Creación rápida de prototipos: un enfoque para el desarrollo de productos modernos

"La creación rápida de prototipos fabrica rápidamente modelos y ensamblajes personalizados en 2D o 3D, lo que permite una producción y pruebas de bajo volumen antes de la fabricación final".

En la práctica, muchos equipos dependen de Mecanizado de prototipos CNC Producir prototipos funcionales con tolerancias estrictas y alta calidad superficial. Prototipado rápido. Es un proceso de fabricación de bajo volumen que permite crear una pieza o un conjunto a partir de un diseño en poco tiempo. La creación de prototipos permite a los ingenieros y fabricantes desarrollar un mejor producto final mediante el diseño y la creación de prototipos varias veces, de forma rápida y a un menor coste.

En esta guía, se le presentarán los conceptos básicos de fabricación rápida, sus usos y cómo la impresión 3D puede ayudar en la creación de prototipos. Para pasar del concepto a la validación de manera eficiente, los ingenieros suelen seguir un proceso estructurado. proceso de desarrollo de prototipos que integra múltiples métodos de fabricación.

 

¿Qué es la creación rápida de prototipos y su importancia?

Prototipado rapido

En un mundo competitivo, las organizaciones deben ser creativas e introducir nuevos productos en el mercado lo antes posible. Como tal, mejora los diseños al permitir que los equipos completen ciclos rápidamente. 

Validación y refinamiento de diseños 

La fabricación rápida permite probar el diseño de un producto desde el principio en cuanto a su forma, ajuste y función. Estas pruebas tempranas ayudan a determinar los problemas encontrados en la producción final y así rectificarlos. Además, garantiza el cumplimiento del producto con las especificaciones técnicas y objetivos comerciales, aumentando la probabilidad de su éxito en el mercado. 

La incorporación de la creación de prototipos en los procesos de desarrollo de las organizaciones puede mejorar la calidad e idoneidad de los productos en el mercado y así mejorar el rendimiento y la satisfacción de los usuarios.

 

Creación rápida de prototipos en tres sencillos pasos

La creación rápida de prototipos aumenta la tasa de desarrollo de productos, ya que implica el desarrollo de modelos que se fabrican rápidamente. Este proceso iterativo es bastante eficaz para perfeccionar diseños de una manera asequible. 

Crear 

En la etapa de creación, el objetivo es actualizar el concepto de diseño del prototipo. Primero, dibuje y luego dibuje los conceptos de diseño. Desarrolle estas ideas en un modelo 2D o 3D preciso utilizando el software CAM/CAD. Seleccionar materiales apropiados para el desarrollo del prototipo. Luego, utilice los procesos óptimos para ensamblar el diseño del prototipo. 

Evaluar 

A continuación, evalúe el diseño. El proceso de evaluación del prototipo determina en qué medida el prototipo desarrollado cumple con los requisitos de diseño y los requisitos de los usuarios. Este proceso incluye pruebas funcionales, de rendimiento y de usabilidad en condiciones del mundo real. Se recopilan datos de las partes interesadas para identificar los desafíos actuales y las posibilidades de mejora. El objetivo es garantizar que el problema previsto se resuelva mediante el prototipo tal como se diseñó. El proceso de perfeccionamiento del prototipo antes del inicio de la producción en masa es útil para minimizar algunos riesgos o al menos reducir su efecto y ahorrar dinero. También asegura la realización de un lanzamiento exitoso del producto. 

Mejorar 

La etapa de mejora de un prototipo tiene como objetivo mejorar el prototipo desarrollado en base a la retroalimentación y los resultados de las pruebas. Implica realizar algunas modificaciones que pueden mejorar la usabilidad, eficiencia y efectividad antes de pasar a la producción en masa.

 

Distinguir la creación rápida de prototipos de la impresión 3D

Aunque creación rápida de prototipos e impresión 3D son términos utilizados en el mismo contexto, son diferentes. La creación de prototipos comprende varios procesos utilizados en el desarrollo de un modelo físico a partir de un modelo informático. La fabricación aditiva, por otro lado, es una categoría amplia, mientras que la impresión 3D es una técnica que implica la creación de objetos en capas. Aunque la impresión 3D fue adoptada por su eficiencia a la hora de generar prototipos, es sólo una de las herramientas que se pueden utilizar en la creación rápida de prototipos. 

