Cuando te encuentras por primera vez con procesos de fabricación de prototipos, es posible que te preguntes qué significan realmente y por qué se usa la palabra "rápido". Con tantas opciones disponibles, los nuevos compradores y equipos de producto a menudo tienen dificultades para elegir la solución de fabricación de prototipos adecuada para su proyecto. Este artículo te ayudará a resolver estas dudas.

Resumen rápido ：¿Qué es la fabricación rápida de prototipos?

En pocas palabras, prototipo rápido La fabricación aditiva permite construir piezas o modelos físicos con mayor rapidez. Reduce considerablemente los plazos de entrega en comparación con los métodos de fabricación convencionales. Su mayor ventaja reside en que permite a diseñadores, ingenieros y compradores probar y validar los diseños mediante la fabricación de prototipos antes de pasar a la producción en masa.

¿Qué tecnologías diferentes se engloban dentro de la fabricación rápida de prototipos?

Fabricación aditiva

Con la fabricación aditiva, las piezas toman forma a medida que el material se deposita capa a capa. Es uno de los enfoques más comunes en la fabricación de prototipos. Permite crear formas complejas que son difíciles de fabricar con métodos más antiguos. Los equipos pueden probar nuevas ideas de diseño rápidamente y controlar los costos iniciales de desarrollo.

Impresión 3D FDM

FDM son las siglas de modelado por deposición fundida. Consiste en alimentar un filamento termoplástico, fundirlo y construir la pieza capa por capa.
Como comprador, este proceso resulta económico para prototipos conceptuales rápidos y sencillos. Las piezas terminadas presentan líneas de capa bien definidas. No es la opción adecuada si se requieren detalles complejos o prototipos de alta calidad para exhibición. Los materiales típicos para FDM son PLA, ABS, PETG, PC y PP.

Nota del pequeño comprador:El PLA suele fallar en las pruebas funcionales y en exteriores. Puede agrietarse al someterse a cargas repetidas y se ablanda incluso a temperaturas moderadas. El ABS, el PETG y el TPU son las opciones más comunes cuando los compradores necesitan muestras funcionales.

Impresión 3D SLA

La estereolitografía (SLA) utiliza luz ultravioleta para endurecer la fotorresina líquida capa a capa. Ofrece detalles nítidos y superficies lisas, y se utiliza ampliamente en la fabricación de prototipos para pantallas de alta calidad. Sin embargo, la resina tiene sus limitaciones. No es lo suficientemente resistente y se deteriora con el calor y el envejecimiento ambiental a largo plazo. Antes de elegirla para su proyecto de fabricación de prototipos, debe evaluar si se ajusta a sus necesidades.

Impresión 3D SLS y MJF

SLS significa Sinterización Selectiva por Láser, mientras que MJF significa Fusión por Chorro Múltiple. Ambos utilizan energía láser o térmica para fusionar polvo de polímero capa a capa. Son opciones populares en la fabricación de prototipos de piezas de plástico cuando no se dispone de utillaje de acero. Permiten trabajar con estructuras internas complejas y ofrecen un buen rendimiento en las pruebas funcionales. Tenga en cuenta que el acabado superficial, el rendimiento mecánico y el precio unitario pueden variar considerablemente según el proceso y la geometría de la pieza en la fabricación de su prototipo.

Impresión 3D de metales

La impresión 3D de metal es una opción a considerar cuando se necesitan componentes metálicos densos para la fabricación de prototipos. Como efecto secundario natural, las superficies impresas sin tratar suelen presentar grumos de polvo y protuberancias irregulares. Generalmente, se requiere un pulido posterior para lograr la tolerancia deseada y un acabado liso. Los costos de equipo e impresión son elevados, así que recuerde incluir en su presupuesto el trabajo de acabado secundario al planificar su proyecto de fabricación de prototipos.

Referencia de normas: ISO explica que las normas de fabricación aditiva cubren los procesos, materiales y equipos de impresión 3D, lo que ayuda a mejorar la calidad, la seguridad y la consistencia. Los compradores que comparan proveedores o especifican un proceso de producción pueden revisar la Descripción general de las normas ISO de fabricación aditiva para la terminología y las normas pertinentes.

Fabricación sustractiva y de chapa metálica

Este grupo de métodos de fabricación de prototipos abarca el mecanizado de piezas macizas y el conformado de chapa metálica. Resulta ideal si se desea probar el rendimiento real del material base en la fase de muestra. Se puede imaginar como tallar un bloque sólido o doblar láminas delgadas de metal. Se parte de un bloque de material en bruto y se elimina el exceso para dar forma a la pieza. Para el trabajo con chapa metálica, se pliegan paneles planos hasta obtener la forma deseada.

