Prototipagem de Metal: Explorando quatro métodos para prototipagem rápida de metal

Protótipos de metal médico

Um protótipo é um modelo físico ou amostra criada para verificar um novo projeto, conceito ou processo em um estágio inicial. Os protótipos são usados ​​em vários setores, incluindo automotivo, aeroespacial, tecnologia médica, eletrônica e arquitetura.

O papel que os protótipos metálicos desempenham na nossa sociedade nunca pode ser exagerado. Eles são tão importantes que todo produto que usamos no dia a dia começa com eles. Porque o processo de prototipagem é a etapa entre a avaliação e a finalização de uma nova ideia.

O que é um protótipo de metal?

Um protótipo de metal é um objeto usado como amostra ou modelo de um novo produto. O protótipo permite que fabricantes e designers transformem uma ideia ou conceito em um objeto físico. O objeto pode então ser usado para testes, demonstração ou trabalhos de design adicionais como parte do processo de desenvolvimento do produto.

Um protótipo de metal pode ser feito usando uma variedade de métodos, incluindo impressão 3D, usinagem CNC, fundição, prototipagem de chapa metálica, etc. Esses protótipos podem ser feitos de muitos materiais diferentes, mas os mais comuns são alumínio, aço carbono, chapa metálica, latão , cobre e bronze usados.

Aplicação e função de protótipos metálicos

Protótipo de metal de alumínio

1. Protótipos de metal são usados ​​em uma variedade de indústrias feitas de diferentes materiais metálicos. Eles podem ser usados ​​na indústria da construção para construir modelos de novos edifícios ou pontes, ou no setor automotivo para testar carros ou caminhões.

2. Nos processos de fabricação, o metal líquido também é utilizado para criar protótipos ou modelos de teste de novas ferramentas, fixadores, dispositivos eletrônicos ou utensílios domésticos.

3. Os fabricantes podem usar o processo de prototipagem para testar e refinar novas ferramentas antes de iniciar a fabricação em grande escala. Um protótipo de metal pode assumir muitas formas diferentes dependendo dos objetivos do desenvolvedor. Pode simplesmente servir como uma representação física do objeto planejado, sem qualquer funcionalidade real.

Alguns modelos de protótipo podem ter funcionalidade completa e executar exatamente as mesmas tarefas ou ações que o objeto proposto. Por exemplo, um protótipo metálico para um novo dispositivo portátil pode consistir apenas num invólucro oco a partir do qual podem ser feitos protótipos detalhados.

4. Os protótipos de metal oferecem muitas vantagens para fabricantes e designers. Eles podem ser usados ​​para testar projetos ou funções para que o fabricante possa melhorar o produto antes do início da produção. Eles também podem ser usados ​​para atrair investidores ou potenciais compradores para um novo produto.

Por que escolher a fabricação de protótipos metálicos?

Depois de decidir fazer um protótipo rápido, surge outra dúvida: devo fazer um protótipo de metal ou de plástico? Comparado ao plástico, o processo de prototipagem rápida de metal oferece algumas vantagens competitivas. Para conhecer os benefícios, vamos dar uma olhada nos seguintes pontos:

1. Excelente resistência

As ligas de aço inoxidável, alumínio, titânio e magnésio têm algumas propriedades excelentes, uma das quais é a sua resistência e durabilidade.

Se a peça que está sendo projetada for exposta a condições extremas, como calor intenso e vento, e tiver que suportar pesos pesados, esta é a solução perfeita, pois a maioria das peças plásticas simplesmente não são tão fortes e duráveis.

2. Custo-benefício incrível

Intuitivamente, poderíamos pensar que o plástico é mais barato que o metal, o que é verdade até certo ponto. No entanto, os componentes de plástico desgastam-se mais rapidamente e devem ser substituídos mais cedo.

Outra razão pela qual é mais econômico fabricar a peça de metal em vez de plástico é a estrutura única. Portanto, em alguns casos o protótipo metálico é mais promissor e competitivo que o plástico.

3. Superfície metálica

Se pretende uma superfície metálica, lisa e brilhante, esta é definitivamente a escolha certa. Além disso, os protótipos de metal podem ser anodizados para fornecer um acabamento resistente à corrosão, enquanto os protótipos de plástico só podem ser pintados. Isso também torna a prototipagem de metal única.

4. Aplicações versáteis

O próprio material metálico oferece mais liberdade de design e pode ser usado em muitas áreas. Tanto nas fases de protótipo como de produção, o metal é preferível por razões funcionais e estéticas.

4 métodos para fazer seus protótipos de metal

Protótipos de metal usinado CNC

Existem diferentes métodos para criar protótipos de metal e, assim como toda moeda tem dois lados, diferentes métodos têm diferentes vantagens e desvantagens. Na prototipagem rápida de metal, essas tecnologias incluem usinagem CNC, impressão 3D de metal, fabricação de chapas metálicas, fundição de metal e outros processos. Vejamos agora as vantagens e desvantagens de cada procedimento.

