Fabricación de Prototipos de Plástico: Exploración de cuatro Técnicas de Creación de Prototipos de plástico

Fabricación de Prototipos de Plástico: Exploración de cuatro Técnicas de Creación de Prototipos de plástico

Las piezas de plástico a menudo no obtienen el crédito que merecen por el papel desempeñado en nuestro mundo. Apenas hay un lugar al que entres sin encontrarlos, desde el teclado de tu computadora hasta la tapa de tu taza de café. Sin embargo, cada producto de plástico comenzó como un prototipo. Es por eso que estamos aquí para ver los métodos disponibles para fabricar prototipos de piezas de plástico. ¡Vamos al grano!

La importancia de un prototipo de plástico

La creación de prototipos, como usted sabrá, es una herramienta poderosa para empresarios y empresas. Ayuda a evaluar un producto físico antes de que comience la producción a gran escala. Un prototipo de plástico le permite trabajar con la representación física de su producto de plástico lo más rápido posible.

También tiene la oportunidad de presentar sus ideas a posibles inversores y permitirles probarlas. Las piezas de plástico prototipo son aquellas que usted pone a disposición de sus clientes potenciales para ayudarle a medir su interés en el producto antes de lanzarlo.

Este proceso ofrece a los diseñadores, con el apoyo de las empresas de creación de prototipos, la oportunidad de realizar los cambios adecuados antes de fabricar productos de plástico. Al final, tanto el fabricante como el usuario final se benefician. Otras ventajas incluyen:

• Prueba varias características de diseño en el prototipo de plástico
• Verifica la funcionalidad de diseño
• Crea un punto de referencia de prueba para desarrollar características adicionales
• Facilita la retroalimentación de los clientes
• Identifica posibles defectos e irregularidades con piezas de plástico prototipo antes de la producción en masa
• Permite el refinamiento de define para la eficiencia de la fabricación

Cosas que debe implementar Antes de Desarrollar un Prototipo de plástico

Lo primero que debe razonar antes de fabricar un prototipo de plástico es su modelo CAD. El modelo de Diseño asistido por computadora (CAD) es una representación digital de su producto previsto que le muestra a usted y al fabricante cómo debe verse el producto.

Un modelo CAD también muestra cómo encajan las piezas de plástico y el funcionamiento del producto en su conjunto. Preparar un modelo CAD le ayudará a crear un modelo de prototipo físico, ya sea visual o funcional.

• Visual: un prototipo visual le da una idea del aspecto final del producto. No necesita prototipos visuales para funcionar como producto final. Por lo tanto, la impresión 3D le ofrece la forma más barata y rápida de desarrollarlas.
• Funcional-Por otro lado, los prototipos funcionales representan el producto final deseado, desde los materiales hasta la mecánica. Estos son los tipos de prototipos que puede usar para probar diseños de productos antes de pasar a la etapa de producción en masa.

Independientemente del tipo de prototipo de plástico que desee fabricar, hay varios métodos disponibles. Sin embargo, cuatro de esos métodos se utilizan más ampliamente. Incluyen::

• Fundición al vacío
• Impresión 3D
• Mecanizado CNC
• Moldeo por inyección

Los procesos de Fabricación de prototipos de plástico

La fabricación de prototipos de plástico es uno de los procesos más flexibles en la creación rápida de prototipos. Puede elegir entre una amplia gama de procedimientos para fabricar eficazmente sus prototipos de piezas de plástico. En esta sección, discutiremos cuatro de los métodos más efectivos para la creación de prototipos de plástico.

Fundición al vacío

Con la fundición al vacío, los fabricantes pueden duplicar varias piezas de plástico prototipo. Implica el uso de un modelo maestro para crear piezas que sean adecuadas para pruebas. Cuando se utiliza fundición al vacío para la fabricación de prototipos de plástico, el proceso implica la inyección de la materia prima en un molde de silicona. Sin embargo, antes de crear un molde de silicona, debe haber un modelo maestro.

