Contenido
- 1 ¿Qué es la creación rápida de prototipos?
- 2 El proceso rápido de creación de prototipos
- 3 Estudios de casos de creación rápida de prototipos
- 4 Servicios de creación rápida de prototipos
- 5 Las mejores impresoras 3D para la creación rápida de prototipos
- 6 Software de creación rápida de prototipos
- 7 Ventajas y desventajas de la creación rápida de prototipos
Originalmente, la creación rápida de prototipos se utilizó principalmente en la industria del automóvil para probar si las piezas de automóviles nuevas eran factibles en la década de 1980. Hoy en día, la creación rápida de prototipos es más accesible que nunca y se usa comúnmente en todos los sectores, incluidos los de automoción, aeroespacial y médico.
Con el software CAD 3D y una impresora 3D , se pueden imprimir, revisar y mejorar nuevos prototipos varias veces al día. La impresión 3D ofrece prototipos muy flexibles, precisos, rápidos y de bajo costo, lo que permite una fabricación más ajustada y la mitigación de riesgos antes de cualquier gran producción.
Las impresoras 3D capaces de imprimir prototipos 3D de alta calidad se han vuelto mucho más accesibles y asequibles en los últimos años, por lo que ahora las empresas más pequeñas tienen fácil acceso a estos servicios.
La creación rápida de prototipos incluso se puede realizar con biomateriales para crear tejidos bioimpresos en 3D que imitan órganos y estructuras reales para pruebas de drogas y otros tratamientos importantes.
Tabla de contenido
¿Qué es la creación rápida de prototipos?
Prototipado rápido es el nombre que engloba todas las tecnologías y técnicas involucradas en la creación de prototipos viables de productos en un tiempo récord, para revisar y perfeccionar. Por lo general, implica fabricación aditiva o impresión 3D, aunque ocasionalmente se utiliza mecanizado CNC.
La creación rápida de prototipos significa que puede obtener rápidamente un producto físico en su mano, que es mucho mejor y más fácil de analizar que un diseño CAD en una pantalla de computadora. Esto se denomina prototipo de alta fidelidad, uno que tiene un aspecto y una función similares al diseño final, y con las pruebas adicionales que puede realizar en un prototipo físico, puede encontrar todos los defectos antes de invertir en una fabricación completa.
El proceso rápido de creación de prototipos
Antes de poder imprimir en 3D su prototipo final, necesita un diseño. El archivo de diseño CAD en 3D de un modelo a escala de su producto final se puede importar a una cortadora 3D para cortarlo en capas antes de imprimirlo. A veces, el escaneo 3D también se utiliza para crear un modelo de la pieza sobre la que se iterará, como una pieza de automóvil impresa en 3D .
El fresado CNC también se usa ocasionalmente, pero para piezas individuales y personalizadas, la impresión 3D tiene varias ventajas clave. La impresión 3D es una tecnología de fabricación aditiva, por lo que solo se utilizan los materiales necesarios para el diseño; mientras que el fresado CNC es sustractivo, eliminando el exceso de material hasta llegar a un diseño final. Esto consume materiales adicionales y requiere más limpieza después.
La funcionalidad de la pieza impresa depende de sus necesidades. Si solo necesita evaluar el diseño, es posible que no necesite la pieza para poder realizar ninguna parte de sus funciones, por lo que es posible que no necesite imprimirla en metal sino en plástico.
Algunos filamentos industriales de alta calidad que recomendamos para la creación rápida de prototipos FDM:
Una vez impresa la pieza, puede decidir si el prototipo es adecuado para su propósito y si es lo suficientemente bueno para continuar y comenzar a fabricar. De lo contrario, se pueden realizar ajustes basados en los hallazgos para crear la próxima iteración, y el próximo prototipo se puede imprimir rápidamente en 3D.
El proceso se puede dividir en tres fases principales: impresión, revisión y perfeccionamiento.