1. Usinagem CNC de protótipos de metal

Usinagem CNC (usinagem de controle numérico computadorizado) refere-se a um processo de fabricação auxiliado por computador que usa técnicas comuns de software pré-programadas para controlar todo o movimento do equipamento de produção.

Os materiais adequados para usinagem CNC de metal incluem ligas de alumínio, cobre, aço (especialmente aço inoxidável), ligas de titânio, ligas de zinco e ligas de magnésio. Embora seja um processo de fabricação popular, as vantagens e desvantagens ainda são desconhecidas para alguns.

Algumas máquinas CNC funcionam apenas nos planos X e Y, enquanto outras trabalham em três dimensões (planos X, Y, Z). Normalmente numa oficina CNC encontrará máquinas de 3, 4, 3+2 e 5 eixos como a melhor solução.

Vantagens principais:

Sem quantidade mínima– Como nenhum molde é necessário para a usinagem CNC, não há quantidade mínima de pedido. Portanto, os preços unitários de 10 peças e 30 peças são muito próximos entre si. Se você deseja produzir componentes metálicos em pequenas quantidades, a usinagem CNC é a opção perfeita para você.

Mais opções de materiais– Como mencionado acima, há uma grande variedade de blocos metálicos para você escolher. No entanto, o alumínio, o aço e o cobre são os mais comumente escolhidos porque oferecem excelentes propriedades mecânicas e térmicas.

Alta precisão– As indústrias médica, aeroespacial e robótica são frequentemente de alta tecnologia e os componentes aí utilizados devem ser altamente precisos. Eles podem ser complicados, altamente precisos e robustos.

Desvantagens:

Custos unitários mais elevados– Embora as máquinas CNC possam produzir produtos de alta precisão, isso pode consumir muito tempo para projetos complexos. Ao contrário da fundição ou impressão, é caro se a quantidade for grande. Nesses casos, a usinagem CNC não é recomendada se não houver requisitos de superfície e precisão.

Desperdício de materiais– é um processo de fabricação subtrativo para produção em massa, o que significa que algum material é removido dos blocos metálicos, portanto o desperdício de material é inevitável.

2. Protótipos de metal para impressão 3D

Impressão 3D de protótipos metálicos

A impressão 3D de metal, também conhecida como fabricação aditiva, é uma tecnologia para construção de objetos físicos por meio da impressão de camadas de materiais adesivos, como pó metálico ou pó plástico, a partir de arquivos de modelos digitais.

A impressão 3D é considerada uma nova estrela na indústria manufatureira e atua como uma tecnologia adicional ou alternativa. Ele experimentou um rápido crescimento nos últimos anos. Geralmente é adequado para peças individuais leves e complexas com vida útil curta.

Vantagens principais:

Liberdade de design– Rebaixos e estruturas internas são difíceis para a usinagem CNC, portanto a impressão 3D é o único método para produzir recursos muito complexos. Ele permite que designers e engenheiros criem um protótipo físico sem limitações de design.

Tempo de resposta rápido– Além da liberdade de design, a impressão 3D oferece outra vantagem: a produção de um protótipo metálico em pouco tempo. É adequado quando é necessário um curto tempo de produção, especialmente para projetos de design.

Desvantagens:

Textura de superfície áspera– Em comparação com peças usinadas CNC, os protótipos de metal impressos em 3D são menos estáveis ​​e têm um acabamento superficial mais áspero. Você pode sentir a sensação áspera e ver a superfície irregular.

Eficiência de baixo custo– Embora os produtos plásticos impressos em 3D sejam bastante comuns hoje em dia, a impressão 3D em metal não é tão comum porque o pó metálico usado para impressão é caro. Isto contradiz o modelo de negócio onde o lucro é o mais importante.

3. Protótipos de metal fundido

Protótipo de metal fundido

É um processo para formar peças fundidas de metal rígido. O metal fundido é derramado em um molde. À medida que o metal e o molde esfriam, a peça metálica é removida do molde e transferida para a próxima rodada.

Este processo tem sido usado há milhares de anos e ainda está crescendo em popularidade. A fundição de precisão é um método econômico de produção de grandes quantidades de formatos e designs complexos.

Graças aos desenvolvimentos tecnológicos, é agora possível produzir moldes através de impressão 3D ou usiná-los através de uma máquina CNC. Isso permite que protótipos sejam produzidos de maneira mais econômica e rápida.

Vantagens principais:

Qualidade de produção– às vezes, nossos clientes nos contatam para obter um protótipo de metal, mas solicitam a fundição do metal quando prosseguem para a produção em massa. Portanto, se os produtos finais forem fabricados pelo processo de fundição, os protótipos garantem a qualidade da produção. Você obtém algo funcional e sólido que vale o preço.

altura e peso– Se você deseja construir um protótipo de metal de 6 metros, a fundição é sua única opção. É muito grande, então provavelmente não pode ser feito usando CNC ou impressão 3D. O tamanho e o peso não estão limitados à fundição. Isso pode ser usado para fazer qualquer coisa, desde um pequeno dispositivo de mesa até um tanque de dessalinização de fábrica.