Los modelos maestros se pueden crear utilizando impresión 3D o mecanizado CNC. Una vez finalizado el modelo maestro, se desarrollan moldes de fundición a base de silicona. Las materias primas se inyectan en la cavidad del molde utilizando un frasco de campana de vacío. A menudo se tarda entre 30 y 40 minutos en endurecer el molde resultante para obtener una duplicación precisa del prototipo.

La fundición al vacío es compatible con una amplia gama de materiales, que van desde transparentes hasta opacos. Además, los fabricantes pueden reutilizar el molde de silicona para producir hasta 25 prototipos. Este proceso le ayuda a actualizar su diseño rápidamente para tener el desarrollo de productos y la producción en masa más cerca.

Beneficios de Elegir la fundición al Vacío para Su Prototipo de plástico

Aquí hay algunas razones principales para usar la fundición al vacío para la creación rápida de prototipos:

• Ayuda a los fabricantes a fabricar prototipos de piezas de plástico de alta precisión con detalles finos.
• El molde de silicona puede recrear varios prototipos idénticos en un corto período de tiempo.
• Es un proceso ideal para fabricar piezas con formas complejas.
• Un material de molde adecuado dará un prototipo con la misma calidad que el producto final previsto.
• Es compatible con una amplia gama de materiales plásticos con rigidez, flexibilidad y textura variadas.

Impresión 3D

La fabricación aditiva o la impresión 3D abarca varias tecnologías de fabricación. Es una de las técnicas innovadoras que tras la industria 4.0 transforman el mundo de la fabricación. Como mencionamos, la impresión 3D es un término general. Tres de los métodos más populares para la fabricación de piezas de plástico de prototipos en 3D son:

Modelado por deposición fundida (FDM)

La impresión 3D FDM es la forma más popular de impresión 3D utilizada en la fabricación de prototipos de plástico. Este proceso implica el uso de extrusión para una deposición capa por capa de materiales plásticos hasta que se forme el producto final.

Cuando se utilizan impresoras FDM de grado industrial, los fabricantes pueden crear prototipos con mayor resistencia y resolución, dependiendo de los materiales involucrados. También es un procedimiento flexible, compatible con varios materiales, incluidos PLA, ABS, Nailon, PETG, Policarbonato, etc.

Estereolitografía (SLA)

FDM emite filamentos, pero la impresión 3D de SLA emplea materiales de resina plástica para crear prototipos de piezas de plástico en 3D. Implica el uso de un láser de alta potencia que ayuda a solidificar el modelo que viene utilizando una cuba de resina. Los fabricantes utilizan este método para varios propósitos de creación de prototipos, incluidos componentes dentales, médicos y de consumo general.

La sinterización selectiva por láser (SLS)

La tecnología SLS también utiliza un láser de alta potencia. Sin embargo, a diferencia del SLA, sinteriza materiales en polvo para formar un modelo 3D. Este proceso ofrece una calidad de impresión superior a la de los FDM. Encontrará que los prototipos de piezas de plástico creados a través de este método son más funcionales y con resoluciones más altas. Por lo general, son más duraderas y flexibles que las impresiones FDM.

Beneficios de elegir la impresión 3D para su Prototipo de plástico

Disfrutará de los siguientes beneficios de usar la impresión 3D para hacer sus prototipos de plástico:

• La impresión 3D puede ayudarle a crear prototipos de plástico más rápidamente, a la vez que reduce el coste total del proceso de fabricación.
• Permite la carga directa de archivos CAD en el software de la impresora 3D y la lectura efectiva por la máquina, lo que permite un flujo de trabajo más fluido.
• Permite elegir materiales flexibles para que los fabricantes puedan probar diferentes materiales al fabricar prototipos de piezas de plástico.
• Con la impresión 3D, puede realizar cambios fácilmente actualizando el archivo CAD de un producto antes de enviarlo a la impresora. Por lo tanto, se pueden realizar tantas iteraciones como sea posible en el diseño en muy poco tiempo.
• Los fabricantes con impresoras 3D normalmente pueden crear prototipos a partir de diseños de productos en 24 horas o menos.

