se vuelve más tentador utilizar la impresión 3D en lugar de una pieza mecanizada.

Al decidir, es importante evaluar las fortalezas y debilidades de cada proceso en lo que respecta al costo, la línea de tiempo, la geometría y las propiedades del material. Veamos cinco casos en los que la impresión 3D es una gran opción y cinco veces sería mejor elegir una pieza mecanizada.

Utilice una impresión en 3D si necesita:

1.Parte con muchas funciones :Una gran ventaja de la impresión 3D es que generalmente no cuesta nada agregar detalles adicionales. Pedir a un taller de máquinas que produzca una serie compleja de nervaduras conducirá invariablemente a un mayor costo, sin embargo, en la impresión 3D, esas nervaduras reducirán la cantidad de material utilizado, reduciendo así el costo. También se pueden agregar características como objetos cortantes internos y logotipos / texto extruidos sin el costo adicional en el que se incurriría en una pieza mecanizada.

2. Modelo visual: Para vender una idea a inversores o futuros clientes, es beneficioso tener piezas que se vean exactamente como las tendrá el producto final, incluso si no funcionan. La impresión 3D puede ser excelente para lograr esto, ya que la pieza se puede fabricar exactamente como se diseñó sin los compromisos necesarios para una pieza mecanizada. Las impresiones en 3D también se pueden terminar fácilmente en una variedad de colores y texturas utilizando técnicas de pintura para combinar con una pieza final con herramientas.

3. Adivina y comprueba: No es raro hacer una pieza que encaje con otra pieza que ya existe, a menudo sin datos CAD para referencia. En estos casos, la impresión 3D puede ser una herramienta excelente para verificar que el ajuste entre la pieza diseñada y la pieza existente coincidirá según lo previsto y la iteración puede ocurrir muy rápidamente para verificar los ajustes geométricos.

4. Evaluación ergonómica: La impresión 3D es excelente para la evaluación ergonómica, ya que es rápido y bastante económico probar múltiples configuraciones e iteraciones menores de una idea hasta lograr la sensación correcta. Para elementos como el mango contorneado de un utensilio de cocina, el mecanizado puede ser extenso y costoso, ya que las superficies curvas requieren una gran cantidad de pasadas de acabado, por el contrario, imprimir una superficie curva lleva tanto tiempo como una recta.

5. Maqueta de montaje: En sistemas complejos, una cosa es diseñar en una computadora; otra completamente distinta es poder ensamblar en el mundo real. La impresión 3D puede ser muy efectiva para simular los volúmenes de diferentes componentes para asegurarse de que los sujetadores sean accesibles al armar un ensamblaje denso.

Máquina si lo necesita:

1. Tolerancia estricta :La razón más importante para elegir el mecanizado en lugar de la impresión 3D es que las piezas sean precisas para el diseño. Incluso en las impresoras de gama alta, no se puede esperar una precisión mucho mayor que 0.05 mm (.002 ”), y eso a menudo no es suficiente para verificar el ajuste para ensamblajes precisos. La mayoría de los talleres de maquinaria competentes deberían poder producir fácilmente prototipos con una tolerancia de + -. 025 mm (.001 ”) e incluso más estrictos cuando sea necesario.

2. Propiedades del material:

Fuerza: Los materiales de impresión 3D han recorrido un largo camino desde las frágiles impresoras Binder Jet de yeso, pero aún es difícil encontrar material que coincida con un material procesado, así como piezas de mecanizado a partir de un bloque del material nativo.

Módulo de elasticidad: Uno de los mejores casos para la creación de prototipos es evaluar la "sensación" de un producto, cosas como botones y cierres pueden ser particularmente personales. Se pueden calcular las fuerzas de apertura de un pestillo con bastante facilidad, pero sin piezas en la mano es difícil correlacionar directamente esa fuerza con una "sensación". Sin embargo, no puede simplemente imprimir la pieza, ya que los broches y los botones dependen del módulo de flexión del material para proporcionar la fuerza del resorte, por lo que deben crearse un prototipo de materiales con el mismo módulo que el material de producción.

Propiedades isotrópicas: La mayoría de las piezas impresas en 3D tienen líneas laterales bastante distintas que resultan de la naturaleza capa por capa del proceso. Si bien estos son a menudo en gran medida cosméticos, hay una diferencia en las propiedades del material según la orientación de estas líneas, por lo que si necesita la misma resistencia en todas las direcciones, es mejor usar una pieza mecanizada ya que el material base será homogéneo. en la dirección de impresión son puntos de partida naturales para fallas de impresión

Evaluación del proceso: Si su prototipo se basa en las propiedades de un material termoplástico, como los que se utilizan normalmente en el moldeo por inyección, algunas tecnologías de impresión 3D lo decepcionarán. SLA y otras tecnologías de impresión a base de resina dan como resultado un material termoestable (lo que significa que no se derriten), por lo que si está tratando de garantizar una resistencia de extracción precisa para un inserto de rosca térmica, entonces sería mejor mecanizar un prototipo del material previsto .

3. Gran volumen: El material de impresión 3D no solo es costoso, sino que las máquinas que pueden imprimir piezas grandes son aún más caras, lo que generalmente significa un costo por volumen más alto, ya que los proveedores deben amortizar su inversión. Por lo tanto, si tiene que fabricar piezas grandes y simples, a menudo es más barato mecanizar, especialmente si puede utilizar un material de creación de prototipos de bajo costo, como espuma mecanizable de 40 libras.

Obviamente, existen excepciones para todos estos casos, pero en el panorama actual de la tecnología de impresión 3D, tal como se aplica a la creación de prototipos, tener en cuenta estas fortalezas y limitaciones debería conducir a un prototipo que proporcione toda la validación necesaria para avanzar con la inversión en producción. Cabe señalar que ningún proceso es la respuesta perfecta, mezclar ambos procesos puede funcionar para optimizar el costo, por ejemplo; utilizando un modelo impreso en 3D para la ergonomía y el espectáculo, pero con una pieza mecanizada para evaluar la sensación de ajuste. Asegúrese de informar a su proveedor de creación de prototipos el caso de uso de la pieza final; la mayoría de las empresas tendrán cualquiera de los dos procesos disponibles y podrán orientarlo en la dirección correcta según sus necesidades.