Por Qué la Tecnología de Prototipado Rápido Está en Auge

Publicado el: 27 de junio de 2018, | Por Vivi, Gerente de Proyectos de Sendot Technology

El prototipado rápido es un proceso de diseño en el que los ingenieros desarrollan modelos geométricos. Con el único propósito de probar los diversos aspectos del producto. Por ejemplo, las funciones, las características y el rendimiento. De ahí que los expertos crean que este proceso reduce el desperdicio, y es posible rectificar cualquier defecto en el diseño. Entonces, ¿por qué está en auge la Tecnología de Prototipado Rápido?

Una Breve Introducción a la Historia del Prototipado Rápido

La tecnología de prototipado rápido (RPT) se utilizó por primera vez en los Estados Unidos. En 1987, 3D SYSTEM presentó por primera vez equipos comerciales de prototipado rápido. PRATT & WHITNEY Y EASTMAN KODAK marcan el comienzo de la tecnología de prototipado rápido en una aplicación industrial en la década de 1990. La tecnología de prototipado rápido se expande rápidamente en su ámbito de aplicación, siendo utilizada por empresas como Boeing de EE. UU., y GM, AUDI, BMW en Alemania, y muchas otras reconocidas empresas internacionales. En 1992, los equipos de prototipado rápido ya se utilizaban en más de 500 proyectos entre 17 países.

Prototipado Rápido en China

En China, la tecnología de prototipado rápido comenzó a desarrollarse a principios de la década de 1990, principalmente con la Universidad Xi'an Jiaotong, la Universidad de Tsinghua, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong y Beijing Longyuan AFS Co., Ltd, que han llevado a cabo investigaciones sobre tecnología y equipos de curado por luz, modelado por deposición fundida, fabricación de entidades por capas y moldeo por sinterizado láser de distrito. El equipo de prototipado rápido correspondiente se ha comercializado en la actualidad.

La competitividad central de la tecnología de prototipado rápido es que reduce el costo de fabricación y el tiempo de respuesta al mercado, y normalmente los fabricantes la eligen por esta consideración. La tecnología de prototipado rápido, de rápido desarrollo y popularización, especialmente en el ámbito estético, se ha utilizado ampliamente en muchos campos como el automotriz, motocicletas, aviación, militar y médico.

Cómo Hacer un Prototipo

La tecnología de prototipado rápido ha reducido las numerosas incertidumbres relativas a qué tan bien se adapta un producto al usuario. La técnica ha creado espacio para que los desarrolladores de productos evalúen, obtengan datos y tomen una decisión informada basada en la retroalimentación del usuario del prototipo inicial.

A continuación se presentan los beneficios de hacer un prototipo en el proceso de fabricación rápida:

Detección Temprana de Defectos y Fallos de Diseño

La detección temprana de errores relacionados con el prototipo puede rectificarse, limitando así el desperdicio y la producción en masa de artículos defectuosos.

Para una Estimación Rápida de Costo, Tiempo y Requisitos de Material

El diseño de modelos ayuda al fabricante a determinar el valor real de la producción. La cantidad de material requerida, y también da el tiempo de entrega esperado y el personal necesario. Por lo tanto, el fabricante obtiene datos para crear un presupuesto y determinar el costo final de las producciones.

Para Recopilar Información Precisa

Los suministros inadecuados solo generaban un aumento del costo del proyecto debido a mucho retrabajo. Sin embargo, desarrollar un prototipo funcional ayuda a consolidar los requisitos necesarios para el modelo final.

Para Comprender Técnicamente las Debilidades en la Producción

Desarrollar un prototipo funcional mejora su comprensión tanto de los problemas técnicos previstos como imprevistos del diseño. Luego, puede abordar los desafíos aplicando un sistema bien diseñado para el producto final.

Para Determinar la Maquinaria Necesaria

Los fabricantes a menudo se encuentran en un dilema con el mecanizado rápido. Cuestiones como no saber si la maquinaria existente puede manejar la producción, o si la maquinaria necesita modificaciones, o si es necesario comprar nuevas. La forma perfecta de responder a la pregunta es creando un prototipo que ayude a determinar lo que se necesita en términos de mecanismo.

Probar la Idoneidad y Durabilidad del Producto

Hacer un prototipo facilita determinar si el producto encaja a la perfección; esto le ahorra al fabricante tiempo, dinero y material desperdiciado al retrabajar. También ayuda a evaluar la durabilidad del material utilizado y su capacidad para soportar el desgaste.

Para Buscar Financiamiento

Un prototipo puede demostrar la viabilidad práctica de su proyecto. Al desarrollar uno, aumenta la confianza de los inversores e incrementa las posibilidades de obtener fondos para su idea.

Recibir Retroalimentación de los Usuarios Finales

Recibir retroalimentación de clientes, distribuidores y consumidores. Ayuda a identificar los fallos en las funciones o el diseño; esta información es fundamental para los diseñadores al corregir los errores en el diseño.

