El prototipado rápido consiste en un conjunto de métodos y técnicas que se usan para fabricar el modelo de producto a escala, con el fin de optimizar el diseño final del mismo. De esta forma, el fabricante consigue que el producto tenga la calidad deseada y evita que presente alguna falla o error. Todo esto, en un periodo de tiempo más corto y a un menor coste.
Ahora bien, existen dos técnicas de prototipado rápido, que son: por fabricación sustractiva y por fabricación aditiva. La fabricación sustractiva consiste en eliminar material de un bloque hasta conseguir la forma deseada. Como ejemplos de este método están el mecanizado CNC, el troquelado y el fresado.
Mientras que, por otro lado, en la fabricación aditiva las piezas se forman mediante la unión de diversas capas de material. En este caso, técnicas como la impresión 3D de sinterización por láser selectiva, el modelado por deposición fundida y el Polyjet emplean este principio para fabricar prototipos.
En Ingenia SM queremos que conozcas cada una de estas técnicas en profundidad, es por ello que a continuación te contamos de qué se trata cada una de ellas. Descubre más sobre estos ingeniosos métodos de fabricación.
Sinterización por Láser Selectiva (SLS)
También llamada impresión 3D SLS, esta técnica de fabricación aditiva emplea un láser para sintetizar partículas pequeñas de un polímero en polvo para luego convertirlo en una pieza sólida. Dicha pieza, a menudo, se basa en un modelo 3D creado en un software especializado.
El prototipado rápido 3D funciona de la siguiente forma. Un láser altamente potente traza líneas en una fina capa de polímero en polvo, generalmente nailon. El láser se encarga de sintetizar las partículas de polvo hasta que las líneas se solidifiquen. Con esto se consigue la primera capa del objeto.
En el instante en que se completa la capa, la plataforma de construcción baja y un recubridor coloca más material sobre la capa ya hecha. Al terminar con las impresiones, el operador retira la pieza y elimina el excedente de polvo.
En cuanto a las ventajas que ofrece este diseño prototipado podemos mencionar el poco desperdicio del material. Todo el polvo que no se utiliza se mezcla con material nuevo y se vuelve a usar para fabricar la siguiente pieza.
La segunda, es que se trata de una tecnología que ofrece gran precisión, en donde el espesor por capa se encuentra entre los 50 y 200 micrómetros. La tercera, es que las piezas no requieren de un proceso de postproducción complejo, por lo cual no se usa tanta mano de obra.
Finalmente, ofrece una alta productividad, ya que se pueden colocar tantas piezas dentro de la cámara como lo permita. Por eso, se pueden fabricar piezas con más rapidez.
Deposición de Material Fundido (FDM)
Otra de las técnicas para fabricación de prototipos es la deposición de material fundido (FDM). Para esta técnica se emplea un cabezal de extrusión, el cual expulsa delgados hilos de plástico. Este aparato se maneja de forma precisa a través de un ordenador.
Cuando se trata de fabricación de piezas a nivel industrial, el proceso se lleva a cabo dentro de una cámara, en donde se controlan ciertos parámetros como la temperatura y el ambiente, mientras que cuando se realiza en impresoras 3D más económicas, no se controlan de manera tan precisa estos aspectos del proceso.
Este modelado construye piezas tridimensionales que se crean a partir de movimientos del cabezal en los planos X e Y, mientras que una plataforma se mueve en sentido vertical. El cabezal calienta el filamento del termoplástico hasta derretirlo y se deposita sobre una base donde se construye cada parte de la pieza. Al terminar una capa, la mesa desciende para continuar con la siguiente.
Dentro de las ventajas que ofrece, podemos encontrar varias. En primer lugar, se puede usar con diversos tipos de plásticos, como el ABS, PC, PET, PA, entre otros. En segundo lugar, no se necesita someter a la pieza a procesos de poscurado. Además, es posible hacer piezas de gran tamaño sin que sufra deformaciones.
Para terminar, con este método es posible mezclar diversos tipos de materiales durante la fabricación del producto, por lo que se consiguen piezas con altas prestaciones.
Polyjet
Por otro lado, tenemos el Polyjet, que es otro de los tipos de prototipos rápidos por fabricación aditiva. En este método se lanza un chorro de resina curable por UV (fotopolímero) encima de una bandeja de construcción de forma parecida a la impresión por inyección de tinta. Esto lo hace siguiendo un modelo diseñado en un software especial para ello.
A medida que se crea una capa, la plataforma baja y se forma la siguiente capa hasta completar la pieza final. Las piezas producidas con este método son de gran calidad, precisas y se fabrican a gran velocidad.
Además, ofrece otra ventaja importante y es que gracias a que se lanzan varios chorros de impresión, es posible usar diversos materiales a la vez. Esto no es posible con otras técnicas de prototipado rápido industrial.
Conclusiones
Sin lugar a dudas, el prototipado rápido es una de las técnicas de fabricación más importantes hoy en día. Su relevancia es tal, que en la actualidad se emplea para una amplia variedad de aplicaciones. Algunas de las más importantes son, por ejemplo, en el sector salud, en donde se utiliza para desarrollar prótesis e implantes, o en la automoción, en donde se usa para fabricar prototipos de piezas para la carrocería, del motor y para los componentes electrónicos.
En Ingenia SM conocemos muy bien cada una de estas técnicas y las ventajas que ofrece cada una de ellas, pues somos especialistas en impresión 3D y en la fabricación de moldes de inyección.