¿Necesita soluciones de mecanizado expertas? Nuestro equipo de Tuowei Proto está aquí para ayudarle con todas sus necesidades de fabricación. Póngase en contacto con nosotros hoy mismo para obtener un presupuesto para sus proyectos en curso o futuros.
Si te preguntas qué es la prototipación rápida, la respuesta breve es que se trata de una versión física de una pieza fabricada en una fase temprana, de modo que el diseño pueda someterse a pruebas antes de que se fabriquen las herramientas de producción. Los equipos utilizan nuestro servicio especializado en prototipos para comprobar el ajuste, la forma y el funcionamiento, detectar errores de diseño cuando aún resulta barato subsanarlos y mostrar a las partes interesadas algo real en lugar de un dibujo.
Si estás desarrollando una nueva carcasa, un soporte o una caja, un prototipo te permite tener la pieza en la mano, ajustarla a los componentes con los que se acopla y comprobar cómo se comporta en la práctica. El mismo término se utiliza también en el diseño de la experiencia de usuario (UX) y en el diseño de software, aunque esta guía se centra en las piezas físicas. Está dirigida tanto a compradores de piezas a medida como a diseñadores.
La creación de prototipos parte de una idea sencilla: un conjunto de técnicas que se utilizan para fabricar rápidamente una pieza o un conjunto físico a partir de un diseño tridimensional, convirtiendo así un concepto en algo que se pueda probar. El objetivo de la creación rápida de prototipos es la rapidez de aprendizaje: en lugar de esperar a disponer de las herramientas de producción, un equipo construye un modelo en cuestión de días, lo prueba y aplica lo aprendido al diseño. El término abarca muchos métodos, desde la impresión 3D hasta el mecanizado CNC y la fundición.
El término «rápido» se refiere tanto al ciclo como a la fabricación. Un prototipo que tarda una semana en fabricarse pero que ahorra un mes de retoques es rápido en el sentido que realmente importa. Lo que cuenta es la rapidez con la que un equipo puede pasar de una idea de diseño de producto a una pieza probada y, a continuación, a una versión mejorada de esa pieza.
En la prototipación rápida, el proceso sigue el mismo ciclo en la mayoría de los proyectos, independientemente del método utilizado para fabricar la pieza. Se modela un diseño inicial en CAD, se prepara el modelo para el proceso elegido, se fabrica la pieza y se comprueba el resultado con respecto a la intención del diseño. Cada ciclo responde a preguntas específicas en diferentes fases del desarrollo, y el diseño se modifica tras cada ronda hasta que está listo para la producción.
El número de iteraciones es más importante que la velocidad de cada proceso de fabricación concreto. Las primeras iteraciones sirven para comprobar la forma y el ajuste mediante métodos económicos, mientras que las posteriores sirven para comprobar la funcionalidad con materiales similares a los de producción. Saltarse las iteraciones económicas es un error habitual: traslada el coste de los prototipos a las modificaciones que hay que realizar en la fase de producción.
Todos los prototipos comienzan como un modelo tridimensional de diseño asistido por ordenador (CAD). El modelo define la geometría, el espesor de las paredes y los elementos de diseño que el prototipo debe reproducir. Los diseños creados para la producción suelen necesitar ajustes para la creación de prototipos, como paredes más gruesas para las piezas impresas o un margen adicional para las piezas mecanizadas.
Una segunda comprobación en esta fase evita tener que volver a generar el modelo: el grosor de las paredes, el ángulo de desmoldeo y el tamaño mínimo de los detalles deben ajustarse al método elegido antes de iniciar cualquier proceso de fabricación. Una pared que se imprime correctamente puede ser demasiado fina para su mecanizado, y un detalle que se mecaniza bien puede retener resina en la impresión.
El método se elige en función de lo que deba demostrar el prototipo: forma, ajuste, funcionalidad o aspecto. Las piezas impresas son adecuadas para comprobar la forma con baja fidelidad y realizar comprobaciones iniciales de ajuste, mientras que las piezas mecanizadas o fundidas son adecuadas para pruebas funcionales y para evaluar el aspecto y el tacto con alta fidelidad. La fabricación en sí puede llevar horas en el caso de una pieza impresa o días en el de una mecanizada, dependiendo del tamaño y la complejidad.