La evolución de la impresión 3D  

Al principio, la impresión 3D se utilizaba principalmente para producir prototipos rápidamente. Sin embargo, a medida que la tecnología evolucionó, pudo producir piezas de alta calidad que podían usarse directamente en aplicaciones. Sin embargo, esto aún tiene que eliminar el uso de la impresión 3D para la creación de prototipos, ya que algunos métodos son más caros. Es crucial distinguir entre la tecnología (impresión 3D) y la aplicación (creación rápida de prototipos) para elegir la mejor estrategia. 

 

Tres tipos de creación rápida de prototipos

La creación rápida de prototipos se puede clasificar en tres tipos principales:

Prototipos de baja fidelidad 

Los primeros y básicos prototipos son los de baja fidelidad, que incluyen maquetas en papel y estructuras alámbricas simples. Son más útiles en las primeras etapas del proceso de diseño, cuando la atención se centra más en el reconocimiento del diseño que en sus detalles. Estos prototipos ayudan a generar los primeros conceptos al encontrarlos y evaluarlos rápidamente. Con respecto a la información específica sobre la construcción de estos prototipos, es posible que sea necesario buscar información sobre herramientas y estrategias de wireframing. 

Prototipos de fidelidad media 

En comparación con los prototipos de baja fidelidad, los prototipos de fidelidad media contienen la mayor cantidad de interacciones y algunas de las imágenes. Este nivel de fidelidad se utiliza a menudo en la creación rápida de prototipos hoy en día debido a las herramientas y sistemas de diseño disponibles. Por lo tanto, al utilizar Figma, los diseñadores pueden construir estos prototipos con la ayuda de los activos y sistemas de diseño disponibles. De esta manera, se pueden probar interacciones y flujos de trabajo importantes sin llegar a los detalles de implementación. 

Prototipos de alta fidelidad 

Los prototipos realistas son precisos y casi similares al producto real. Pueden ser modelos de UX que los usuarios probarán o aplicaciones completamente codificadas destinadas a ser entregadas a los usuarios o desarrolladores. Crear un prototipo de alta fidelidad es más fácil y rápido si la biblioteca de diseño contiene funciones interactivas. Supongamos que está interesado en las mejores prácticas para crear prototipos muy realistas. En ese caso, es mejor buscar artículos y materiales centrados en los enfoques modernos de creación de prototipos.

¿Qué es el método de prototipo rápido para metales? 

El prototipado rápido basado en metal es una opción ideal para el prototipado rápido de piezas que cumplen con los requisitos de precisión y resistencia. Estos prototipos son propensos a estar sometidos a calor o estrés mecánico, especialmente en sectores como la maquinaria pesada y la industria aeroespacial.

La fundición de metales, la fabricación de chapa metálica, la impresión 3D y el mecanizado CNC encabezan los enfoques que utilizan los fabricantes para crear prototipos de metal. Como se puede ver a continuación, cada uno tiene un lugar especial en el industria de prototipadoEstos enfoques forman parte de un marco más amplio. métodos de prototipado de metal, cada uno adecuado para diferentes requisitos estructurales y de rendimiento.

• Prototipos de fundición de metales

Los prototipos de fundición de metal son preferibles para formas complejas que pueden ser difíciles de producir con impresión 3D o mecanizado CNC, especialmente si el material no es fácilmente mecanizable. Dado que el metal fundido se vierte en un molde, es fácil crear prácticamente cualquier geometría compleja.

Beneficios

• Fuerte y durable
• Rentabilidad
• Versátil: muchas aleaciones metálicas
• Se adapta a geometrías internas complejas

Limitaciones

• Alto costo de inversión inicial
• Residuos de materiales
• Se requiere alta experiencia

Prototipo de metal fundido

El acabado de la superficie puede no ser el mejor, pero se puede refinar con procesos complementarios como pintura y recubrimiento.

• Prototipos de chapa

El chapado metálico para prototipado es un método para crear piezas hechas de láminas metálicas delgadas, comúnmente utilizadas en prototipos de chapa Para envolventes y soportes.

