Modelos Conceptuales: El Primer Paso Esencial de la Idea al Prototipo

¿Qué es un Modelo Conceptual?

El modelo conceptual es un vehículo valioso para proporcionar ideas a los usuarios. Un prototipo de concepto físico generado por prototipado rápido puede proporcionar información efectiva sobre la fabricabilidad del diseño y puede refinarse a los requisitos específicos de los clientes, por lo que el modelado conceptual ayuda a reducir el tiempo de producción en las etapas tempranas del proceso de diseño. Los productos involucrados pueden cumplir plazos, desarrollarse más rápido y ponerse en uso lo más rápido posible.

Dado que todos los prototipos se producen a través de tecnologías de prototipado rápido, no hay necesidad de desarrollar herramientas costosas para diseñar prototipos. Esto reduce enormemente los costos de producción y permite una integración rápida y fácil de diseños. Proporciona una forma de muy bajo riesgo para descubrir defectos de diseño y hacer modificaciones, y para proporcionar modelos precisos que pueden usarse en herramientas de producción.

Los modelos conceptuales juegan un papel importante a lo largo del ciclo de vida del desarrollo del sistema. La Figura 1-1 a continuación representa el papel del modelo conceptual en un escenario típico de desarrollo de sistemas. Obviamente, si el modelo conceptual no está completamente desarrollado, la ejecución de los atributos del sistema subyacente puede no implementarse correctamente, dejando el problema en el futuro, y estas fallas ocurren en la industria. La importancia de los modelos conceptuales es obvia cuando tales fallas sistémicas se mitigan a través del desarrollo del sistema y la adhesión a técnicas de desarrollo probadas.

Cómo Implementar un Modelo Conceptual

(1) SLA (Aparato de Estereolitografía)

SLA se basa en el principio de fotopolimerización de resina fotosensible líquida. El material líquido puede sufrir fotopolimerización rápidamente bajo la irradiación de luz ultravioleta de una cierta longitud de onda e intensidad. El peso molecular aumenta drásticamente y el material cambia de líquido a sólido.

La Figura 2-1 muestra el principio de funcionamiento del SLA. El tanque líquido está lleno de resina fotopolímera líquida. Bajo la acción del espejo de deflexión, el haz láser puede escanear en la superficie líquida. La trayectoria de escaneo y la presencia o ausencia de luz son controladas por la computadora. Donde llega el punto de luz, el líquido se solidifica. Al comienzo del tiempo de formación, la plataforma de trabajo está a una cierta profundidad por debajo del nivel del líquido, y el punto enfocado se escanea punto por punto en la superficie líquida según la instrucción de la computadora, que se solidifica punto por punto. Cuando se completa una capa de escaneo, el área no irradiada sigue siendo resina líquida. Luego la plataforma elevadora impulsa la plataforma hacia abajo a una altura, y la capa formada se cubre con una capa de resina. La rasqueta raspa la superficie líquida de la resina con mayor viscosidad, y luego escanea la siguiente capa, y la capa recién curada está firmemente pegada a la capa anterior, así repitiendo hasta que toda la pieza se fabrica, y se obtiene un modelo sólido tridimensional.

2-1                                                                     2-2

(2) SLS (Sinterizado Láser Selectivo)

SLS fue desarrollado en 1989 por C.R. Dechard de la Universidad de Texas en Austin. El proceso SLS se forma a partir de un material en polvo. El polvo del material se extiende plano en la superficie superior de la pieza formada. El láser CO₂ de alta potencia se usa para escanear la sección transversal de la pieza en la capa recién colocada, y el polvo del material se sinteriza junto bajo irradiación láser de alta intensidad para obtener. La sección de la nueva pieza sinterizada se conecta a la pieza formada debajo. Después de que una sección de la sección se sinteriza, se aplica una nueva capa de material en polvo, y la sección inferior se sinteriza selectivamente, como se muestra en la Figura 2-2. Después de completar el sinterizado, se remueve el exceso de polvo, y luego se pule, seca, etc.

El proceso SLS se caracteriza por una amplia gama de materiales, no solo para la fabricación de piezas plásticas, sino también para la fabricación de cerámica, cera y otros materiales, en particular para la producción de piezas metálicas. El proceso SLS no requiere soporte porque el polvo no sinterizado actúa como soporte.

(3) Mecanizado CNC

CNC representa control numérico computarizado y ha existido desde principios de los años 1970. Antes de esto, se llamaba NC para control numérico. Aunque la mayoría de la gente nunca ha oído esta palabra, si está en la industria manufacturera, probablemente tratará con CNC por mucho tiempo.

Como puede haber adivinado, todas las operaciones que el operador necesita realizar en una máquina convencional pueden programarse con una máquina CNC. Una vez que el código CNC está configurado y en ejecución, una máquina CNC es bastante simple de mantener en funcionamiento. De hecho, muchas máquinas CNC pueden funcionar sin supervisión durante todo el ciclo de mecanizado, permitiendo al operador realizar otras tareas. Esto proporciona a los usuarios de CNC varios beneficios concomitantes, incluyendo fatiga reducida del operador, errores reducidos causados por error humano, y tiempos de mecanizado consistentes y predecibles para cada pieza de trabajo.

Dado que la máquina funcionará bajo control de programa, el nivel de habilidad requerido por los operadores de CNC (relacionado con prácticas básicas de mecanizado) se reduce comparado con mecánicos que usan herramientas de máquina tradicionales para producir piezas de trabajo. Mientras tanto, las máquinas CNC son flexibles. Dado que estas máquinas funcionan desde un programa, ejecutar diferentes artefactos es casi tan simple como cargar un programa diferente. Una vez que el programa ha sido verificado y ejecutado por una corrida de producción, puede llamar fácilmente la siguiente corrida. Esto trae grandes beneficios para conversiones rápidas.

La tecnología CNC es superior a SLA y SLS en términos de precisión. Las máquinas CNC de hoy tienen especificaciones de precisión y repetibilidad casi increíbles. Esto significa que una vez que el programa es validado, dos, diez o mil artefactos idénticos pueden generarse fácil y precisamente.

Propósito de los Modelos Conceptuales

Use el modelo conceptual como el primer paso en el proceso de creación de un producto físico. Son modelos de investigación en etapa temprana de diseño que pueden usarse para completar ensamblaje, mejorar diseño, exhibición de muestras, e implementar funciones. Los ingenieros de WayKen construyen modelos conceptuales con una gama de materiales, tecnologías y acabados para producir acabados realistas para ver con confianza cómo se verá el producto final. Los colores y texturas pueden aumentarse con anodizado, plateado, chorro de arena y mucho más. Algunos modelos de concepto de producto usan mecanizado CNC, prototipado rápido y otros procesos para lograr requisitos de ensamblaje funcional. Nuestros ingenieros son buenos trabajando con usted para transformar sus archivos CAD tempranos en modelos conceptuales que transmiten elegantemente su intención de diseño a su audiencia.