Aquí es donde el conocimiento de los métodos da sus frutos: en la creación rápida de prototipos, un mismo archivo CAD puede generar piezas muy diferentes según el método utilizado, por lo que la elección debe registrarse junto con la razón que la motiva. Ese registro garantiza que, en iteraciones posteriores, se mantenga una visión clara de qué ha cambiado y por qué.
El prototipo se compara con el modelo CAD, se le acoplan las piezas correspondientes y se somete a pruebas en condiciones reales. Los fallos se incorporan al proceso de diseño en forma de modificaciones, no como trabajo desperdiciado: cada prototipo defectuoso elimina un defecto cuya corrección habría resultado mucho más costosa una vez fabricadas las herramientas de producción.
Las pruebas deben corresponderse con la pregunta que se pretendía responder con el bucle. Una comprobación de ajuste requiere mediciones dimensionales, mientras que una prueba funcional requiere ciclos de carga, calor o uso. Probar un prototipo en cuanto a una propiedad equivocada genera confianza sin fundamento, por lo que hay que definir qué debe validar cada prueba antes de proceder a la fabricación.
| Fase del proceso | ¿Qué ocurre? | A qué responde |
|---|---|---|
| 1. Modelo digital | La geometría, el espesor de las paredes y las características se definen en tres dimensiones | ¿Está el diseño terminado y es viable su construcción? |
| 2. Crear | La pieza se imprime, se mecaniza, se funde o se moldea mediante el método elegido. | ¿Es posible realizar este diseño? |
| 3. Prueba | La pieza se mide, se ensambla con las piezas correspondientes y se utiliza en condiciones reales. | ¿Te queda bien, funciona y te da buenas sensaciones? |
| 4. Perfeccionar | Los resultados se traducen en cambios en el diseño y comienza el siguiente ciclo | ¿Qué hay que cambiar antes de la producción? |
Los prototipos se diferencian por lo que pretenden demostrar, y denominar cada tipo permite que el proyecto sea claro respecto al significado de los resultados de las pruebas. Un modelo que demuestra una forma no puede demostrar la resistencia, y un modelo que demuestra una función no puede demostrar el atractivo comercial. En la tabla siguiente se enumeran los tipos que utilizan la mayoría de los equipos, en el orden en que suelen aparecer.
| Tipo | Lo que demuestra | Método habitual |
|---|---|---|
| Demostración de viabilidad | Que la idea pueda funcionar de alguna manera | Impresión 3D preliminar o maqueta sencilla |
| Parece que... | Aspecto, tamaño, ergonomía y tacto | Impresión de alto nivel de detalle o modelo acabado |
| Similar a... | Funcionalidad, ajuste y rendimiento durante el uso | Pieza mecanizada con CNC o pieza fundida |
| Ingeniería / validación | Preparación para la producción: tolerancias, materiales, montaje | Pieza mecanizada o fundida de material de producción |
En la creación rápida de prototipos, la fidelidad abarca los cuatro tipos. Un modelo de baja fidelidad es rudimentario y económico, y se crea para comprobar rápidamente una hipótesis; un modelo de alta fidelidad se asemeja a la pieza final en cuanto a aspecto, material o comportamiento, y es más costoso. Las primeras iteraciones suelen ser de baja fidelidad, y la fidelidad aumenta a medida que el diseño se va consolidando y las cuestiones se vuelven más complejas.
La mayoría de los programas comienzan con un modelo de prueba de concepto para resolver la cuestión más arriesgada y, a medida que el diseño se va concretando, pasan a modelos que imitan el aspecto y el funcionamiento. Las fases de ingeniería y validación son las últimas, ya que son las más costosas y solo tienen sentido una vez que se han definido la forma y la función.
El error más habitual es adelantarse a los acontecimientos. Una compilación de validación realizada antes de que la estructura esté definida pone a prueba un diseño que aún está cambiando, por lo que el resultado queda obsoleto antes incluso de que se consulte.
En la impresión 3D, un prototipo se construye capa a capa a partir de un modelo digital, añadiendo material únicamente donde el diseño lo requiere. Dado que no se necesitan moldes ni utillajes, un nuevo diseño puede pasar rápidamente del archivo a la pieza física, razón por la cual la impresión se ha convertido en la forma más visible de creación de prototipos. El ISO/ASTM 52900 La norma define la fabricación aditiva como el proceso de unir materiales a partir de datos de modelos 3D, normalmente capa a capa.