Prototipos de chapa

Los mejores proveedores de servicios de fabricación de chapa metálica pueden desarrollar cualquier prototipo de chapa metálica según los requisitos del cliente en cuanto a tolerancias, acabado de la superficie, volúmenes, etc.

Beneficios

• Respuesta rápida
• Piezas de prototipado rápido de paredes delgadas y rentables
• Muchos tipos de metales

Limitaciones

• Limitación de espesor
• Problemas como el springback
• No es ideal para curvas complejas

• Prototipos de metal mecanizados por CNC

El proceso de mecanizado CNC es una opción igualmente interesante para la creación rápida de prototipos, gracias a su alta velocidad, bajo coste y excelente acabado superficial. Proceso de mecanizado CNC para la creación de prototipos Es una opción igualmente atractiva por su alta velocidad, bajo costo y excelente acabado superficial.

Mecanizado CNC 

Beneficios

• Tolerancias estrictas y precisión dimensional
• Puede producir socavaduras y otras geometrías complejas.
• Acabado superficial superior
• Se puede mecanizar una amplia gama de calidades de metal.

Limitaciones

• Alto desperdicio de material
• Requiere mucho tiempo, especialmente para piezas complejas.
• Costoso para piezas complejas

• Prototipos de metal con impresión 3D

Cuando las técnicas convencionales de fabricación de metal no permiten producir prototipos, los fabricantes pueden utilizar la sinterización directa de metal por láser (DMLS), la fusión selectiva por láser (SLM) y otros métodos de impresión 3D de metal. Los materiales que no se pueden procesar correctamente con otros métodos se pueden imprimir capa a capa para producir piezas complejas de prototipado rápido.

Impresión de metal 3D

Beneficios

• No se necesitan fijaciones ni herramientas
• Mínimo desperdicio de material
• Es posible la producción simultánea de varias piezas
• Puede producir geometrías internas complejas

Limitaciones

• A menudo es necesario el posprocesamiento
• Altos costos de equipos y materias primas
• Toma más tiempo para piezas más grandes

• Moldeo por inyección de metal (MIM)

El proceso consta de cuatro pasos principales: preparación de la materia prima, moldeo por inyección, eliminación de aglutinantes y sinterización. El moldeo por inyección de metal es un método eficaz de prototipado rápido para piezas metálicas complejas.

La MIM es rentable para prototipar piezas pequeñas e intrincadas en grandes volúmenes. Se utilizan conectores para teléfonos móviles y cajas de relojes.

Beneficios

• Adecuado para piezas de paredes delgadas (menores de 100 micrómetros)
• Bajo impacto ambiental
• Proceso rápido
• Rentable para piezas pequeñas

Limitaciones

• Limitado a la producción de piezas pequeñas. Las piezas grandes son demasiado costosas.

Prototipado rápido basado en plástico

Cuando la rentabilidad y la velocidad son las principales prioridades en el prototipado rápido, las piezas de plástico suelen ser la mejor opción. Los fabricantes de productos de consumo, médicos y electrónicos suelen construir sus prototipos funcionales con plásticos.

Dependiendo del nivel de detalle, acabado de la superficie o resistencia necesaria para el prototipo, las opciones incluyen impresión 3D PolyJet, modelado por deposición fundida (FDM), sinterización selectiva por láser (SLS) y estereolitografía (SLA).

• Moldeo por inyección rápida

El moldeo por inyección rápida utiliza alta presión para introducir resinas termoplásticas en un molde. Es un proceso rápido que sigue estos pasos:

• Diseño mediante software CAD
• Producción de moldes
• Selección del material de resina
• El moldeo por inyección
• Enfriamiento
• Postprocesamiento

Beneficios

• Velocidad y eficiencia
• Rentable (para volúmenes bajos a medianos)
• Versatilidad de materiales
• Respuesta rápida al mercado

Limitaciones

• Alto costo inicial
• Modificaciones de diseño costosas
• El plazo de entrega inicialmente es largo

• Impresión 3D PolyJet

Esta tecnología consiste en pulverizar capas delgadas de resina fotopolimérica de alta resolución. La resina se fija mediante una matriz de gel especial, que se retira al finalizar el proceso.

