El prototipado rápido ha cobrado gran importancia en la industria, suponiendo un alto ahorro económico en fallos de diseño y agilizando el proceso de desarrollo de un producto final.
Pero, ¿qué es un prototipo?, ¿a qué nos ayuda el prototipado rápido en el desarrollo de un producto?, ¿por qué la impresión 3d es el gran aliado del prototipado? A continuación, te lo explicamos detalladamente.
Tabla de Contenidos
Comencemos, ¿qué es un prototipo?
De forma coloquial podríamos definirlo como un borrador físico. Hace referencia al primer ejemplar que se fabrica de una pieza o producto y que sirve de modelo para validar todos los aspectos funcionales y de diseño, antes de su producción final.
El prototipado rápido nos permite reproducir un modelo para testearlo, ver que cumple con las especificaciones técnicas de diseño, características, apariencia y funcionabilidad antes de sacar un producto al mercado o llevarlo a producción.
Prototipado Industrial
A la hora de prototipar buscamos solventar todas las dudas acerca de cómo será y cómo se comportará nuestro diseño o producto.
Prototipado rápido de diseño
Este tipo de prototipado sirve para analizar aspectos estéticos y ergonómicos con el fin de realizar un estudio de percepción por parte de los clientes.
Disponer de un modelo físico es muy útil ya que permite examinarlo y tanto para el cliente como para el diseñador esto da idea clara de cómo sería el producto final.
Prototipado rápido de geometría
Sirven para comprobar la concordancia geométrica, la forma y tolerancias dimensionales. A través de este tipo de prototipado, se analizan aspectos dimensionales. Útil para corroborar que las medidas tomadas y escala utilizadas son las correctas o comprobar que los elementos ensamblados o que requieren ser articulados tienes las tolerancias adecuadas.
La pieza física nos permite tomar mediciones y verificar el modelo teniendo en cuenta que un simple error en unas décimas de milímetro puede provocar que la pieza no sea válida e implique un gasto muy elevado de producción.
Prototipado rápido de funcionabilidad
En este tipo de prototipado se analizará si la pieza o modelo cumple con las especificaciones de uso al que se va ver aplicado. Aspectos como que san válidos para su función, encaje correcto en otras piezas, ergonómicos, de propiedades mecánicas adecuadas…
Prototipado rápido técnico
Se utilizan para evaluar todas las funciones de la pieza final con el fin de validar el modelo para su producción masiva o llevarla al mercado. Consiste en la fabricación de un modelo de características lo más similares posibles a nuestro producto final. Siempre que sea posible se empleará el mismo material de fabricación (que el producto final) para someterlo a todo tipo de pruebas y observar su comportamiento y verificar que sí cumple con nuestras premisas y requerimientos.
Impresión 3d como prototipado rápido
La fabricación aditiva (fabricación por adición) o como comúnmente la denominamos impresión 3d es la forma de fabricación más utilizada para el prototipado de piezas.
La impresión 3d ha fomentado el prototipado industrial permitiendo obtener un prototipo o un modelo de la pieza en unas pocas horas y a un precio muy competitivo.
¿Te imaginas producir más de 1000 piezas y observar que se ha producido un error de diseño? y que la pieza no encaje, no cumpla su función o estéticamente fuese hortera, pues es aquí cuando la impresión 3d juega un papel fundamental.
Principalmente, la fabricación de masiva de piezas se realiza a través de por inyección de plástico o mecanizado CNC . Esta fabricación conlleva un gasto de diseño de molde, utillajes o herramientas muy elevado como para que no dispongamos de la certeza de que nuestro modelo no sea válido. A parte del enorme coste económico, tendríamos que añadir el tiempo que conllevaría volver a rediseñar la pieza, el molde y los utillajes, extendiendo así los plazos.
Las tecnologías de impresión 3d, ayudan a evitar este tipo de problemas reduciendo costes y tiempos en el lanzamiento de un producto al mercado, así como favorecer la mejora del mismo.
Conoce más sobre este proyecto de fabricación de un vehículo mediante impresión 3d.
Tecnologías de fabricación aditiva en el prototipado
Las tecnologías de impresión han evolucionado tanto sobre todo desde la liberación de las patentes que se emplea tanto para la fabricación de prototipos como para piezas finales.
- FDM (Modelado por deposición fundida): emplea material termoplástico que es fundido y depositado por una boquilla capa a capa hasta conformar el prototipo.
- SLA (Esteriolitografía) y DLP (Procesamiento Digital de la Luz): emplea resina fotosensible a la luz ultravioleta curando cada una de las capas que forma la pieza o prototipo.
- SLS (Sinterizado Láser Selectivo): emplea generalmente poliamidas que son sinterizadas por un láser potente de CO2 . No requiere de material de soporte y produce prototipos con grandes propiedades mecánicas.
- DMLS (Sinterizado Directo de Metal por Láser): un láser sinteriza el lecho de polvo metálico primero la estructura de soporte y a continuación la pieza propiamente dicha. Una vez finalizada la capa la mesa baja y se adiciona otra capa de polvo metálico repitiéndose el proceso hasta que la pieza queda constituida.
- Polyjet: se emplea fundamentalmente cuando se requieren prototipos multimaterial rígidos y flexibles, permitiendo combinar diferentes propiedades mecánicas o diferentes colores. Este tipo de impresoras 3d dispone de varias boquillas por las que rocía pequeñas gotas de resina líquida fotoestable que se endurecen rápidamente ante una lámpara ultravioleta, una vez depositada y endurecida la capa se repite el proceso. Por último, mediante un proceso de chorro de agua y un baño químico se elimina el material de soporte.
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Beneficios del uso de la fabricación aditiva en el prototipado
- AHORRO DE COSTES:
Este es el principal beneficio, la impresión 3d supone una la reducción de costes ya que permite la fabricación directa del prototipo sin necesidad de utillajes u otros complementos, incluso para prototipos de geometría compleja. El coste de material, dependiendo cuál, es bastante asumible.
- REDUCCIÓN DE TIEMPOS:
Permite reducir los tiempos de lanzamiento al mercado de un producto, ya que no hay pasos intermedios, una vez que se dispone del modelo 3d se puede fabricar.
- MEJORA DE PRODUCTO:
El abaratamiento en costes y la posibilidad de obtener un prototipo en apenas unas hora favorece el desarrollo y mejora del producto.
- REDUCCIÓN DE RESIDUOS:
Las tecnologías de impresión 3d no generan apenas residuos, se trata de una técnica de fabricación por adición de material por lo que sólo se emplea el material necesario en conformar la pieza y el utilizado para la generación de soportes., Al contrario que ocurre con el mecanizado, que es una técnica sustractiva que en la que se desperdicia mucho material. Ahorro de material y por consiguiente ahorro económico.
- DEL PROTOTIPO AL PRODUCTO FINAL:
La evolución de las tecnologías de fabricación aditiva y materiales de fabricación permite el empleo de esta técnica de fabricación no solo para prototipar sino que también para piezas finales funcionales de excelentes propiedades mecánicas.
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