5 Métodos de Prototipado Rápido

Con el desarrollo de nuevos materiales, especialmente materiales de alto rendimiento, y la aplicación del prototipado rápido, cada vez se producen más tecnologías avanzadas de prototipado rápido en la actualidad. A continuación se presentan algunas típicas.

 1. Aparato de Estereolitografía (SLA)

El curado selectivo de resina fotosensible líquida es un tipo de tecnología de prototipado rápido que apareció por primera vez en el prototipado por máquina, caracterizado por un tanque lleno de resina fotosensible líquida, el material para el prototipado rápido SLA. Bajo irradiación UV al principio, el líquido de resina se cura rápidamente. A la altura del nivel del líquido, puede elevar la mesa de trabajo al siguiente espesor de sección. La resina se enfoca después del escaneo del haz láser UV controlado por computadora. Con la solicitud del escaneo del contorno de la sección transversal a lo largo de la superficie del líquido, el área escaneada se cura y obtiene el contorno esperado. Luego, la mesa de trabajo baja a la altura de una capa, y otra capa de resina líquida la cubre. En el segundo curado por escaneo, la nueva capa solidificada se une firmemente a la capa anterior. Este proceso se repite hasta que se forma todo el producto.

2. Fabricación de Objetos Laminados (LOM)

Este método se basa en un modelo 3D de la línea de contorno de cada sección y es controlado por computadora, con el haz láser de CO2 escaneando los materiales ligeros (como papel en forma de rollo de pegamento para pisos) para cortar el contorno de la capa. Paso a paso, las capas se unen entre sí y finalmente forman un producto tridimensional.

3. Sinterizado Selectivo por Láser (SLS)

El SLS utiliza láser de CO2 y materiales en polvo (como polvo de plástico, cerámica y una mezcla de polvo metálico con aglutinante) para moldear. Primero esparce una capa de materiales en polvo sobre la mesa de trabajo, y luego, bajo el proceso de un haz láser controlado por computadora con la información del contorno de la sección transversal, la parte en polvo se sinteriza y la mesa de trabajo baja a la altura de una capa. Después, una nueva capa de resina líquida cubre la superficie de la anterior solidificada. Con todos estos pasos repetidos, finalmente se forma un producto tridimensional.

4. Modelado por Deposición Fundida (FDM)

Controlada por computadora, la boquilla de la máquina de moldeo rápido se calienta según la información del contorno de la sección transversal, mientras el plano x-y se mueve hacia la dirección del eje z. El material en hilo (como un alambre de plástico) para la máquina de hilo se envía a la boquilla, y se calienta para fundirse en el tanque, luego se aplica selectivamente sobre la mesa de trabajo y se enfría rápidamente tras la formación del contorno de la sección transversal. Tras la finalización del moldeo de una capa, la mesa de trabajo baja a la altura de una capa, y comienza el recubrimiento de la siguiente capa. Con ciclos de esta manera, finalmente se forma un producto tridimensional.

 5. Impresión Tridimensional (TDP)

La TDP funciona con una boquilla de máquina de moldeo rápido, y es controlada por computadora según la información del contorno de la sección transversal. En las capas de materiales en polvo preparadas, se rocía selectivamente adhesivo y forma el contorno de la sección. Tras la finalización de una capa de moldeo, la mesa de trabajo baja a la altura de una capa de sección, y luego pasa la siguiente capa de adhesivo. Con estos procesos en ciclo, finalmente se produce un producto 3D.

Proceso de Prototipado Rápido

El prototipado rápido es una tecnología de fabricación en la que el proceso de producción es rápido. Un método es la impresión 3D, que suena como una nueva tecnología. Sin embargo, ha existido durante más de 30 años.

La tecnología ha avanzado hacia el uso de software y procesos automatizados. Utiliza CAD, un proceso que ha traído impactos positivos al mercado de la impresión 3D. Los clientes pueden recibir piezas moldeadas en 15 días o dependiendo de la complejidad del diseño.

La introducción de lo tridimensional, un proceso para añadir material, fue un avance revolucionario en el prototipado rápido. Sin embargo, el impacto de la impresión 3D se sintió cuando entraron en uso tecnologías asistidas por computadora como CAD, CAM y CAE.

A diferencia del moldeo por inyección y el mecanizado CNC, los métodos de prototipado rápido tienen límites. También cabe destacar que la impresión 3D, la estereolitografía y el sinterizado por láser enfrentan limitaciones debido a los materiales por capas.

El prototipado rápido en China produce productos a partir de herramientas rígidas en el menor tiempo. Presenta a los clientes modelos de calidad a un precio más bajo. Obtiene dimensiones, forma y otras características mediante la detección y el tacto.

El Desarrollo del Prototipado Rápido

Los métodos de fabricación tradicionales eran costosos de configurar. Por ejemplo, procesos como el moldeo por inyección o el prototipado CNC generaban bajos volúmenes y eran formas costosas de producir prototipos personalizados.

La técnica de prototipado rápido ha convertido las ideas en un concepto realista. Los avances de la tecnología para crear modelos de alta fidelidad que funcionan como el producto terminado se han logrado siguiendo una serie de etapas de validación orientadas a la producción en masa.