Diagrama del proceso de impresión 3D PolyJet

PolyJet se utiliza para piezas complejas de paredes delgadas y está disponible en diferentes colores. Su limitación es su baja resistencia y su inadecuación para pruebas funcionales.

Beneficios

• Acabado superficial superior
• Multicolor y multimaterial
• Postprocesamiento mínimo

Limitaciones

• Pobres propiedades mecánicas.
• Las piezas pueden degradarse más rápido
• No apto para piezas funcionales

• Modelado de deposición fusionada (FDM)

Modelado de depósitos fundidos

En pocas palabras, el FDM consiste en crear una pieza 3D a partir de múltiples capas de material termoplástico. Este método de prototipado rápido admite diversos materiales y es relativamente asequible. Su principal problema radica en un acabado superficial deficiente y una resistencia limitada en el eje Z.

Beneficios

• Numerosas opciones de materiales termoplásticos
• Postprocesamiento mínimo
• Grandes volúmenes

Limitaciones

• Líneas de capa visibles
• Necesidad de estructuras de apoyo
• Problemas de contracción y deformación

 

 

¿Cuándo utilizar la creación rápida de prototipos?

El prototipado rápido debe utilizarse cuando se necesita retroalimentación sobre el concepto o una característica de diseño. Es mejor usarlo cuando se desea probar una pantalla o flujo clave en una etapa temprana, y aceptar que no sea perfecto. Este método es relativamente informal y requiere poca preparación previa. Sin embargo, tiene algunas etapas cruciales. Esta técnica es más útil cuando se requiere desarrollar un sistema que probablemente se modifique con frecuencia, en función de los comentarios de los usuarios. Ayuda a garantizar que el resultado sea aceptable para el usuario y rentable para el negocio. En esta etapa, definir un concepto claro flujo de trabajo de desarrollo de prototipos Ayuda a los equipos a iterar más rápido y a reducir los ciclos de rediseño.

 

¿Técnicas de creación rápida de prototipos para el desarrollo de productos?

Para obtener respuestas realistas, las maquetas deben ser lo más realistas posible. En cuanto a las recomendaciones, se sugiere evitar las diferencias entre ellas y el producto real para evitar sesgos en la retroalimentación. Esto significa desarrollar modelos en los que se pueda hacer clic con datos y gráficos precisos, aunque sean falsos. 

Se desarrollan prototipos de alta fidelidad para que sean muy parecidos al producto real. Esto implica una programación adecuada de la interacción y utilización de los caminos por parte de los usuarios. Estos prototipos realistas necesitan habilidades en desarrollo de software y experiencia de usuario (UX). Por lo general, se construyen con prontitud y no de manera planificada. 

A veces es posible desarrollar un prototipo completo, pero esto puede resultar excesivo o demasiado costoso. Los wireframes ofrecen una solución en forma de interacciones y procesos simples entre el usuario y el sitio web. Los gerentes de producto crean estos diseños simplificados, que pueden usarse para la primera prueba con los usuarios. Ayudan a identificar los principales parámetros necesarios para desarrollar un prototipo funcional, lo que, a cambio, facilita la creación del prototipo. 

Hay disponibles prototipos de fachada o en los que se puede hacer clic para algo entre estructuras alámbricas y maquetas funcionales. Aunque estos diseños no se basan exclusivamente en datos, permiten a los usuarios recopilar comentarios sobre diversos aspectos. Se pueden desarrollar rápidamente con la ayuda de instrumentos de diseño y UX que proporcionen datos sobre las acciones y preferencias de los usuarios. 

Además, la creación rápida de prototipos puede entenderse como la creación de varios prototipos que se probarán y evaluarán simultáneamente. Este enfoque permite a los equipos comparar las diferentes versiones simultáneamente y determinar qué versión es bien aceptada por los usuarios.

 

¿Cuáles son las ventajas de la creación rápida de prototipos?