Mecanizado CNC

El mecanizado CNC utiliza herramientas de corte controladas digitalmente para eliminar el exceso de material de una pieza sólida y así dar forma a la pieza deseada para la fabricación de prototipos. Este proceso se utiliza ampliamente para prototipos de plásticos de ingeniería y componentes de precisión, especialmente cuando se requiere una validación funcional rigurosa. Los costos varían según el desperdicio de material, la complejidad de la pieza y el total de horas de mecanizado. El plan de programación CNC también influye significativamente en la calidad y la tolerancia finales. Los socavados y las características altamente complejas suelen aumentar los plazos de entrega y los presupuestos.

Nota del comprador: No asuma que archivos CAD idénticos producirán resultados CNC idénticos. Este es un error común. La máquina es solo hardware; el programa contiene la lógica de fabricación real. El resultado puede variar mucho entre fábricas e ingenieros. Un programa CNC define cada trayectoria de movimiento para la herramienta de corte. Incluso con el mismo dibujo y la misma máquina, una mala programación puede dejar marcas de herramienta pronunciadas, provocar desviaciones dimensionales o arruinar la pieza por completo.

Otros procesos de creación rápida de prototipos

A continuación, presentaré la fundición al vacío y el moldeo por inyección rápida. Si bien estos procesos no se enmarcan dentro de la categoría de procesos típicos de fabricación aditiva o sustractiva, son componentes vitales en la validación de prototipos y en los flujos de trabajo de preproducción de lotes pequeños.

Fundición al vacío

En la fundición al vacío, el proceso consiste en crear un molde de silicona a partir de un molde maestro y luego verter resina en él al vacío para reproducir las piezas. Es importante tener en cuenta que la cantidad de piezas que se pueden producir mediante fundición al vacío es limitada. Si se producen demasiadas copias, el molde se deforma y aparecen burbujas. Consulte la tabla a continuación para obtener más información sobre este método de fabricación de prototipos.

Cómo elegir el proceso de prototipado rápido adecuado

Basándonos en años de experiencia práctica en la fabricación de prototipos, aquí presentamos seis factores de evaluación para los equipos de compras: material, tolerancia, calidad de la superficie, cantidad, presupuesto y plazo de entrega. Cada escenario incluye materiales recomendados para simplificar la decisión de fabricación del prototipo.

1 Material

Como comprador, puede seleccionar plásticos mecanizados por CNC como ABS, POM y PA66, además de aluminio y acero inoxidable, para piezas que requieren una sólida resistencia mecánica en pruebas funcionales y de durabilidad. El moldeo por inyección rápida utiliza gránulos de producción estándar como ABS, PC y TPU.

Precisión dimensional

Como comprador, recurra a plásticos de ingeniería CNC, metal CNC, moldeo por inyección rápida y SLS cuando el ensamblaje preciso y las comprobaciones de ajuste a presión sean cruciales en la fabricación de prototipos. PC, POM, PA y aluminio son materiales ideales en este caso. Opte por resina SLA o PU rígido para ensamblajes sencillos con necesidades de precisión moderadas. El PLA FDM funciona bien para modelos conceptuales básicos donde la precisión es menos crítica.

Superficie externa

Como comprador, elija resina SLA, TPU moldeado al vacío o ABS/PC CNC pulible para pantallas, recubrimientos e impresión de logotipos en la fabricación de prototipos. El nailon SLS, el PETG FDM y el metal CNC en bruto son adecuados para construcciones funcionales sin requisitos de superficie estrictos.

Cantidad de producción

Como comprador, las tiradas de una a cinco unidades se adaptan bien a la impresión 3D. Opte por resina SLA, SLS PA12 o plásticos de ingeniería CNC. Para lotes de diez a cincuenta piezas, es recomendable el moldeo al vacío, con opciones de resina TPU flexible o PU rígida. Para tiradas de 50 a 1000 piezas, la inyección rápida en molde de aluminio es la mejor opción para la fabricación de prototipos, utilizando materiales de calidad industrial como ABS, PC y PP.

Ciclo de entrega

Como comprador, los pedidos urgentes de 1 a 3 días se realizan mediante impresión 3D con resina SLA o PETG FDM. Los plazos de 3 a 6 días permiten la fabricación de piezas individuales mediante CNC o fundición al vacío con plásticos de ingeniería y resina de poliuretano. El moldeo por inyección rápido con moldes de aluminio funciona para plazos de 7 a 14 días en la fabricación de prototipos, utilizando termoplásticos de producción.

Conclusión

No existe un único proceso de prototipado rápido óptimo para cada proyecto. Hemos analizado estos procesos de fabricación de prototipos y consejos para su selección. Es posible que aún necesite orientación personalizada para su producto único. Envíenos sus archivos CAD, especificaciones, cantidad y cronograma. Grashine equipo. Evaluamos su proyecto y elaboramos un presupuesto adecuado.