¿Qué es la creación rápida de prototipos?
Creación rápida de prototipos hace referencia al proceso de impresión 3D para crear rápidamente modelos físicos, piezas o ensamblajes directamente a partir de datos CAD digitales. En lugar de mecanizar un componente de metal o crear herramientas y moldes costosos, los ingenieros pueden utilizar tecnologías de fabricación aditiva para imprimir prototipos capa por capa en cuestión de horas o días.
La creación rápida de prototipos permite a los equipos de ingeniería:
- Validar la forma, el ajuste y la función
- Probar los ensamblajes antes de la producción
- Evaluar la ergonomía y usabilidad
- Mejorar la aerodinámica o el flujo de fluidos
- Identificar las fallas en el diseño en las fases tempranas
- Reducir el riesgo de desarrollo
- Acelerar la comercialización
- Comunicar los conceptos de manera más eficaz a las partes interesadas y los clientes
Prototipo de carcasa de entrenamiento impreso con materiales MJP VisiJet para realizar pruebas de forma, ajuste y función
Los métodos de fabricación tradicionales a menudo obligan a las empresas a someterse a ciclos de prototipado prolongados y costosos. La creación de herramientas, el mecanizado, la subcontratación y la fabricación manual pueden alargar los plazos de desarrollo durante semanas o meses. La fabricación aditiva elimina muchos de estos cuellos de botella al permitir que los ingenieros pasen directamente de un archivo CAD a una pieza física, creando un proceso de desarrollo de productos más ágil.
La creación rápida de prototipos normalmente sigue un flujo de trabajo iterativo:
- Definición de requisitos
- Creación de un diseño 3D
- Preparación e impresión del modelo
- Posprocesamiento de la pieza
- Prueba del rendimiento antes de perfeccionar el diseño
- Iteración y perfeccionamiento del diseño
Aunque el proceso se puede repetir varias veces, cada iteración ayuda a identificar los problemas en fases más tempranas, optimizar diseños, mejorar la fabricación y reducir el retrabajo posterior, lo que, en última instancia, acelera el desarrollo y ayuda a comercializar los productos más rápido.
Cuando Chuck Hull inventó la estereolitografía (SLA) en 1983, no solo creó la primera tecnología de impresión 3D, sino que transformó el desarrollo de productos. Lo que comenzó como una herramienta para el modelado rápido de conceptos evolucionó en un enfoque potente para acelerar la innovación, reducir el riesgo y solucionar problemas de ingeniería complejos. En la actualidad, la creación rápida de prototipos es fundamental en todas las industrias, desde la aeroespacial y la sanitaria hasta la automotriz y la de electrónica de consumo, lo que permite acelerar la validación del diseño, la iteración y la preparación para la fabricación. En el centro de esta transformación está 3D Systems, una empresa pionera que ha contribuido a dar forma y avanzar en la fabricación aditiva desde sus inicios.
¿Por qué la creación rápida de prototipos ha transformado la fabricación?
Antes de la fabricación aditiva, el desarrollo de productos se veía limitado por los costos de las herramientas, las restricciones de fabricación y los largos plazos de entrega. Un solo molde de inyección podría costar decenas o incluso cientos de miles de dólares. Los prototipos mecanizados a menudo requerían mano de obra altamente calificada y mucho tiempo de programación. Cada cambio en el diseño suponía costos adicionales y retrasos.
La creación rápida de prototipos transformó la economía de la innovación.
En lugar de esperar durante semanas a que se fabricara un prototipo mecanizado, los ingenieros podían producir varias iteraciones en un solo día. En lugar de debatir sobre el rendimiento teórico en una pantalla, los equipos podrían probar físicamente los conceptos en entornos reales. En lugar de comprometerse demasiado con un diseño en fases muy tempranas, las empresas obtuvieron la flexibilidad para iterar continuamente. Este cambio alteró, de forma radical, la forma en que se desarrollan los productos.
En la actualidad, la creación rápida de prototipos ya no se considera simplemente una herramienta de diseño. Se convirtió en una ventaja comercial estratégica que permite a las empresa:
- Innovar más rápido
- Reducir el costo de desarrollo
- Mejorar la calidad del producto
- Minimizar la dependencia de la cadena de suministro
- Acelerar la certificación y las pruebas
- Acortar los plazos de lanzamiento de los productos
En industrias altamente competitivas, esas ventajas pueden tener un impacto directo en la participación en el mercado y la rentabilidad.
Sección transversal de prototipo de carcasa de bomba con canales integrados, impresa en metal
Las ventajas de la creación de prototipos impresos en 3D frente a la fabricación tradicional
Aunque la fabricación tradicional sigue siendo esencial para la producción a gran escala la creación rápida de prototipos ofrece varias ventajas fundamentales durante las fases de desarrollo y de producción de bajo volumen.