La impresión es el método más conocido, pero el campo es más amplio. Un prototipo también puede mecanizarse a partir de un bloque sólido, moldearse en uretano o fabricarse a partir de chapa metálica. El método adecuado depende del material, las tolerancias y las pruebas que deba superar el prototipo.
La orientación de impresión influye en la resistencia y el acabado. Las capas se adhieren con menos fuerza en sentido transversal a la dirección de impresión que a lo largo de ella, por lo que una pieza impresa en horizontal se comporta de forma diferente a la misma pieza impresa en vertical. Pregunta a tu proveedor qué orientación se ha utilizado antes de dar por válida una prueba de carga.
No existe un método único que se adapte a todos los prototipos. Los métodos aditivos fabrican piezas añadiendo material y resultan rápidos y económicos para comprobar la forma; el mecanizado ofrece materiales de producción reales y tolerancias estrictas; y la fundición cubre el vacío para los lotes pequeños. La elección de la herramienta es tan importante como el método; en la tabla siguiente se comparan las opciones habituales. La norma ISO/ASTM 52900 agrupa los métodos de impresión en siete categorías de procesos, por lo que FDM, SLA, SLS y MJF son nombres de categorías estándar y no nombres de marcas.
| Método | Cómo funciona | Ideal para | Ten cuidado con | Categoría estándar |
|---|---|---|---|---|
| FDM | El filamento fundido se deposita en capas finas | Comprobaciones económicas y rápidas de la forma y el ajuste | Líneas de capa visibles, menor nivel de detalle | Extrusión de materiales |
| SLA | Un láser UV endurece la resina líquida formando capas sólidas | Detalles precisos y superficies lisas | Proyectos de menor envergadura, manipulación de resina | Fotopolimerización en cubeta |
| SLS | Un láser funde el polvo de nailon para formar capas sólidas | Piezas resistentes que no necesitan soportes | Superficie más rugosa, mayor coste | Fusión en lecho de polvo |
| MJF | Agente de fusión y capas de polvo termofijable | Montajes rápidos con buen nivel de detalle | Gama limitada de materiales | Fusión en lecho de polvo |
| Mecanizado CNC | El material se recorta de una pieza maciza | Materiales de producción reales y tolerancias estrictas | Más lento con formas complejas, más desperdicio | Sustractivo (fuera de AM) |
| Moldeo de uretano | La resina se vierte en moldes de silicona | Pequeños lotes de piezas similares a las de producción | Coste del molde, tiradas limitadas | Formativo (fuera de AM) |
| Prototipos de chapa metálica | La chapa se corta, se dobla y se une | Piezas y carcasas de chapa metálica | Limitado a geometrías de chapa | Formativo (fuera de AM) |
La elección del método implica un equilibrio entre velocidad, material, precisión y coste. Una pieza impresa que demuestre su forma puede seguir necesitando una versión mecanizada antes de las pruebas funcionales; ese segundo prototipo es el ciclo que funciona tal y como se pretende. El grosor de la capa pone de manifiesto por qué la elección del método es importante en la prototipación rápida: en NIST‘Según los estudios sobre los sistemas de lecho de polvo, el espesor típico de la capa sólida es de 20 micrómetros en la máquina de 200 vatios y de 40 micrómetros en la de 400 vatios, por lo que unas capas más finas implican una impresión más lenta y unas superficies más lisas.
La precisión de impresión varía, y los compradores deben tenerlo en cuenta. El NIST incluye la precisión insuficiente de las piezas y el acabado superficial, junto con la dificultad para lograr la repetibilidad, entre los retos técnicos de la fabricación aditiva metálica. Por eso, los prototipos funcionales suelen mecanizarse o medirse comparándolos con el modelo CAD, en lugar de basarse únicamente en su aspecto.
La misma precaución se aplica a los plásticos impresos. Las líneas de capa, la contracción y la orientación alteran las dimensiones, por lo que una pieza impresa que encaja hoy puede que no coincida con la pieza de producción mañana. Considera las dimensiones impresas como orientativas hasta que una versión mecanizada o fundida las confirme.