Como se mencionó anteriormente, el prototipado rápido tiene muchos beneficios, principalmente en dos áreas. Primero, garantiza que un producto o componente cumpla con las especificaciones de diseño, ya que la capacidad de los usuarios para comprender el producto o componente, su rendimiento y su funcionalidad se puede evaluar en esta etapa. Esto ayuda a mejorar el diseño antes de que se lleve a cabo la producción a gran escala. Segundo, reduce los costos, ya que no requiere herramientas ni equipos de fabricación, como sucedería con la producción en masa. Sin embargo, CNC prototipado rápido no es tan costoso, y tecnologías como la impresión 3D, el mecanizado CNC o el prototipado rápido de aluminio se utilizan para la fabricación de bajo volumen y lotes pequeños. Sin embargo, seleccionar el método correcto también requiere evaluar factores de costo de creación de prototipos a través de diferentes procesos.

Como en cualquier otra actividad, existen muchas formas de crear prototipos, cada una de las cuales tiene ventajas y desventajas. Los métodos mencionados anteriormente son los más comunes y, según el nivel de tecnología, el diseñador debe elegir el mejor para el proyecto. Esto implicará identificar las ventajas y desventajas de los distintos métodos de creación de prototipos. Así, considerando la descripción de cada método y las características del material que se pueda identificar, se puede decidir. Una guía para la toma de decisiones también incluye algunos factores a considerar al seleccionar la técnica de creación de prototipos. El objetivo es ayudar a obtener la solución adecuada para utilizar prototipos en procesos de desarrollo.

 

Comparación de procesos de fabricación rápidos

Aquí se presentan algunos procesos de fabricación rápida y sus diferencias. Estos procesos se aplican ampliamente en industrias como: prototipos automotrices creación de prototipos aeroespaciales.

SLA (Estereolitografía) 

Fabricación rápida SLA

La estereolitografía (SLA) implica el uso de un láser para curar fotopolímeros y desarrollar prototipos a partir de una sola capa. Esta técnica proporciona una resistencia que oscila entre 2,500 y 10,000 17.2 psi (68.9 a 0.002 MPa). El espesor de capa estándar es de entre 0.006 y 0.051 pulgadas o de 0.152 a XNUMX milímetros de ancho. SLA es más preciso y generalmente se emplea con fotopolímeros de tipo termoplástico. 

SLS (sinterización selectiva por láser) 

Piezas del prototipo SLS

La sinterización selectiva por láser (SLS) utiliza un láser para fundir los materiales en polvo. La resistencia de las piezas producidas varía de 5,300 a 11,300 psi o de 36.5 a 77.9 MPa. Las capas de aditivo suelen tener un espesor de 0.004 pulgadas (0.102 mm). El SLS se aplica a menudo sobre materiales de nailon y TPU con buen rendimiento mecánico y larga vida útil. 

DMLS (Sinterización láser directa de metales) 

creación de prototipos DMLS

La sinterización directa por láser de metales (DMLS) es un proceso de fusión de polvo metálico con la ayuda de un láser. Este proceso da como resultado una alta resistencia que oscila entre 37,700 y 190,000 psi. El espesor de la capa suele estar entre 0.0008 y 0.0012 pulgadas (0.020 a 0.030 mm). DMLS es ideal para fabricar piezas metálicas como acero inoxidable, titanio, cromo, aluminio e Inconel y se utiliza para producir piezas sólidas y de alto rendimiento. 

FDM (Modelado de deposición fusionada) 

Modelado por deposición fundida

El modelado por deposición fundida (FDM) es un proceso de extrusión de materiales termoplásticos en capas. Da lugar a piezas con una resistencia que oscila entre 5,200 y 9,800 psi (35.9 a 67.6 MPa). El espesor de la capa varía de 0.005 a 0.013 pulgadas (0.127 a 0.330 mm). Los materiales más utilizados para FDM son ABS, PC, PC/ABS y PPSU. Este método es ampliamente utilizado debido a su efectividad y rentabilidad en comparación con otros métodos. 