Estudios de casos de creación rápida de prototipos
Boquillas Unilever
Como se documenta en el excelente libro Black Box Thinking de Matthew Syed, Unilever tuvo un problema de producción de detergente para ropa en la década de 1970 en su fábrica cerca de Liverpool. El proceso para crear detergente implicaba hervir productos químicos calientes y pasarlos por una boquilla a altas presiones antes de separar lo que se convertiría en el detergente vendido en las tiendas.
Pero las boquillas a menudo se obstruían, se bloqueaban y eran ineficaces. La producción fue más lenta y los granos de detergente resultantes fueron de diferentes tamaños. Unilever tenía problemas de eficiencia y de calidad.
Un equipo de biólogos resolvió el problema después de que un equipo anterior de matemáticos no pudo encontrar una solución. Crearon diez boquillas nuevas, cada iteración con pequeñas diferencias: un poco más largas, más cortas, con un orificio más pequeño o con pequeñas ranuras. Una iteración mejoró ligeramente con respecto a la original, solo en un 1-2%.
Luego, el equipo tomó esta iteración ligeramente mejorada y creó otras 10 iteraciones de esta boquilla, haciendo otra serie de pequeños cambios y probándolos para determinar su efectividad. Esto continuó y continuó a medida que se creaban más y más prototipos para encontrar ganancias marginales, una y otra vez, antes de que se desarrollara una boquilla ‘sobresaliente’ después de 449 fallas. Si bien la evolución lleva decenas de miles de años, los mismos principios podrían aumentarse utilizando tecnologías de vanguardia y ahora se pueden producir nuevas iteraciones cada hora con la impresión 3D.
La impresión 3D no estaba disponible comercialmente en la década de 1970 cuando esto ocurrió, pero si sucediera en la actualidad, la impresión 3D y la creación rápida de prototipos podrían crear la boquilla ideal en un tiempo récord. La creación rápida de prototipos permite que los prototipos extremadamente precisos y las iteraciones ligeramente diferentes se prueben, revisen y documenten rápidamente. Con piezas más grandes, la impresión 3D de diez iteraciones podría llevar varios días, pero con piezas pequeñas, como un objeto del tamaño de la tapa de un bolígrafo, se podrían producir fácilmente diez iteraciones en una tirada de impresión en una impresora SLS 3D . Esto permite una innovación extremadamente rápida.
Servicios de creación rápida de prototipos
Varias empresas de creación rápida de prototipos ofrecen servicios de impresión 3D para satisfacer la creciente demanda de piezas de prototipos impresas en 3D. Esto ofrece a las empresas la oportunidad de acceder a la impresión 3D sin tener que pagar el costo inicial de una impresora 3D.
Aunque las impresoras 3D industriales capaces de realizar prototipos rápidos de impresión 3D se han vuelto mucho más baratas en los últimos años, las empresas que solo necesitan producir unas pocas piezas al año ahorrarán dinero al utilizar estos servicios de creación rápida de prototipos.
- Vea nuestra guía de los mejores servicios de impresión 3D .
Los fabricantes de impresoras 3D como Desktop Metal han tratado de resolver el problema de los costos iniciales con máquinas de creación rápida de prototipos ofreciendo tarifas de alquiler anuales. Por ejemplo, su impresora Fiber 3D se puede alquilar por € 3,495 por año, con un contrato de tres años. Algunas empresas pueden encontrarlo favorable a un gran costo inicial o los pagos continuos de servicios sin tener nunca una impresora 3D.
Las mejores impresoras 3D para la creación rápida de prototipos
No existe la mejor impresora 3D , todo esto depende de los materiales, el tamaño del prototipo y una variedad de otros factores. Si necesita un prototipo de metal impreso en 3D, deberá elegir entre tecnologías de impresión 3D de metal, mientras que si necesita una pieza de plástico hecha, tiene opciones entre FDM , SLA , SLS y otras dependiendo de la resistencia de la pieza y otras características que busca.
Si desea un área de superficie extremadamente suave, es posible que desee una impresora 3D de resina o una pieza creada con Multi Jet Fusion. Para piezas de bajo costo e impresoras 3D de bajo costo , es posible que prefiera una impresora FDM.