Los errores de diseño que se detectan una vez fabricadas las herramientas de producción resultan muy costosos de subsanar: hay que reelaborar los moldes, los plazos se retrasan y puede ser necesario retirar del mercado los productos ya lanzados o rediseñarlos. La creación de prototipos permite detectar esos errores en una fase más temprana, cuando los fallos de diseño solo suponen el coste de un archivo revisado y un nuevo prototipo, en lugar del de un molde revisado.
La creación de prototipos también mejora la toma de decisiones que los planos no pueden resolver. Las partes interesadas reaccionan de forma diferente ante una pieza que pueden tener en la mano, y los equipos de montaje solo detectan problemas de manejo y de experiencia de usuario cuando las piezas son reales. Un prototipo convierte las opiniones sobre un diseño en pruebas objetivas sobre el mismo. Esas pruebas son el principal beneficio de la creación rápida de prototipos.
Prescindir de los prototipos rara vez supone un ahorro; lo que hace es trasladar el coste. Un defecto de diseño detectado una vez fabricados los utillajes implica tener que reelaborar los moldes, retrasos en los plazos y, en el peor de los casos, un producto ya lanzado al mercado que hay que retirar o rediseñar. El ciclo de prototipos es un seguro económico contra esa situación.
El riesgo es mayor en las piezas con ajustes apretados, los conjuntos móviles o los componentes de seguridad. En estos casos, una suposición no contrastada puede costar más que todo el programa de prototipos. Si el presupuesto es ajustado, protege la primera ronda de pruebas y recorta las siguientes.
Las ventajas se pueden clasificar en cuatro grupos: desarrollo más rápido, menor riesgo, mejor comunicación y mejores diseños finales. Los equipos de diseño realizan iteraciones en cuestión de días, en lugar de tener que esperar a que se fabriquen las herramientas; prueban ideas para un nuevo producto que sería demasiado arriesgado llevar a producción; y muestran a los clientes e inversores una pieza funcional, en lugar de una representación gráfica.
Estas ventajas se acumulan a lo largo de los ciclos. Cada ronda elimina la incertidumbre, por lo que el diseño de la producción se basa en datos contrastados en lugar de en suposiciones. Los productos que se saltan la fase de creación de prototipos suelen acabar pagando más tarde por ese mismo aprendizaje, a precios de producción.
La señal más clara de que la creación rápida de prototipos está funcionando es que, tras cada ciclo, la lista de cuestiones pendientes se reduce. Los equipos deben anotar lo que cada prototipo ha demostrado y lo que no, ya que ese registro convierte una estantería llena de piezas viejas en conocimiento de diseño. Sin él, el siguiente proyecto repetirá las mismas pruebas.
Ese historial también permite zanjar las discusiones más rápidamente. Cuando una de las partes interesadas cuestiona una dimensión o la elección de un material, el equipo puede remitirse a una pieza probada en lugar de debatir sobre un plano. Las pruebas ponen fin a las discusiones que las opiniones solo alargan.
La fabricación tradicional comienza con la creación de herramientas: se diseña, se fabrica y se prueba un molde o una matriz antes de que se produzca la primera pieza. Este proceso es adecuado para grandes volúmenes, en los que el coste de las herramientas se reparte entre miles de piezas, pero hace que los cambios de diseño en las primeras fases sean lentos y costosos. La creación rápida de prototipos invierte el orden al permitir disponer de una pieza que se puede probar antes de comprometerse con la creación de herramientas.
Ambos enfoques son complementarios, no rivales. La creación de prototipos responde a cuestiones de diseño, mientras que los procesos de fabricación tradicionales responden a cuestiones de volumen. Un producto que requiere miles de piezas idénticas sigue necesitando utillaje de producción, y el utillaje rápido puede cubrir las tiradas cortas hasta que se fabrique dicho utillaje; la creación de prototipos simplemente garantiza que el utillaje se fabrique para un diseño que ya ha demostrado su viabilidad en forma física.