MJF (Fusión de Chorro Múltiple) 

Prototipo de fusión de chorro múltiple (MJF)

Multi Jet Fusion (MJF) aplica una matriz de inyección de tinta para fusionar selectivamente polvo de nailon. Las piezas creadas tienen una resistencia de aproximadamente 6,960 psi (48 MPa). El espesor de la capa oscila entre 0.0035 y 0.008 pulgadas (0.089 a 0.203 mm). El MJF se asocia a menudo con detalles finos y buenas propiedades mecánicas de la pieza final, generalmente hecha de Nylon 12 negro. 

PJET (PoliJet)  

Creación de prototipos PJET

La tecnología PolyJet utiliza fotopolímeros inyectados curados con UV. Los componentes fabricados mediante este proceso tienen una resistencia a la tracción de entre 7200 y 8750 psi o 49 a 6 MPa. Las capas de aditivo están generalmente entre 60 y 3 pulgadas (0.0006 a 0 mm). PolyJet fabrica prototipos muy precisos con materiales como fotopolímeros elastoméricos y de base acrílica.  

CNC (mecanizado controlado numéricamente por computadora) 

La creación rápida de prototipos CNC implica la creación de piezas mediante la aplicación de fresadoras y tornos de control numérico por computadora. La resistencia desarrollada varía entre 3,000 y 20,000 psi (20.7 a 137.9 MPa). Este método de fabricación sustractivo da como resultado productos precisos y con un acabado excelente. Se utiliza en muchos productos básicos y de grado de ingeniería. Prototipos de plástico.

IM (moldeo por inyección) 

IM es un proceso en el que se utilizan herramientas de aluminio para moldear piezas. Este proceso crea piezas con resistencias que oscilan entre 3,100 y 20,000 21.4 psi (137.9 a XNUMX MPa). Las piezas moldeadas también pueden presentar una superficie lisa o una textura seleccionada. El moldeo por inyección es flexible y puede procesar materiales como termoplásticos básicos y de ingeniería, metales y caucho de silicona líquida.

 

Ventajas y desventajas de la creación rápida de prototipos

Ventajas

Acelera las pruebas de diseño

La creación rápida de prototipos es una técnica para construir un modelo de tamaño real de una pieza en poco tiempo; por lo tanto, se puede evaluar el diseño. Este ciclo rápido ayuda a responder rápidamente a los problemas de diseño y sus correspondientes soluciones. 

Admite múltiples cambios de diseño

Permite cambiar el diseño con frecuencia con poco efecto en los costes. Esto hace que el diseño sea progresivo y, por lo tanto, ayuda a mejorar el diseño en los ciclos posteriores. 

Reduce los costos

Desde esta perspectiva de producción, la creación rápida de prototipos es más económica ya que no requiere moldes ni herramientas. Se convierte, por tanto, en un método asequible de generación de ideas y como primera etapa de prueba de ideas en el mercado o entorno. 

Reduce el tiempo de comercialización

Esto se debe a que crear prototipos con relativa rapidez es útil en el desarrollo general del producto. Esto significa que los productos se pueden desarrollar y lanzar al mercado más rápido, lo que supone una ventaja competitiva. 

Mejora la precisión del diseño

La creación rápida de prototipos es útil para ajustar el producto, ya que se realizan pruebas en los prototipos. Esto ayuda a llegar al diseño previsto y a las expectativas de los usuarios con respecto al producto final. 

Desventajas

Puede generar costos más altos si se usa en exceso

Si el alcance de la creación de prototipos se lleva al nivel máximo o si no se controla la gestión de la importancia de la creación de prototipos, entonces el costo será mayor. Por eso es necesario prevenir las necesidades de prototipado y proyecto para que solo se gaste lo necesario. 

No apto para todas las etapas de desarrollo

Esto coincide con la discusión inicial, en la que se destacó que la creación rápida de prototipos no se podía aplicar a todas las etapas del proceso de desarrollo del producto. Es posible que algunas etapas aún necesiten enfoques convencionales de fabricación para lograr precisión y rigidez. 

Puede proporcionar resultados engañosos

La creación de prototipos en las etapas iniciales puede no ser muy útil para determinar el rendimiento final del producto o incluso su aspecto general. Esto puede llevar a suposiciones erróneas y posiblemente a decisiones de desarrollo erróneas sobre el mercado objetivo. 

