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Crea prototipos con impresoras 3D para mejorar tus procesos de diseño

General | Industria

El primer paso imprescindible para el proceso de diseño de una pieza es la creación de prototipos. Con las impresoras 3D te aseguraras que tu pieza tiene un tacto determinado, encaja en un montaje o se mantiene en condiciones extremas. Cuando se trata de técnicas de fabricación, las impresoras 3D para el diseño de prototipos siguen siendo las protagonistas imprescindibles.

La impresión 3D comenzó con el único propósito de crear prototipos rápidos. Desde que se crearon las impresoras 3D las aplicaciones de esta tecnología se han encontrado en todo tipo de sectores, desde la creación de alineadores dentales hasta la producción de piezas de motores a reacción; sin embargo, respecto a las aplicaciones de las impresoras 3D más populares, actualmente, sigue siendo la impresión 3D de prototipos.

¿CUÁLES SON LAS VENTAJAS DE LA FABRICACIÓN DE PROTOTIPOS CON IMPRESORAS 3D?

REDUCIR EL TIEMPO DE ENTREGA

Los procesos de fabricación tradicionales son adecuados para la fabricación a gran escala, pero resultan muy costosos para la producción de pequeños volúmenes. Esta es una de las razones por las que los prototipos eran difíciles de fabricar antes de la llegada de las impresoras 3D. A menudo, la creación de prototipos tenía que subcontratarse a empresas especializadas, lo que conllevaba costes adicionales y un tiempo de entrega bastante largo para recibir iteraciones del prototipo terminado. Pero con las impresoras 3D para el diseño de piezas, los prototipos pueden fabricarse ahora bajo demanda y en pocas horas o días. Las impresoras 3D de Modelado por Deposición Fundida (FDM), en particular, pueden producir rápidamente pequeños volúmenes de prototipos en una amplia gama de materiales.

AMPLÍA TU USO DE MATERIALS CON LAS IMPRESORAS 3D

El auge de las impresoras 3D dio paso a un aumento de nuevos materiales con diferentes propiedades físicas y químicas que pueden utilizarse para producir prototipos funcionales. Ahora, los fabricantes tienen una amplia gama de materiales para elegir en función de sus necesidades. En casos concretos, los proveedores de materiales también colaboran con las empresas para personalizar su oferta y crear materiales para impresoras 3D con aplicaciones específicas.

Hoy en día, materiales de impresión 3D como el PETG, la fibra de carbono de nylon, el PC-ABS y muchos otros encuentran un uso generalizado en la impresión 3D.

REDUCIR COSTES

A lo largo de los años, el coste de la impresión 3D ha disminuido significativamente, sobre todo gracias a la disponibilidad de impresoras 3D como los equipos 3D Makerbot Method que ofrecen asequibilidad, accesibilidad y la capacidad de imprimir con múltiples materiales. Si se tiene en cuenta el tiempo de trabajo y los costes del prototipado tradicional, los prototipos de impresión en 3D son mucho más baratos que los fabricados tradicionalmente.

MODIFICACIONES E ITERACIONES RÁPIDAS

La creación de prototipos es una etapa de prueba y error. Los ingenieros tienen que seguir un ciclo (diseño-prototipo-evaluación-itinerancia-modificación del diseño) para finalizar un diseño. Con la impresión en 3D, los prototipos están fácilmente disponibles y los diseñadores e ingenieros pueden comprobar la forma, el montaje y el funcionamiento mucho antes y con más frecuencia, lo que se traduce en una importante reducción de los riesgos y los sobrecostes en el ciclo de vida de la producción.

TRES COSAS QUE HAY QUE TENER EN CUENTA ANTES DE IMPRIMIR UN PROTOTIPO EN 3D

1.     PRODUCTO FINAL

Uno de los aspectos más importantes a tener en cuenta antes de imprimir un prototipo en 3D es la aplicación del producto final. En algunos casos, el prototipo debe replicar el producto final dimensionalmente, funcionalmente o estéticamente. En otros casos, el prototipo puede ser sólo un componente individual que necesita ser comprobado para su ajuste en un conjunto. Más sencillo aún, un modelo conceptual puede tener que transmitir la forma y la sensación de un producto en las manos de un usuario antes de elegir el diseño industrial básico.