En la creación rápida de prototipos, los prototipos mecanizados son importantes cuando el prototipo debe comportarse como la pieza de producción. Un soporte mecanizado en aluminio permite comprobar la resistencia real, el ajuste de la rosca y el acabado superficial de una forma que una pieza de plástico impresa no puede. Para las pruebas funcionales, los controles de tolerancia y las piezas metálicas, el mecanizado suele ser el método de prototipado más adecuado. Las piezas mecanizadas suelen ser más resistentes y tener un mejor acabado superficial que la mayoría de las piezas impresas.
La creación de prototipos también reduce los riesgos de la transición a la producción. Un diseño que ha demostrado su eficacia en un prototipo mecanizado se traslada al mecanizado en serie con menos sorpresas, y la fabricación del prototipo permite detectar a tiempo los problemas relacionados con los sistemas de sujeción y las tolerancias. Nuestro Servicios de mecanizado CNC abarcan tanto el trabajo de prototipos como el de producción, por lo que es el mismo equipo el que se encarga de todo el proceso de diseño.
Un buen programa de prototipos planifica el proceso de producción desde la primera ronda de la fase de prototipado. Los materiales elegidos para los prototipos deben coincidir con los materiales de producción con los que se comprueba el funcionamiento, y las características deben diseñarse de modo que puedan fabricarse en serie. En cuanto a la elección de la aleación, nuestra guía sobre mecanizado de aluminio 6061 abarca la aleación que se utiliza con mayor frecuencia para la fabricación de prototipos y piezas mecanizadas.
El acabado también debe incluirse en el plan: un prototipo que vaya a recibir un recubrimiento en la fase de producción debe someterse a pruebas con dicho acabado. Nuestro Guía sobre el recubrimiento en polvo explica cómo se comportan los acabados recubiertos sobre el metal mecanizado, lo que ayuda a los compradores a especificar prototipos que se ajusten al producto final.
Las tolerancias publicadas por Tuowei para el aluminio fresado son de ±0,005 pulgadas (±0,127 mm) para las características estándar y de ±0,001 pulgadas (±0,025 mm) para las características de alta precisión, como los orificios de los cojinetes y las superficies de sellado. Para las piezas que no cuentan con especificaciones propias, la norma de tolerancias generales ISO 2768-1 establece cuatro clases; en el caso de las piezas de precisión, la clase «fine» permite ±0,05 mm en dimensiones de 0,5 a 6 mm y ±0,1 mm en dimensiones de 6 a 30 mm.
La elección del material determina el significado de esas tolerancias en la práctica. El aluminio 6061-T6 tiene una resistencia a la tracción máxima típica de 45 ksi (310 MPa) y un límite elástico de 40 ksi (276 MPa), con una densidad de 2,70 g/cm³ y una conductividad térmica de 167 W/m·K; el 7075-T651 alcanza los 83 ksi (572 MPa) con una dureza Brinell de 150. Nuestro Guía para el mecanizado de prototipos de aluminio aborda con mayor detalle la elección del grado, el coste y el plazo de entrega.
Mecaniza el prototipo cuando la prueba requiera material de producción, tolerancias estrictas o roscas reales. El plástico impreso no puede demostrar la resistencia de una pieza metálica, y una rosca impresa no puede demostrar la resistencia de un orificio roscado. Para esas pruebas, el mecanizado es el método más fiable.
El tamaño también determina el método: el fresado CNC de Tuowei admite piezas de hasta 4000 × 1500 × 600 mm, y el torneado CNC, de hasta 200 × 500 mm. La tolerancia de los prototipos CNC de Tuowei es de hasta ±0,005 mm, dependiendo del material y la geometría, por lo que una pieza más grande que el volumen de impresión de una impresora 3D, o que deba cumplir una tolerancia estricta, puede requerir mecanizado o un diseño dividido.
En la creación rápida de prototipos, los prototipos responden a las preguntas para las que se han creado, y nada más. Una pieza de plástico impresa no puede demostrar la resistencia de una pieza metálica de producción, y un único prototipo no puede demostrar la durabilidad a largo plazo. Considerar el resultado de un prototipo como prueba de producción es el error más común en el uso de este método.
Los materiales, los acabados y las tolerancias de los prototipos también difieren de los de la producción. Las capas impresas, las resinas moldeadas y el acabado manual dejan huellas que los procesos de producción quizá no dejen. Los compradores deben preguntar qué es lo que demuestra y qué es lo que no demuestra un prototipo antes de valorar su validez.