Desvantagens:

Altos custos de molde– Embora o molde possa ser guardado para uso futuro, o custo do molde é muito alto para projetos de prototipagem metálica de baixo volume. É mais uma técnica de produção em massa.

Acabamento superficial áspero– Os protótipos de metal fundido possuem uma superfície relativamente rugosa, portanto tolerâncias maiores devem ser levadas em consideração. Isto não é adequado para protótipos com superfícies correspondentes.

4. Protótipos de chapa metálica

Protótipos de chapa metálica

O processamento de chapas metálicas é outro método para produzir protótipos. A prototipagem de chapa metálica envolve a colocação de chapa metálica de espessura padrão (geralmente fina) em uma mesa onde um cortador a laser usa um programa para criar padrões.

Vários processos de conformação, como prensagem, dobra, puncionamento e soldagem, são então realizados dependendo dos requisitos geométricos. O protótipo de chapa metálica é adequado para invólucros, painéis e estruturas estruturais.

Vantagens principais:

Custo benefício– Devido ao curto tempo de entrega, a prototipagem de chapa metálica é um processo de usinagem que fornece peças de alta qualidade.

Intercambiável- Uma das maiores vantagens da chapa metálica é a capacidade de substituí-la. Se forem utilizados vários componentes para a montagem, as peças individuais podem ser removidas e substituídas por novas. Isto economiza custos, especialmente quando são necessárias alterações ou ajustes.

Qualidade de produção– Como a prototipagem é uma etapa entre o design e o produto final, a qualidade da produção é importante para testar o produto, e os protótipos de chapa metálica geralmente têm a qualidade dos produtos finais

Desvantagens:

Liberdade limitada de design– Ao contrário da impressão CNC ou 3D, a prototipagem de chapa metálica não oferece tanta liberdade de design.

Maior tolerância dimensional– Em comparação com outros processos de usinagem de metal, essas tolerâncias dimensionais restritas não podem ser alcançadas com a prototipagem de chapa metálica.

Resumindo, se você precisa de tempo de resposta rápido e baixo custo, a impressão 3D é a melhor opção. No entanto, se você precisar de um alto nível de precisão ou geometria complexa, a usinagem CNC é a melhor escolha. Fundição de metal e prototipagem de chapa metálica são boas opções para peças grandes ou complexas. Independentemente do método escolhido, certifique-se de trabalhar com um criador de protótipos qualificado para obter os melhores resultados.

6 considerações importantes para prototipagem rápida de metais

Peças metálicas em pequenas quantidades

1. Propriedades dos materiais: Ao prototipar com metal, é importante considerar as propriedades mecânicas e físicas do material. Diferentes metais têm diferentes resistências e densidades.

Os materiais de prototipagem rápida de metal podem ser fabricados através do uso de máquinas CNC, sinterização direta de metal a laser, corte a laser ou peças impressas para um design perfeito.

2. Maquinabilidade: A usinabilidade de um metal refere-se à sua capacidade de ser cortado ou moldado usando máquinas-ferramentas. Alguns metais são mais fáceis de usinar do que outros, o que significa que são mais fáceis de moldar no formato desejado.

3. Fabricação de ferramentas: Para fazer um protótipo de metal, você precisa de ferramentas especiais. Essas ferramentas podem ser caras e não estar prontamente disponíveis. É importante considerar se o custo e a disponibilidade da ferramenta serão um problema antes de selecionar um metal para o protótipo.

4. Acabamento de superfície: O acabamento superficial das peças metálicas pode ser uma consideração importante durante a prototipagem. Alguns metais têm uma superfície mais áspera que outros, o que pode afetar a aparência e o funcionamento do protótipo.

5. Custo: A forma e a natureza do processo subtrativo ou aditivo de um protótipo determinam seu prazo de entrega; projetos complexos levam mais tempo. O custo da prototipagem com metal pode ser significativo, especialmente se forem necessárias ferramentas especiais. É importante considerar os custos de material e fabricação antes de escolher um metal para prototipagem rápida.

6. Volume e orçamento: O volume de produção em massa pode ser personalizado de acordo com seu orçamento e método adequado acima.

Diploma

Em resumo, os protótipos metálicos são uma etapa importante no processo de desenvolvimento de produtos. Eles permitem que você teste seu projeto e faça as alterações necessárias antes de prosseguir com a fabricação.

Além disso, você pode economizar tempo e dinheiro ao identificar problemas potenciais antecipadamente. Compreender os benefícios dos protótipos metálicos pode ajudá-lo a garantir que seu processo de desenvolvimento de produto seja o mais eficiente possível.

Com equipamentos modernos e uma equipe de profissionais altamente qualificados, a WaKen é especializada em prototipagem rápida de plástico e metal. Desde CNC de tolerância restrita e superfícies personalizadas até impressão 3D com geometrias complexas e ferramentas rápidas e econômicas, podemos ajudá-lo a aumentar a agilidade em todas as fases do ciclo de vida do produto. Contate-nos hoje para obter mais conselhos sobre seus projetos!

Conteúdo Relacionado

Voltar para o blog

Deixe um comentário

Os comentários precisam ser aprovados antes da publicação.