No es ideal para la producción a gran escala

La creación rápida de prototipos se aplica en las pruebas preliminares y a pequeña escala del producto. No se utiliza en la producción en masa ya que intervienen varios procesos de fabricación. 

Limitaciones técnicas

Algunas de las desventajas de utilizar algunas de las técnicas de creación rápida de prototipos incluyen las siguientes: selección de materiales, precisión y resistencia. Estos suponen una limitación a la calidad y funcionalidad del prototipo a desarrollar.

Herramientas CNC para creación rápida de prototipos 

Las herramientas CNC (control numérico por computadora) son técnicas de resta, mientras que las aditivas son FDM, SLA o SLS. A diferencia de las técnicas de construcción tradicionales, donde el material se acumula en capas, las herramientas CNC trabajan con bloques, barras o varillas sólidas, y luego se realiza el corte, perforación, perforación o rectificado necesarios.  

 

Las 7 principales ventajas del prototipado rápido

Ventaja 1: Desarrollo de productos más rápido 

El prototipado rápido ayuda a ingenieros y diseñadores a evitar dedicar tiempo a trabajar en algo que, a fin de cuentas, no funcionará. Retrasar un proyecto ligeramente para obtener retroalimentación de todos los involucrados puede parecer una pérdida de tiempo, pero la información recopilada es útil para la toma de decisiones cruciales.

Considere la fabricación de piezas del tablero de un nuevo diseño de automóvil. Un ingeniero que solicita constantemente retroalimentación sobre el componente llegará a un resultado aprobado más rápido que uno que completa el tablero completo solo para recibir la recomendación de rehacerlo paso a paso.

Prototipo de tablero de instrumentos de automóvil

La mayoría de los componentes de ingeniería requieren una aprobación integral en términos de seguridad, ergonomía y estética, por lo que la creación rápida de prototipos es una estrategia valiosa para minimizar el tiempo empleado.

Ventaja 2: Reducción de los costes de desarrollo de productos

Antes del prototipado rápido, los ingenieros solo contaban con sus diseños y planos para perfeccionar sus productos. Cuando finalmente se aprobaba la construcción del prototipo, identificaban problemas que no se evidenciaban en el plano de ingeniería.

Dado que los materiales y procesos para construir el prototipo eran habitualmente costosos, este enfoque resultó ser financieramente agotador. El prototipado rápido resuelve eficazmente este problema económico.

Moldeo por inyección de prototipos de bajo coste

Los ingenieros ahora pueden fabricar modelos de diseño a escala a un coste significativamente menor utilizando materiales rentables para prototipado rápido y someterlos a pruebas de funcionamiento. El enorme ahorro en el desarrollo de productos suele reflejarse en los márgenes de beneficio.

Comparar las diferentes tecnologías disponibles, por ejemplo, las máquinas CNC de 3 ejes frente a las de 5 ejes, puede ayudar a descubrir detalles más precisos para reducir los costes de producción.

Ventaja 3: Detección temprana de defectos de diseño

Los errores de diseño en términos de ensamblaje y geometría son un problema importante si no se detectan porque podrían degenerar en problemas de fabricación, malas tolerancias, desalineaciones y mediciones incorrectas, entre otros.

Los fallos de diseño son evitables

Si no se utilizan productos de prototipado rápido, es muy probable que haya que rediseñar algunas piezas más adelante en el ciclo de desarrollo del producto. Considere una pieza mecanizada por CNC que fue aprobada tras una simulación digital a pesar de tener paredes extremadamente delgadas. Sin embargo, el mecanizado CNC resultó problemático o incluso imposible porque la pared se dañaba constantemente.

Con la creación rápida de prototipos, este tipo de problemas se detectan mucho antes y se solucionan.

Ventaja 4: Ayuda a probar la funcionalidad de un diseño 

Aunque parezca absurdo, ha habido casos en los que equipos fabricaron un producto y luego se dieron cuenta de que no cumplía con su propósito. Todo el tiempo, el dinero y las ideas se desperdician de forma tan dolorosa.