Mecanizado CNC

El mecanizado CNC ofrece otro método viable y rápido para la fabricación de prototipos de plástico. Esta tecnología utiliza una amplia gama de herramientas para crear modelos 3D de su diseño a partir de bloques sólidos de materiales. La creación de un prototipo CNC de plástico implica un proceso sustractivo. Es decir, se están eliminando materiales del bloque sólido, a diferencia de la impresión 3D, que es un proceso aditivo. Sin embargo, esto no significa que los fabricantes no puedan fabricar prototipos de plástico con materiales diferentes.

Las fresadoras digitales ayudan a que el proceso sea más efectivo. Los fabricantes aseguran la automatización adecuada del proceso con una computadora disponible para dirigir la fresadora utilizando archivos 3D cargados. La fabricación de prototipos de piezas de plástico CNC no requiere el uso de moldes. Por lo tanto, es rentable y solo necesita un renderizado CAD para iniciar la creación de prototipos de plástico CNC.

Beneficios de elegir el mecanizado CNC para Su Prototipo de plástico

El mecanizado CNC es una de las técnicas de creación rápida de prototipos más efectivas, que ofrece las siguientes ventajas:

• Le permite probar el ajuste, la forma y la función de piezas de plástico prototipo sin producir herramientas de moldeo por inyección.
• El mecanizado CNC ofrece un mayor potencial para tolerancias ajustadas, cortes y roscas, y limitaciones de tamaño.
• Esta técnica también permite la creación de varios acabados superficiales en el prototipo, que van desde el pulido hasta la pintura, el recubrimiento en polvo y más.
• El mecanizado CNC también proporciona tiempos de respuesta rápidos, dependiendo de la complejidad del modelo de prototipo de plástico.
• Permite el uso de una amplia gama de materiales, lo que facilita la elección de un material para su fabricación.
• El prototipo resultante tiende a tener sus propiedades mecánicas cercanas a la pieza inyectada, con el resultado que varía en función de la apariencia y la funcionalidad deseada.

Moldeo por inyección

Cuando necesite un método de fabricación de prototipos de plástico para tiradas de producción de prototipos limitadas, debe elegir moldeo por inyección de plástico. Aunque el moldeo por inyección es popular para la producción en masa, también ofrece un medio valioso para producir prototipos de plástico. La técnica consiste en la creación de una matriz de metal. Luego, el fabricante envía la resina de plástico a un barril calentado, donde se mezcla y se inyecta a la fuerza en la matriz de metal.

El paso final es el enfriamiento rápido del plástico en un componente sólido. El resultado es un prototipo con excelentes propiedades mecánicas y un acabado superficial de alta calidad. Es compatible con opciones de materiales plásticos populares como ABS, Polietileno, Policarbonato, Nylon, CADERAS, etc. El moldeo por inyección de plástico prototipo sienta las bases para moldes posteriores que necesita para series de producción completas. Muchas industrias aprovechan este método, incluidas las industrias automotriz, electrónica, médica y de embalaje.

Beneficios de Elegir el moldeo por inyección para Su Prototipo de plástico

El moldeo por inyección de plástico prototipo ofrece las siguientes ventajas:

• Permite realizar pruebas rápidas y rentables de conceptos de productos sin comprometer la calidad.
• El moldeo por inyección ayuda a obtener información rápida sobre las capacidades operativas de los prototipos de plástico al crear una replicación casi perfecta de los productos finales en la vida real.
• Este método puede ayudar a fabricar piezas complejas que varían en forma y peso.
• El moldeo por inyección de plástico es ideal para industrias que necesitan pruebas y certificaciones considerables, como el sector médico.
• Es el método más eficaz para tiradas de producción mínimas.

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Consideraciones clave para la creación rápida de prototipos de plástico

Es vital que los diseñadores elijan los métodos de creación de prototipos de plástico que mejor se adapten a sus aplicaciones. Los prototipos tienen diferentes calidades requeridas. Si bien puede tener un parecido aproximado de prototipos y piezas de producción en las primeras etapas, deben coincidir estrechamente cuando el desarrollo se acerque al lanzamiento.