La mayoría de las repeticiones se deben siempre a los mismos problemas. Las esquinas internas afiladas no se pueden cortar en ángulo recto con una fresa de extremo redondeado, por lo que hay que añadir un radio ligeramente mayor que el de la herramienta. Las paredes delgadas pueden vibrar durante el corte y recuperarse tras soltar la sujeción, por lo que conviene engrosarlas en la primera fabricación si la función lo permite.
Los límites muy ajustados en todas las dimensiones aumentan el coste y el plazo de entrega sin mejorar el ajuste, por lo que solo debes establecer límites muy ajustados en aquellas características que encajan con otras piezas. El anodizado también cierra los orificios y roscas muy ajustados, así que solicita que esas características se enmascaren o se mecanicen para permitir el acabado.
El coste de la creación rápida de prototipos depende del tamaño y la complejidad de la pieza, del método elegido, del material, de la cantidad y de los requisitos de acabado y tolerancia. Una pieza pequeña impresa en 3D para comprobar la forma cuesta mucho menos que un prototipo metálico mecanizado que cumpla con tolerancias estrictas, y un lote de piezas fundidas cuesta más que una sola impresión debido al trabajo de moldeo.
Debido a esas variables, no existe un precio único que se aplique a todos los trabajos de prototipos. La forma más fiable de calcular el presupuesto es solicitar un presupuesto para tus piezas, cantidades y requisitos específicos, y comparar los distintos métodos en función de lo que cada uno ofrece, en lugar de basarse únicamente en el precio unitario. Un prototipo más barato que no responda a la pregunta correcta es la opción más cara.
El plazo de entrega forma parte del coste. Tuowei indica que el envío de prototipos se realiza en un plazo de 3 a 7 días, y el de lotes pequeños, en 1 a 2 semanas. Los prototipos de aluminio mecanizados con CNC, de entre 1 y 100 unidades, suelen enviarse en un plazo de 1 a 5 días laborables, y los lotes de entre 101 y 10 000 unidades, en un plazo de 5 a 15 días laborables. El plazo de entrega de los prototipos CNC es a partir de 1 día. Las respuestas a las solicitudes de presupuesto se reciben en un plazo de 12 horas para los prototipos de aluminio y, por lo general, en un plazo de 24 horas.
Las tarifas por hora varían en función de las capacidades. Los precios publicados por Tuowei para el mecanizado CNC de 5 ejes suelen oscilar entre $75 y $250 por hora, lo que supone un coste superior al del mecanizado tradicional; sin embargo, el menor número de configuraciones y el menor tiempo de producción suelen reducir el coste total. En el caso de piezas complejas, nuestro Servicios de mecanizado CNC de 5 ejes En esta página se explica cuándo el mecanizado en cinco ejes justifica su coste.
Pedir dos o tres piezas en lugar de una sola suele suponer solo un pequeño coste adicional en total, ya que los gastos de preparación ya están pagados. Esa pieza de repuesto resulta útil si la primera se daña durante las pruebas, y proporciona al equipo una segunda muestra para realizar una prueba en paralelo.
Los documentos de inspección también suponen un coste adicional, por lo que los compradores deben tenerlos en cuenta a la hora de elaborar su presupuesto. Una comprobación dimensional básica es rápida, mientras que un informe de la máquina de medición por coordenadas (CMM) o una inspección del primer artículo requieren más tiempo de ingeniería. Decide qué documentación necesita el proyecto antes de que comience la fabricación.
Un buen pliego de condiciones evita el retraso más habitual: la falta de información. Envíe un archivo CAD en 3D en formato STEP o IGES, un plano en 2D para las roscas, los puntos de referencia y cualquier indicación más detallada que la nota general, además del grado y el temple, la cantidad (incluidas las piezas de repuesto), el acabado superficial y el color, así como los requisitos de inspección. Indique qué características deben enmascararse si la pieza va a someterse a un acabado.