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Algunas impresoras se adaptan más a las demandas industriales que otras, y se han hecho conocidas por su capacidad para crear piezas precisas que se pueden probar como prototipos funcionales, y hacerlo de forma rápida y coherente. El enlace a continuación presenta una guía del comprador de las mejores impresoras industriales que cuestan menos de € 10,000 que brindan una excelente confiabilidad, precisión y son fáciles de operar.
- Recomendamos nuestra guía de las mejores impresoras 3D industriales .
Software de creación rápida de prototipos
Para crear un prototipo para imprimir, primero deberá diseñarlo en una herramienta de modelado de software CAD 3D. Dependiendo de cuán compleja e intrincada sea su pieza, es posible que pueda diseñarla en una herramienta de software de consumo, pero generalmente en la creación rápida de prototipos se requiere una herramienta de modelado de software más completa. También necesitará una cortadora 3D para cortar su modelo antes de poder imprimirlo.
A veces, se utiliza un escáner 3D para escanear una pieza existente que luego se puede imprimir y probar en 3D. Sin embargo, normalmente se utiliza en su lugar un diseño CAD en 3D.
Recomendamos leer las siguientes guías para elegir una herramienta de software de creación rápida de prototipos 3D:
- Enumeramos nuestras 10 herramientas de software de modelado 3D profesionales recomendadas.
- Nuestra guía para el mejor software de modelado 3D gratuito .
Ventajas y desventajas de la creación rápida de prototipos
Ventajas de la creación rápida de prototipos
- Muy preciso : se pueden crear modelos muy intrincados y precisos que reflejan con precisión la pieza final. Esto facilita la evaluación de la forma y el diseño de la pieza.
- Reduzca el tiempo de comercialización : puede probar múltiples iteraciones muy rápidamente e incluso múltiples iteraciones al mismo tiempo. Puede probar varias iteraciones al mismo tiempo imprimiendo varias piezas ligeramente diferentes y evaluando cuál realiza la tarea mejor o se ve mejor, y luego iterando sobre la mejor. Conseguir el diseño perfecto más rápido puede ahorrar a las empresas grandes cantidades de inversión en I + D.
- Mejor retroalimentación de diseño : los prototipos visuales son mejores para examinar que los diseños dentro de una herramienta de software 3D. Puede obtener una mejor idea de cómo se verá y funcionará un producto en uso, y realizar cambios en función de las áreas en las que sea necesario trabajar. Además, los prototipos de la vida real son más fáciles de explicar a la alta dirección y a los clientes para que puedan proporcionar sus comentarios.
- Incorporar cambios instantáneamente : una vez que se han identificado los problemas, se pueden cambiar y mejorar instantáneamente en el archivo CAD 3D y reimprimir.
- La fabricación aditiva utiliza menos materiales : especialmente valioso en la creación de prototipos de piezas metálicas, ya que estas piezas pueden costar cientos de euros cada una solo en materiales.
- Minimice el riesgo : la creación rápida de prototipos significa que puede explorar y probar cualquier defecto potencial, de forma económica, antes de comenzar una gran producción. Puede minimizar de forma económica cualquier riesgo que provoque la retirada de productos mediante la prueba exhaustiva de estos prototipos.
Desventajas de la creación rápida de prototipos
- Puede requerir un operador calificado : las impresoras 3D de metal a menudo requieren operadores capacitados para garantizar que la impresión sea segura y óptima. Esto depende de cuán compleja sea la tecnología de impresión 3D , ya que, por ejemplo, las impresoras 3D FDM son mucho más simples y requieren mucha menos habilidad para operar.
- Retrasos y costos si no se realiza internamente : si tiene un servicio de creación rápida de prototipos, imprima la pieza por usted, esto puede agregar 2-3 días al proceso, ya que la pieza debe enviarse por correo. Los costos también pueden acumularse con el tiempo si imprime muchas piezas, por lo que es importante estimar la frecuencia con la que imprimirá piezas en 3D para determinar si es mejor subcontratar la creación rápida de prototipos o realizarla internamente.