Por lo tanto, sería mejor considerar algunos factores antes de elegir un método de fabricación de prototipos de plástico. Estas claves incluyen:

1. Propósito del Prototipo de plástico

La aplicación de su prototipo debe ser su primera consideración. Los prototipos de plástico se utilizan en diversas industrias y por diferentes razones. Su prototipo puede ser para pruebas no funcionales para marketing o ventas. Por otro lado, es posible que necesite el prototipo para realizar pruebas funcionales con consumidores potenciales. Debe elegir un método que produzca piezas prototipo con colores, geometría y acabado de superficie exactos del producto final previsto.

2. Formulario

¿Su diseño incluye tolerancias ajustadas o características internas complejas? La respuesta a esta pregunta le ayudará a elegir la técnica de creación de prototipos correcta para su prototipo. Algunas opciones de fabricación son limitadas cuando se trata de la geometría de los diseños. Algunos de ellos pueden requerir un diseño de alto nivel para la optimización de fabricación (DfM) antes de que puedan ser económicos o rentables. Las tecnologías que pueden cumplir eficazmente con la geometría prevista de su pieza de plástico son las mejores opciones.

3. Volumen & Costo

El tamaño y el volumen de la pieza están estrechamente relacionados con el costo final del proceso. El volumen total del prototipo que desea producir juega un papel importante para ayudarlo a elegir la técnica de creación de prototipos correcta. Algunos procesos pueden tener costos iniciales más altos para configuraciones y herramientas, mientras que producen piezas baratas. En contraste, otros procesos pueden tener bajos costos de inicio, pero mayores costos de piezas debido a una menor automatización, tiempos de ciclo más lentos y costos de mano de obra. Incluso con mayores volúmenes, los costos de estos procesos solo se reducen marginalmente.

4. El tiempo de entrega

La rapidez con la que necesite el prototipo también afectará su elección de técnica. Algunos métodos de creación de prototipos utilizan herramientas sofisticadas junto con automatización para crear prototipos en 24 horas. Sin embargo, las herramientas y configuraciones para algunos métodos podrían aumentar los plazos de entrega hasta semanas. Si necesita realizar pruebas muy rápidamente, debe elegir métodos que produzcan piezas rápidamente.

5. Material

¿Su prototipo tendrá que soportar tensiones o tensiones específicas? Debe equilibrar el costo con los requisitos estéticos y funcionales de su prototipo antes de seleccionar el material óptimo. Contraste las características de aplicación ideales con las técnicas de creación de prototipos de plástico disponibles antes de tomar una decisión.

¿Cuál es el Costo del Prototipo de Plástico?

Varios factores afectan el costo de los prototipos de plástico. Estos factores incluyen los materiales utilizados, la complejidad de la pieza y la técnica de fabricación de prototipos de plástico utilizada. Sin embargo, la impresión 3D generalmente es menos costosa que el mecanizado CNC. El moldeo por inyección es algo más costoso que los procesos mencionados inicialmente debido a los costos de fresado de moldes.

Los bajos costes fijos de la impresión 3D garantizan cero economías de escala. Es decir, la primera copia tiene el mismo costo que la última. Los costos fijos del mecanizado CNC también son bajos, con un costo total que aumenta a un ritmo constante. Por lo tanto, esperaría que el costo de cada pieza fuera un poco más alto que las piezas similares producidas con impresión 3D.

Para el costo de moldeo por inyección de plástico prototipo, es relativamente alto para las primeras piezas. Sin embargo, el precio disminuye a medida que aumenta el volumen. Está claro que el costo del prototipo de plástico es relativo y depende en gran medida del método utilizado y del volumen requerido.

Técnicas de Creación de Prototipos plásticos	Costo
Impresión 3D	Económico
Mecanizado CNC	Bajo, pero superior a la impresión 3D
Moldeo por inyección	Costoso, pero dependiendo del volumen

Conclusión

La creación de prototipos de plástico es un medio eficaz para garantizar resultados de calidad de su proceso de fabricación. Sin embargo, el éxito de su prototipo de plástico dependerá de su comprensión de las tecnologías de creación de prototipos disponibles y de la selección de la más eficaz para su aplicación. Ahora que sabe más sobre el desarrollo de prototipos de plástico, es hora de obtener una ventaja competitiva eligiendo el socio de fabricación adecuado.

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