Crear un prototipo es ahora un proceso más rápido que antes. El uso de datos CAD hace que la ejecución sea rápida basándose en resultados de pruebas frecuentes y retroalimentación real; esto ha facilitado a los diseñadores e ingenieros la materialización de sus ideas.

La tecnología de prototipado rápido es la tecnología de fabricación avanzada del mundo y un nuevo método de desarrollo de productos en la década de 1990. En los países industrializados, es una estrategia importante para que las empresas adopten la tecnología de prototipado rápido a fin de asegurar el ciclo de desarrollo y mejorar la calidad del diseño en el desarrollo de nuevos productos. En la actualidad, la competencia del mercado se vuelve más intensa y el reemplazo de productos se acelera.

Para mantener la competitividad de nuestros productos en los mercados nacionales y extranjeros, necesitamos urgentemente adoptar métodos innovadores avanzados a la vez que aumentamos la inversión en el desarrollo de nuevos productos y potenciamos nuestra conciencia de la innovación. La tecnología de prototipado rápido permite la fabricación rápida de muestras de nuevos productos de cualquier forma compleja sin necesidad de herramientas, moldes ni utillajes.

Con la tecnología de prototipado rápido, la creación rápida de modelos o muestras puede utilizarse directamente en el diseño de la apariencia de nuevos productos, la verificación funcional, etc. Es muy beneficioso para optimizar el diseño del producto, mejorando así en gran medida la tasa de éxito del desarrollo de nuevos productos, mejorando la competitividad de los productos en el mercado, acortando el ciclo de desarrollo y reduciendo el costo de desarrollo con la aplicación empresarial de la tecnología de prototipado rápido para llevar a cabo actividades de innovación de productos.

La tecnología de prototipado rápido se ha aplicado en muchos campos. Su ámbito de aplicación está principalmente en la inspección de diseños, la predicción de mercado, las pruebas de ingeniería (análisis de esfuerzos, conductos de aire, etc.), las pruebas de ensamblaje, la fabricación de moldes, la medicina, la estética, etc. La tecnología de prototipado rápido se utiliza mayormente en la industria manufacturera (hasta un 67%), lo que indica que la tecnología de prototipado rápido tiene un enorme efecto en la mejora de los niveles de diseño y fabricación de productos.

Por Qué Necesita el Prototipado Rápido

El prototipado rápido ha ganado reconocimiento entre los diseñadores de ingeniería. Es un medio preciso para que el fabricante materialice su producto final. Además, el prototipado rápido en metal ha avanzado considerablemente hasta convertirse en una solución de referencia para diversas industrias. Garantiza la realización de cualquier concepto de diseño a partir de una variedad de metales.

Aquí están las razones por las que necesita el prototipado rápido:

Realización Eficiente de Conceptos

Antes, el diseñador tenía que volver al principio o empezar desde cero al hacer cambios significativos en el diseño. Sin embargo, al usar el prototipado rápido, los problemas se resuelven durante el proceso, ahorrando tiempo y recursos.

Comunicar Ideas

Para convencer plenamente a todas las partes interesadas y asegurarse de que las satisface. Necesita un modelo físico para transmitir sus ideas con mayor claridad en comparación con el uso del diseño visual en una presentación en pantalla. También proporciona un canal para retroalimentación accionable que ayuda a refinar o mejorar el diseño.

Ahorra Costo y Tiempo

Una de las principales razones por las que necesita el prototipado rápido es la capacidad de desarrollar productos exactos según los requisitos. Alterar o cambiar el diseño no requiere herramientas especiales. Todo lo que necesita es un modelo CAD, y todo el proceso sigue siendo el mismo.

Reduce los Errores de Diseño

Con la fabricación aditiva, es fácil identificar fallos en el diseño antes de embarcarse en la producción en masa.

La Futura Dirección de Desarrollo del Prototipado Rápido

Todavía hay muchas deficiencias en la tecnología de moldeo rápido. El próximo trabajo de investigación y desarrollo se centrará principalmente en los siguientes aspectos:

• Mejorar la fiabilidad y la productividad del sistema de moldeo rápido y la capacidad de fabricar piezas grandes, especialmente la precisión del sistema de moldeo rápido;
• Desarrollar un sistema económico de prototipado rápido;
• Mejorar e innovar los métodos y procesos de prototipado rápido;
• Desarrollar materiales de moldeo rápido con buen rendimiento;
• Desarrollar software de alto rendimiento para el prototipado rápido.

Como proveedor de prototipado rápido en China, Sendot Technology siempre tiene el impulso de mantener nuestras habilidades y conocimientos actualizados, para poder servir mejor a nuestros clientes en todo el mundo.

Los prototipos le brindan la oportunidad de conceptualizar un diseño con el aspecto y la sensación que desean sus clientes. El proceso le permite realizar pruebas sobre el producto, sobre el método de producción, y tener la experiencia del usuario final. La retroalimentación de los usuarios le permite recopilar suficiente información, recrear y lanzar un producto comercializable.