Modelos conceptuales: el paso más básico del concepto al prototipo

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Publicado el:  7 de agosto de 2018, | Por Judy, Gerente de Proyectos de Sendot Technology

¿Qué es un modelo conceptual?

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

Dado que todos los prototipos se producen mediante tecnologías de prototipado rápido, no es necesario desarrollar herramientas costosas para diseñar prototipos. Esto reduce enormemente los costos de producción y permite una integración rápida y sencilla de los diseños. Proporciona una forma de muy bajo riesgo de descubrir fallos de diseño y realizar modificaciones, y de proporcionar modelos precisos que pueden utilizarse en las herramientas de producción.

Los modelos conceptuales desempeñan un papel importante a lo largo de todo el 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 para el futuro, y estos fallos sí ocurren en la industria. La importancia de los modelos conceptuales es evidente cuando tales fallos sistémicos se mitigan mediante el desarrollo del sistema y la adhesión a técnicas de desarrollo probadas.

¿Cómo implementar un modelo conceptual?

(1) SLA (Aparato de Estereolitografía)

El SLA se basa en el principio de fotopolimerización de resina fotosensible líquida. El material líquido puede experimentar rápidamente fotopolimerización bajo la irradiación de luz ultravioleta de 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 de líquido se llena con resina fotopolímera líquida. Bajo la acción del espejo de deflexión, el haz láser puede escanear sobre la superficie del líquido. 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 cierta profundidad por debajo del nivel del líquido, y el punto enfocado se escanea punto por punto sobre la superficie del líquido según la instrucción de la computadora, solidificándose punto por punto. Cuando se completa una capa de escaneo, el área no irradiada sigue siendo resina líquida. Luego, la plataforma elevadora hace descender la plataforma una altura, y la capa formada se cubre con una capa de resina. La rasqueta raspa la superficie líquida de la resina de mayor viscosidad, y luego escanea la siguiente capa, y la capa recién curada queda firme. La base se adhiere a la capa anterior, repitiéndose así hasta que se fabrica la pieza completa, y se obtiene un modelo sólido tridimensional.

2-1                                                                             2-2

(2) SLS (Sinterizado Selectivo por Láser)

El 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 de forma plana sobre la superficie superior de la pieza formada. Se utiliza un láser de CO₂ de alta intensidad para escanear la sección transversal de la pieza sobre la capa recién colocada, y el polvo del material se sinteriza junto bajo la irradiación láser de alta intensidad para obtenerse. La sección de la nueva pieza sinterizada se conecta a la pieza formada debajo. Después de sinterizar una sección, se aplica una nueva capa de material en polvo, y la sección inferior se sinteriza selectivamente, como se muestra en la Figura 2-2. Una vez completado el sinterizado, se retira el polvo sobrante y luego se pule, se seca, etc.

El proceso SLS se caracteriza por una amplia gama de materiales, no solo para la fabricación de piezas de plástico, 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 el control numérico por computadora y existe desde principios de la década de 1970. Antes de esto, se llamaba NC por control numérico. Aunque la mayoría de las personas nunca han oído esta palabra, si está en la industria manufacturera, es probable que trate con el CNC durante mucho tiempo.

Como habrá 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 funcionando, una máquina CNC es bastante sencilla de mantener en funcionamiento. De hecho, muchas máquinas CNC pueden funcionar sin supervisión durante todo el ciclo de mecanizado, lo que permite al operador realizar otras tareas. Esto proporciona a los usuarios de CNC varios beneficios adicionales, incluyendo la reducción de la fatiga del operador, la reducción de errores causados por errores humanos, y tiempos de mecanizado consistentes y predecibles para cada pieza.

Dado que la máquina funcionará bajo control de programa, el nivel de habilidad requerido por los operadores de CNC (relacionado con las prácticas básicas de mecanizado) se reduce en comparación con los mecánicos que utilizan máquinas herramienta tradicionales para producir piezas.  Al mismo tiempo, las máquinas CNC son flexibles. Dado que estas máquinas se ejecutan a partir de un programa, ejecutar diferentes piezas es casi tan simple como cargar un programa diferente. Una vez que el programa ha sido verificado y ejecutado en una tirada de producción, puede llamar fácilmente a la siguiente tirada. Esto aporta grandes beneficios para las conversiones rápidas.

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

Propósito de los modelos conceptuales

Utilice el modelo conceptual como primer paso en el proceso de creación de un producto físico. Son modelos de investigación de la etapa inicial de diseño que pueden usarse para completar el ensamblaje, mejorar el diseño, la exhibición de muestras e implementar funciones.   Los ingenieros de Sendot Technology construyen modelos conceptuales con una gama de materiales, tecnologías y acabados para producir acabados realistas que permiten ver con confianza cómo se verá el producto final. Los colores y las texturas pueden realzarse con anodizado, recubrimiento, chorreado de arena y mucho más. Algunos modelos conceptuales de producto utilizan mecanizado CNC, prototipado rápido y otros procesos para lograr los requisitos de ensamblaje funcional. Nuestros ingenieros son buenos trabajando con usted para transformar sus primeros archivos CAD en modelos conceptuales que transmiten elegantemente su intención de diseño a su audiencia.