Prototipo rápido
El prototipado rápido es un método de fabricación controlado por ordenador , generalmente por superposición, que incluye un conjunto de herramientas que, dispuestas entre ellas, permiten llegar a proyectos de representación intermedia de diseño de producto : modelos numéricos (en el sentido geométrico del modelo), modelos, prototipos y pre-series.
La creación rápida de prototipos se puede definir como "una gama de nuevas tecnologías para producir piezas con precisión en tan solo unas horas directamente a partir de modelos de diseño asistido por ordenador, con poca necesidad de intervención humana" .
La creación rápida de prototipos puede referirse a la fabricación aditiva (comúnmente conocida como " impresión 3D "), métodos sustractivos (por ejemplo, fresado o torneado ) o termoformado .
Estos modelos ayudan a validar las diferentes funciones que debe cumplir el producto (funciones de signo, uso, intercambio y entregabilidad).
Concepto
La creación rápida de prototipos integra tres conceptos esenciales: tiempo, costo y complejidad de las formas.
- Tiempo : el objetivo de la creación rápida de prototipos es producir modelos rápidamente para reducir los tiempos de desarrollo de productos.
- Costo : la creación rápida de prototipos permite realizar prototipos sin necesidad de herramientas costosas, al tiempo que garantiza el rendimiento del producto final. Por lo tanto, podemos explorar diferentes variantes del producto que se está desarrollando para retener la solución más adecuada.
- Complejidad de formas : las modernas máquinas de control numérico (fresado CNC, impresoras 3D, etc.) son capaces de producir formas extremadamente complejas ( inclusión , cavidad, etc.), que no se pueden conseguir mediante procesos como el mecanizado por ejemplo.
Recursos de TI
Están ocupando un lugar cada vez más importante en la creación rápida de prototipos. Son :
- la ingeniería inversa (formas de sistemas de adquisición asociados con software de reconstrucción de superficies);
- el diseño asistido por computadora (CAD), métodos de fabricación mediante la adición y eliminación de material;
- Postprocesamiento.
Técnicas para la obtención de un prototipo
Fabricación aditiva
Esta sección debe trasladarse al artículo de Impresión 3D .
Para obtener más información, consulte la página de discusión . Esta pancarta se colocó en noviembre de 2014.
La más accesible de las técnicas de creación rápida de prototipos es la fabricación aditiva .
Ella comprende :
- la estereolitografía ; en un baño de plástico líquido y lo polimeriza mediante un haz de luz (láser, UV, IR ...) (hablamos de fotopolimerización (SLA en inglés));
- deposición de alambre fundido (FDM): deposición mecánica de plástico en capas sucesivas. La máquina deposita un alambre de plástico a través de una boquilla. El proceso es mecánico;
- la impresión en arena : Al igual que el modelado de deposición fundida, es un material de deposición mecánica por capas sucesivas, permite la fabricación de moldes de arena ( molduras ) para producir piezas metálicas (material adecuado);
- la construcción Laser Direct por capas sucesivas : polvos metálicos fundidos inyectados coaxialmente con un rayo láser de potencia para lograr la deposición del metal en capas sucesivas;
- sinterización láser, en un recipiente de plástico en polvo fino y la frita (hablamos de sinterización selectiva, fusión de los granos de este polvo plástico, acrónimo SLS en inglés).
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Para obtener más información, consulte la página de discusión . Esta pancarta se colocó en noviembre de 2014.
Esta técnica consiste en fundir una resina (generalmente un termoplástico tipo ABS) a través de una boquilla calentada a alta temperatura. Sale un filamento fundido (del orden de una décima de milímetro). Este alambre se deposita en línea y se une por fusión sobre lo depositado previamente.
Estas máquinas están destinadas tanto a la creación rápida de prototipos como a la producción digital directa, un mercado en desarrollo. La principal ventaja del FDM es que permite crear piezas en buen material, con características mecánicas, térmicas y de estabilidad idénticas a las piezas termoplásticas inyectadas. Esta técnica también tiene una ventaja importante en lo que respecta a la estructura de soporte necesaria para la producción de las piezas, ya que este soporte de construcción en la mayoría de los casos está hecho de un material diferente al termoplástico, material soluble.
La densidad de las piezas también es ajustable porque esta técnica de adición de material permite llenar solo parcialmente los volúmenes mediante la creación de una red de panal , una ganancia apreciada por los tiempos de producción y la ligereza de las piezas producidas.
El proceso ha sido patentado por Stratasys. Esta patente caducada en 2012, nuevos jugadores se han embarcado en la fabricación de máquinas FDM, intentando atraer principalmente a consumidores individuales, con máquinas como la CUBEX de Cubify / 3D System, o la "REPLICATOR" de Makerbot / Stratasys. Estas máquinas se suelen vender por menos de $ 3.000 (€ 2.500).
Otras técnicas para la obtención de un prototipo
- El mecanizado de muy alta velocidad (UTGV) utiliza una máquina CNC de ejes múltiples; la desventaja es el desperdicio de material. Puede mecanizar una pieza o su molde.
- El fresado digital . Este es un método sustractivo.
Notas y referencias
- (en) D. T Pham y R. S Gault , " Una comparación de tecnologías de creación rápida de prototipos " , Revista internacional de máquinas herramientas y fabricación , vol. 38,1 er de octubre de de 1998, p. 1257-1287 ( DOI 10.1016 / S0890-6955 (97) 00137-5 , leído en línea , consultado el 19 de octubre de 2015 ).
- Duc Truo, Fabricación rápida , Springer-Ve, tipificación rápida 6.
- [1]