Con el prototipado rápido, las empresas pueden usar el modelo funcional del producto para probar su funcionalidad en situaciones reales. Ya sea a escala reducida o incluso fabricado con componentes de otras marcas, la idea es contar con productos de prototipado rápido que puedan probarse antes de comenzar la fabricación real.

Cabe destacar que incluso los métodos de fabricación convencionales pueden ser útiles en la fabricación de prototipos rápidos, por ejemplo, el mecanizado CNC de lotes pequeños.

Ventaja 5: Mejora el trabajo en equipo

El prototipado rápido es uno de esos conceptos que fomenta la interacción y la comprensión interdisciplinarias. Diversos departamentos, desde los técnicos hasta la alta dirección, mantienen una comunicación constante.

Esta interacción estrecha fomenta la colaboración en equipo, alineando con éxito a diferentes equipos en torno a un objetivo común, fomentando la resolución colectiva de problemas y mejorando un nivel más profundo de unidad.

Existen numerosos beneficios específicos que una organización puede obtener de la cercanía, entre los que se incluyen una mayor agilidad organizacional, relaciones más sólidas entre departamentos y una resolución de conflictos más eficaz.

Ventaja 6: Probar geometrías y diseños complejos

Con el prototipado rápido, es posible explorar geometrías y diseños que serían difíciles con las tecnologías de fabricación convencionales. El equipo de diseño puede utilizar esta solución para innovar más, especialmente en combinación con avances en tecnologías de soporte como flujos de trabajo CAD/CAM integrados, soluciones de diseño generativo y simulación de dinámica de fluidos computacional (CFD).

Ventaja 7: Promueve la sostenibilidad

El prototipado rápido, al ser un proceso de fabricación aditiva, es excelente para minimizar el desperdicio de material. La pieza se construye capa por capa con un desperdicio mínimo, o nulo, de material.

Además de la eficiencia del proceso de creación rápida de prototipos, el diseño se puede optimizar utilizando el software más reciente para garantizar que la pieza que se fabrica sea la correcta.

 

Otras técnicas de creación rápida de prototipos

El fresado y torneado CNC son dos de los procesos más frecuentes que se realizan en una instalación de producción. Mientras que en el fresado, la herramienta de corte es la que se mueve mientras la pieza de trabajo está estacionaria, mientras que en el torneado, la pieza de trabajo es la que gira mientras la herramienta de corte está estacionaria. Las cortadoras láser son precisas ya que la herramienta de corte es un láser que graba o corta el material apropiado para diseños complejos. Las cortadoras por chorro de agua, por el contrario, emplean un chorro de agua a alta presión con abrasivos para cortar compuestos metálicos y otros materiales. 

Los materiales comunes utilizados con las herramientas CNC son plásticos, metales duros y blandos, madera, acrílico, piedra, vidrio y compuestos. Son especialmente adecuados para realizar diseños complejos y piezas complejas que contienen características difíciles de realizar. Sin embargo, aplicar las herramientas CNC puede ser un poco más complicado que los procesos de fabricación aditiva. Esto se debe a que la creación de prototipos CNC es costosa en una producción única o en lotes pequeños debido a los diversos métodos, las herramientas utilizadas y la delicadeza de los materiales. 

Las herramientas CNC son de gran ayuda para crear piezas esqueléticas y metálicas esenciales que no se pueden fabricar de manera eficiente utilizando tecnologías de fabricación aditiva en herramientas rápidas. Son fiables para formar prototipos buenos y precisos si los procesos aditivos son imposibles.

 

Recapitulación

Prototipado rapido Es una técnica beneficiosa ya que ayuda no solo a ahorrar tiempo sino también a reducir los riesgos. Los prototipos ayudan a los gerentes de producto a obtener comentarios útiles de los usuarios para afirmar los conceptos de diseño o identificar las modificaciones que pueden ser necesarias antes de lanzar el producto. Esto minimiza la probabilidad de que el producto final no cumpla con las expectativas del usuario, de ahí el término "experiencia de usuario". 

En prolean Tech se potencia la comunicación y el trabajo de los equipos se alinea con servicios de prototipado rápido. Proleantech ayuda a la empresa a ofrecer productos de alta calidad al mercado, lo que, a su vez, satisface las necesidades de los clientes actuales y potenciales.

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