Solicita una revisión del diseño antes de que comience la fabricación. Los ingenieros de Tuowei revisan los planos y aportan comentarios sobre el diseño para optimizar los costes y la facilidad de fabricación; además, esta revisión permite detectar paredes delgadas, esquinas afiladas y tolerancias imposibles mientras los cambios aún son gratuitos. Tuowei ha entregado más de 250 000 diseños personalizados a más de 7 500 clientes a lo largo de más de 24 años, con una tasa de entrega puntual del 99,81 TP3T. Para conocer la empresa responsable de esta guía, consulta Precisión Tuowei.
Consiste en fabricar rápidamente un modelo físico de una pieza a partir de un diseño tridimensional, de modo que el diseño pueda someterse a pruebas y mejorarse antes de su producción. Se hace hincapié en los ciclos de aprendizaje rápidos: fabricar, probar, perfeccionar y repetir hasta que el diseño esté listo.
Entre los ejemplos más comunes se encuentran una carcasa fabricada mediante impresión 3D y cuya ajuste se ha comprobado, un soporte de aluminio mecanizado con CNC sometido a pruebas de carga, una carcasa moldeada de uretano utilizada para un pequeño lote de prueba y un panel de chapa metálica conformado para verificar la geometría del pliegue. Cada ejemplo pone a prueba una propiedad diferente del diseño.
No. La impresión 3D es una de las modalidades de creación de prototipos, pero este campo también incluye el mecanizado CNC, la fundición de uretano y el conformado de chapa. La impresión es adecuada para comprobaciones rápidas de la forma, mientras que el mecanizado y la fundición se adaptan mejor a las pruebas funcionales y a los materiales similares a los de producción. La norma ISO/ASTM 52900 considera la impresión como una rama de la fabricación aditiva, en lugar de como el campo en su totalidad.
Las principales ventajas para los equipos de desarrollo de productos son un desarrollo más rápido, una detección más temprana de fallos, un menor coste de los cambios de diseño y una mejor comunicación con las partes interesadas. Una pieza física resuelve las dudas que los planos no pueden aclarar, y cada ronda de pruebas elimina riesgos del diseño de producción.
La creación de prototipos es importante porque los errores de diseño resultan más económicos de corregir en una fase temprana. Un prototipo pone de manifiesto problemas de ajuste, dificultades de montaje y deficiencias de rendimiento antes de que se fabriquen los moldes, cuando los cambios aún suponen únicamente la modificación de un archivo en lugar de la revisión de un molde. Esa información temprana también ayuda a los equipos a lanzarse a la producción con menos incertidumbres.
Empieza por lo que el prototipo debe demostrar en la fase de diseño. Opta por la impresión para comprobaciones rápidas de forma y ajuste, por el mecanizado para pruebas funcionales con materiales reales y por la fundición para pequeños lotes de piezas similares a las de producción. A continuación, sopesa la rapidez, la precisión, el material y el presupuesto, y pregunta a tu proveedor qué puede y qué no puede demostrar cada técnica de fabricación.
La creación de prototipos convierte un archivo de diseño en una pieza que se puede probar, y esa prueba es precisamente de lo que se trata. El método importa menos que el ciclo: construir rápidamente, probar con rigor y perfeccionar hasta que el diseño esté listo para la producción. Si se hace bien, este enfoque permite lanzar al mercado productos con menos sorpresas.
Empieza por la pregunta a la que debe dar respuesta el prototipo, elige el método que permita responderla y planifica desde el principio el camino desde el primer ciclo hasta la producción. Un programa de prototipo que siga ese orden proporciona al departamento de producción un diseño que ya ha demostrado su eficacia en forma física.
Escrito por Andy, ingeniero de fabricación en TUOWEI Precision. Andy está especializado en mecanizado CNC, fabricación de precisión e ingeniería de producción, y cuenta con experiencia práctica en el apoyo a proyectos que abarcan desde la creación rápida de prototipos hasta la producción a gran escala. Trabaja en estrecha colaboración con los equipos de ingeniería y fabricación para evaluar materiales, tolerancias, procesos de mecanizado y la facilidad de fabricación de los diseños. Sus artículos ofrecen información práctica y con base técnica para ayudar a ingenieros y compradores a tomar mejores decisiones de fabricación, optimizar la eficiencia de la producción y lograr una calidad constante de las piezas. Descubre las soluciones de mecanizado CNC y fabricación a medida de TUOWEI Precision para tu próximo proyecto.
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