La industria moderna es inimaginable sin los plásticos. Los polímeros modernos de calidad industrial son fáciles de producir y procesar. Son muy robustos, resistentes a la corrosión y, sobre todo, muy ligeros en comparación con los metales. Por eso son tan populares entre los diseñadores industriales. Debido a esta popularidad, las técnicas de creación de prototipos plásticos se han vuelto muy populares en las últimas décadas. Veamos qué nos pueden ofrecer hoy.
Prototipos de plástico hoy
Durante mucho tiempo, la producción de plástico fue dominio de la producción en masa. Necesitabas un molde de inyección y una máquina herramienta que inyectara plástico en el molde. Todo el sistema era muy caro y cualquier tipo de cambio en el diseño de dicho sistema es muy caro. Por este motivo, el metal ha sido durante mucho tiempo el material número uno para la creación de prototipos, especialmente desde el rápido desarrollo de los sistemas digitales y, por tanto, de los controles numéricos asistidos por ordenador. Sin embargo, esto cambió con la llegada de los procesos rápidos de creación de prototipos.
El desarrollo de la creación rápida de prototipos de plástico.
La primera de estas técnicas fue la fundición de silicona al vacío, en la que las herramientas duras fueron reemplazadas por herramientas blandas. Los moldes de silicona son mucho más baratos y fáciles de hacer.
Los siguientes cambios se produjeron con innovadores procesos de fabricación aditiva, que no requieren piezas ni herramientas en bruto. Además, ofrecen una libertad de diseño sin precedentes.
Con el tiempo, los procesos de mecanizado CNC hicieron posible rápidamente el moldeo por inyección de plástico. Los moldes de aluminio intercambiables, que son más fáciles de fabricar en comparación con el acero para herramientas, pueden reducir el tiempo de entrega de las herramientas hasta en un 60%. Además, cambiar la cavidad de un molde de aluminio es mucho más fácil que con el acero tratado térmicamente.
Los beneficios de implementar prototipos rápidos de plástico
Donde los prototipos de plástico pueden ayudar
Los prototipos de piezas de plástico se utilizan para algo más que utensilios de cocina y electrodomésticos. Tienen muchos otros usos posibles. Por ejemplo, muchos productos médicos están hechos de plástico porque algunos polímeros se adhieren bien al tejido humano y son muy livianos. Las piezas de plástico transparente se utilizan a menudo en la iluminación de vehículos. Son menos frágiles que el vidrio. Muchos plásticos proporcionan un buen aislamiento o aislamiento térmico. Por lo tanto, si el producto tiene superficies calientes o de alto voltaje, los mangos y carcasas de plástico garantizan la seguridad del usuario. Debido a sus buenas propiedades de fricción, algunos polímeros se utilizan para fabricar rodamientos económicos y eficientes.
Las 4 opciones más importantes para la creación rápida de prototipos de plástico
Con los rápidos avances en la industria manufacturera, el moldeado, la impresión 3D, el moldeo por inyección y el mecanizado CNC se están volviendo cada vez más populares. Estas tecnologías, basadas en herramientas de creación rápida de prototipos 3D basadas en CAD, se utilizan a menudo para piezas de plástico.
1. Técnicas de fundición para producir prototipos de plástico.
El moldeado de silicona es un excelente proceso para producir prototipos de plástico de pequeño volumen porque requiere un modelo maestro (una muestra) para crear los moldes. Normalmente se cuelga el modelo maestro sobre un tanque vacío. Luego se añaden algunos elementos tecnológicos (normalmente también de plástico) al modelo, como el canal por donde se vierte el plástico, ventilación, etc. Después de eso, se vierte silicona líquida en el tanque, se espera a que se solidifique y, a veces, se endurezca en el horno. Divides el molde por la mitad y ya está listo para hacer hasta 25 piezas de plástico. No se requiere inversión de capital.
2. Cómo utilizar la impresión 3D para la creación de prototipos de plástico
La fabricación aditiva o impresión 3D, como se la suele denominar, es un proceso comparativamente innovador para producir diversas piezas. Lo que define la impresión 3D es el cambio de masa. La pieza en blanco suele ser más grande que la pieza final. Sin embargo, con AM es completamente diferente. El blanco es un polvo fino o hilo. Se aplica capa por capa a la placa base de la impresora y se sinteriza o cura para copiar la sección transversal actual de la pieza. La fabricación aditiva ha recorrido un largo camino desde su invención en la década de 1980. La precisión, el acabado de la superficie, la selección de materiales y el tiempo de entrega de la fabricación aditiva siguen siendo los mismos.
Sinterización selectiva por láser (SLS)
La sinterización selectiva por láser es el primer proceso entre las muchas técnicas de fabricación aditiva utilizadas para la creación rápida de prototipos de plástico. Es el tipo de proceso aditivo más universal que se puede utilizar para prácticamente cualquier tipo de material. Por supuesto, esto también incluye los plásticos. No requieren una alta potencia del láser para ser sinterizados, y la principal ventaja de pulverizar polvo sobre la placa base es que actúa, en cierta medida, como estructura de soporte para los elementos colgantes.