Usos industriales para la creación rápida de prototipos
El paso del “prototipo” a la estrategia de fabricación
Uno de los mayores errores en torno a la fabricación aditiva es que se sigue considerando que se limita al modelado conceptual y a las pruebas funcionales. Quizá eso fue cierto hace décadas. En la actualidad, la creación rápida de prototipos evoluciona, con frecuencia, directamente a la fabricación de puentes, la producción de bajo volumen, las herramientas y la producción de piezas para uso final.
Los sistemas de fabricación aditiva modernos ofrecen actualmente:
- Precisión dimensional excepcional
- Acabado de superficies de nivel de producción
- Materiales de ingeniería de alto rendimiento
- Capacidad de repetición
- Control estadístico de procesos
- Rendimiento industrial
- Flujos de trabajo adaptados a la normativa
En industrias como la aeroespacial, la de dispositivos médicos, la de deportes de motor y la de defensa, la línea divisoria entre prototipo y producción sigue difuminándose. Esta transición es una de las razones por las que las empresas ven cada vez más la fabricación aditiva no solo como una tecnología de creación de prototipos, sino como una capacidad básica de fabricación digital.
El desarrollo de tubos de escape monolíticos combina múltiples piezas en un único ensamblaje para reducir el peso, reducir los errores humanos y mejorar la eficiencia de las piezas
La tecnología detrás de la creación rápida de prototipos
Durante las últimas cuatro décadas, 3D Systems ha desarrollado una de las carteras de productos de fabricación aditiva más amplias de la industria, lo que permite a las empresas seleccionar tecnologías optimizadas para aplicaciones, materiales, acabados de superficies, requisitos de precisión y necesidades de rendimiento específicas.
Productos para la creación rápida de prototipos
Preguntas frecuentes
SLA 825 Dual 3D Printer
Redefinición de la productividad para piezas complejas y a gran escala impresas en 3D
DMP Flex 350 Triple
Herramienta de trabajo de tamaño mediano con 3 láseres para una producción confiable y repetible
Figure 4 135
Alta velocidad y precisión con una exactitud repetible para la fabricación sin herramientas
PSLA 270
Combina lo mejor de las tecnologías de proyección de luz y SLA para ofrecer un rendimiento y una productividad superiores
AddiTrak™ Fleet Management
Control de flotas y emisión de alertas en las instalaciones para las impresoras 3D Systems, basado en la conectividad IIoT de 3D Systems
Preguntas frecuentes
"Creación rápida de prototipos" hace referencia a la creación rápida de modelos físicos, piezas funcionales o ensamblajes directamente a partir de datos CAD digitales mediante tecnologías de fabricación aditiva.
La velocidad de la impresión de piezas en 3D depende en gran medida de la complejidad de la geometría y del tamaño de la pieza. Sin embargo, en general, las impresoras 3D Figure 4 son muy rápidas y, a menudo, pueden crear piezas en menos de una hora, las impresoras 3D SLA pueden tardar unas horas y las impresoras 3D SLS pueden tardar entre medio día y 2 días.
La creación rápida de prototipos se centra en la validación del diseño, antes de pasar al diseño final y a la producción. La fabricación rápida utiliza impresión 3D para la producción de piezas en series pequeñas o medianas, de forma rápida y sin herramientas.
Según las necesidades, muchos materiales de 3D Systems son adecuados para la creación rápida de prototipos, entre ellos los materiales SLA y MJP Accura, los nailon SLS Duraform, los materiales Figure 4 y los materiales metálicos DMP.
Sí. En el caso de los plásticos, las impresoras Figure 4 y 3D SLA pueden elaborar productos muy realistas, con textura y totalmente funcionales que se pueden someter a pruebas exhaustivas.
Una vez más, esto depende completamente de la complejidad de la geometría y del tamaño de la pieza, pero puede tardar solo unas horas (Figure 4), toda una noche (SLA y MJP) y de 1 a 2 días (SLS y DMP).
La decisión de incorporar la creación de prototipos internamente depende de muchos factores adicionales al costo de la impresora, y se determina por la necesidad de mantener la confidencialidad de los datos, la cantidad de expertos disponibles internamente y la elección de impresora 3D. Para obtener más información, solicite una llamada con un ingeniero experto que podrá calcular su ROI.
La impresión 3D ofrece libertad superior en el diseño, ya que permite la elaboración de prototipos a gran velocidad sin necesidad de herramientas. El mecanizado CNC puede ser más económico, pero a menudo la entrega tarda más y carece de la libertad de diseño y funcionalidad de prueba que se experimenta con la impresión 3D.