2.     TECNOLOGÍA DE IMPRESIÓN 3D

Dependiendo del tipo de prototipo y de su aplicación, el ingeniero debe decidir la tecnología de impresión 3D que va a utilizar. Para los prototipos funcionales, se suele utilizar el modelado por deposición fundida (FDM). El FDM también se utiliza para piezas que requieren características superiores a 100 micras. Para prototipos estéticos, se utilizan tecnologías como la estereolitografía (SLA) o Polyjet. Y en ciertos casos, puede tener sentido utilizar una combinación de tecnologías de fabricación aditiva y sustractiva para obtener el mejor resultado del prototipo.

3.     PAUTAS DE DISEÑO

Cuando se imprimen prototipos en 3D, hay que tener en cuenta las pautas de diseño, como el grosor de las paredes, el diseño impermeable, las carcasas múltiples o mantener el tamaño mínimo de las características según la tecnología de impresión en 3D. Esto es similar a las consideraciones que querría hacer al utilizar otras tecnologías de fabricación; sin embargo, con la impresión 3D puede acceder a una gama completamente nueva de libertades geométricas de las que sería capaz con las tecnologías sustractivas.

TIPOS DE PROTOTIPOS DE IMPRESIÓN 3D

Los prototipos pueden ser de varios tipos en función de su uso y aplicaciones. Los más comunes son:

  • Prototipos de diseño: todo desarrollo de productos empieza en el diseño de este, el prototipo se utilizará principalmente para ilustrar el concepto inicial.
  • Prototipos de investigación: la facilidad de uso y la asequibilidad de impresoras 3D las convierte en una tecnología ideal para crear prototipos para la investigación, como no son necesarias herramientas, fabrica de manera más económica una sola pieza.
  • Prototipos funcionales: estos sirven para observar y probar los prototipos mecánicos, los movimientos de las uniones, su resistencia, su funcionamiento y el impacto en las piezas adyacentes. Las impresoras 3D Makerbot Method son capaces de imprimir en 3D prototipos funcionales con algunos de los materiales de grado de producción más industrial.
  • Evaluaciones de ingeniería: para los prototipos destinados a evaluaciones de ingeniería se recomienda que tanto la impresora 3D como el material sean perfectamente compatibles entre sí. Las impresoras 3D Makerbot Method y su amplia cartera de materiales ofrecen buenas opciones para que los ingenieros prueben las aplicaciones.
  • Prototipos de simulación: las simulaciones son imprescindibles para probar los productos incluso antes de enviarlos a producción. Las impresoras 3D FDM de Makerbot pueden utilizarse fácilmente para las pruebas en túnel de viento, ya que se pueden crear estructuras internas complejas.

MATERIALES POPULARES PARA LA IMPRESIÓN DE PROTOTIPOS EN 3D

  • PLA: uno de los materiales más populares utilizados en las impresoras 3D FDM gracias a su bajo coste y a su facilidad de uso; es probable que, para quienes están familiarizados con la impresión de prototipos en 3D, el PLA haya sido el primer material que hayan utilizado. Puede utilizarse fácilmente cuando las características del producto superan las 100 micras. El PLA también se utiliza para productos de gran tamaño, optimizando así los costes de creación de prototipos.
  • ABS: El ABS es uno de los materiales más utilizados para la producción a gran escala de productos en el ámbito de los productos de consumo, por lo que es un material muy deseado para la creación de prototipos. Aunque el ABS puede ser muy difícil de imprimir debido a su propensión a la deformación, los ingenieros pueden evitarlo utilizando una impresora 3D con un entorno controlado. También se utiliza en caso de que el prototipo deba ser post procesado. El ABS es más fácil de post procesar que el PLA.
  • PETG: otro material comúnmente utilizado en productos de consumo y envases gracias a su resistencia a los productos químicos. Las empresas que fabrican este tipo de productos de consumo están diseñando constantemente nuevos envases para llamar la atención de los clientes en una tienda o mejorar la experiencia del usuario con el producto, por lo que la impresión 3D de prototipos es fundamental.
  • PC: este material es cada vez más popular en muchos sectores, como los componentes electrónicos, la automoción, la medicina y la tecnología de consumo. Pueden tener propiedades transparentes, presentan una gran durabilidad y resistencia a los arañazos, y son fáciles de trabajar a escala de producción. Al igual que los materiales anteriores, con muchas aplicaciones populares, hay mucha demanda para crear prototipos de impresión 3D en materiales de producción reales.

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