Modelado por deposición fundida (FDM)
FDM es el proceso aditivo más barato y sencillo para producir prototipos de plástico. Muchos aficionados construyen impresoras 3D FDM en casa. FDM utiliza materia prima en forma de hilo de plástico, que se licua y se coloca sobre la placa con la forma de la sección transversal actual de la pieza. Las estructuras que sobresalen se sostienen con un material diferente: un tipo de plástico más frágil que se puede quitar fácilmente. En general, FDM es el proceso más barato que produce el peor acabado y calidad de superficie y requiere la mayor cantidad de posprocesamiento cuando la estética es importante.
Estereolitografía (SLA)
SLA es considerado el padre de todos los procesos de impresión 3D. También es el proceso con mejor calidad de pieza. El acabado de la superficie es casi perfecto y la precisión está limitada únicamente por el diámetro de la luz UV/láser. El proceso se utiliza a menudo para crear modelos maestros para piezas fundidas y prototipos posteriores cuando la estética es una preocupación. Sin embargo, SLA es el proceso más caro porque el polímero líquido es muy caro y hay que verter una cantidad significativa en el tanque. Otro problema con SLA son las estructuras de soporte. Sólo pueden estar hechos del material del modelo y deben retirarse mecánicamente. Esto puede provocar manchas en la superficie que deben volver a trabajarse.
Impresión multijet (MJP)
La impresión multijet es una opción popular para prototipos de plástico porque ofrece muchas de las ventajas de FDM y carece de algunas de las desventajas del proceso SLA. El propósito del MJP es derretir el plástico en bruto en gotas y expulsarlas de la boquilla de la impresora en el contorno deseado. La ventaja de MJP es que la calidad de las piezas es similar a la de SLA, pero no es necesario llenar un tanque entero con polímero líquido y pensar qué hacer con el resto. El MJP es también el único proceso multicolor entre los mencionados.
Postprocesamiento de prototipos impresos en 3D
A pesar de los éxitos en el campo de la fabricación aditiva, las piezas de plástico suelen requerir un posprocesamiento. Los métodos más comunes son el mecanizado, el pulido y los procesos químicos. La primera técnica es relativamente sencilla. La pieza fabricada se instala en una máquina herramienta y se mecaniza con una fresadora. El pulido también es un proceso bien conocido. Se utiliza una pasta especial y un dispositivo de pulido para obtener el acabado superficial perfecto. Los procesos químicos incluyen el procesamiento y recubrimiento de acetona. El primer método utiliza gas acetona para derretir la superficie de la pieza y hacerla más suave. El proceso es muy eficiente, pero sólo es adecuado para un número limitado de polímeros. El recubrimiento es más universal. Básicamente cubren la pieza con pintura u otro elemento para mejorar la calidad superficial.
3. Cómo crear un prototipo de plástico mediante moldeo por inyección rápida
El moldeo por inyección rápida de plástico es una variante de la tecnología de moldeo por inyección tradicional. La principal diferencia está en los detalles. Por ejemplo, los formularios rápidos tienen más conexiones. La cavidad del molde está conectada a la base. Por tanto, si necesitas cambiar el diseño, simplemente retira la cavidad y cámbiala sin cambiar otros elementos. Esto reduce la precisión pero aumenta la flexibilidad. Además, se utilizan aleaciones de aluminio en lugar de acero endurecido, que es adecuado para millones de iteraciones. Aunque son menos duraderos, su capacidad de fabricación es hasta cinco veces mejor. Todas las modificaciones permiten utilizar el moldeo por inyección de plástico incluso para prototipos. Sin embargo, es recomendable utilizarlo para trabajos de la más alta calidad, ya que el procedimiento sigue siendo bastante caro.
4. Cuando se utiliza mecanizado CNC para producir piezas de plástico.
Cuando se trata de componentes mecanizados de plástico y metal, muchos fabricantes de prototipos de plástico utilizan el mecanizado CNC para probar la forma, el ajuste y la función de las piezas de plástico debido a sus ventajas en el área de la creación de prototipos. Con la mejora en la selección de materiales de calidad de producción que aporta el mecanizado, en Wayken utilizamos prototipos CNC para producir prototipos de piezas de plástico y metal. Esto permite a su equipo de diseño simular con precisión la apariencia y función finales del producto, al mismo tiempo que refleja la validez del trabajo de ensamblaje y permite tiempo y espacio suficiente para modificar y optimizar el diseño.
El futuro de la tecnología de creación rápida de prototipos de plástico
La mayoría de los expertos suponen que la fabricación aditiva ocupará una cuota aún mayor del mercado de creación de prototipos en el futuro. Finalmente, es perfecto para este propósito ya que se realizan desarrollos adicionales para mejorar la velocidad de impresión y la calidad de las piezas. La porosidad también es un problema actual. Queda mucha investigación por hacer para abordar las deficiencias de la impresión 3D y es probable que la FA sea la opción perfecta para la creación de prototipos de plástico en la próxima década, a menos que se invente otro proceso innovador. Si desea obtener más información, puede encontrar nuestras opciones de procesamiento de plástico.
