Modelos conceituais – a etapa mais fundamental do conceito ao protótipo

Modelos conceptuales: el paso más fundamental del concepto al prototipo

Prototipo conceptual1

¿Qué es un modelo conceptual?

El modelo conceptual es una herramienta valiosa para comunicar ideas a los usuarios. Un prototipo de concepto físico creado mediante la creación rápida de prototipos puede proporcionar información eficaz sobre la capacidad de fabricación del diseño y puede personalizarse para satisfacer los requisitos específicos del cliente. Por tanto, el modelado conceptual ayuda a reducir el tiempo de producción en las primeras etapas del proceso de diseño. Los productos en cuestión pueden cumplir los plazos, desarrollarse más rápidamente y ponerse en funcionamiento lo antes posible.

Dado que todos los prototipos se fabrican utilizando tecnologías de creación rápida de prototipos, no es necesario desarrollar costosas herramientas de desarrollo de prototipos. Esto reduce significativamente los costes de producción y permite integrar proyectos de forma rápida y sencilla. Proporciona una forma de bajo riesgo de descubrir errores de diseño y realizar cambios, y proporciona modelos precisos que se pueden utilizar en herramientas de producción.

Los modelos conceptuales juegan un papel importante durante todo el ciclo de vida del desarrollo del sistema. La Figura 1-1 a continuación muestra el papel del modelo conceptual en un escenario típico de desarrollo de sistemas. Por supuesto, si el modelo conceptual no está completamente desarrollado, es posible que la ejecución de los atributos subyacentes del sistema no se implemente correctamente, lo que provocará que el problema persista en el futuro. Estos errores ocurren en la industria. La importancia de los modelos conceptuales queda clara cuando dichas fallas del sistema se mitigan mediante el desarrollo de sistemas y la adherencia a técnicas de desarrollo probadas.

Prototipo conceptual

¿Cómo se implementa un modelo conceptual?

(1) SLA (máquina de estereolitografía)

SLA se basa en el principio de fotopolimerización de resina fotosensible líquida. El material líquido puede sufrir una fotopolimerización rápida bajo irradiación con luz ultravioleta de longitud de onda e intensidad específicas. El peso molecular aumenta bruscamente y el material cambia de líquido a sólido.

La Figura 2-1 muestra el principio de funcionamiento del SLA. El recipiente de líquido está lleno de resina fotopolímera líquida. Bajo la influencia del espejo deflector, el rayo láser puede escanear la superficie del líquido. La pista de escaneo y la presencia o ausencia de luz están controladas por la computadora. Cuando se alcanza el punto de luz, el líquido se solidifica. Al comienzo del tiempo de formación, la plataforma de trabajo se encuentra a cierta profundidad por debajo del nivel del líquido, y el punto enfocado se escanea punto por punto en la superficie del líquido de acuerdo con las instrucciones de la computadora, que se solidifica punto por punto. Cuando se completa una capa de escaneo, el área no irradiada sigue siendo resina líquida. Luego, la plataforma elevadora baja la plataforma a una altura y la capa formada se cubre con una capa de resina. El raspador raspa la superficie líquida de la resina de mayor viscosidad y luego barre la siguiente capa, y la capa recién curada es sólida. Se pega el fondo a la capa anterior y se repite esto hasta realizar toda la pieza y obtener un modelo tridimensional sólido.

sla2-1sla2-2

2:1 2:2

(2) SLS (Sinterización selectiva por láser)

SLS fue desarrollado en 1989 por CR Dechard de la Universidad de Texas en Austin. El proceso SLS se forma a partir de un material en polvo. El material en polvo se distribuye uniformemente sobre la superficie superior de la pieza moldeada. Se utiliza un láser CO 2 A de alta resistencia para escanear la sección transversal de la pieza en la capa recién aplicada, y el material en polvo se sinteriza bajo irradiación láser de alta intensidad para obtener lo siguiente. La sección sinterizada de la pieza nueva se une a la pieza formada subyacente. Después de sinterizar una sección de la sección, se aplica una nueva capa de material en polvo y la sección inferior se sinteriza selectivamente, como se muestra en la Figura 2-2. Una vez completada la sinterización, se elimina el exceso de polvo y luego se pule, se seca, etc.

El proceso SLS se caracteriza por una amplia variedad de materiales, no sólo para la producción de piezas de plástico, sino también para la producción de cerámica, cera y otros materiales, principalmente para la producción de piezas metálicas. El proceso SLS no requiere ningún soporte, ya que no se utiliza polvo sinterizado como soporte.

(3) mecanizado CNC

CNC significa Control Numérico por Computadora y existe desde principios de la década de 1970. Anteriormente se llamaba NC para control digital. Si bien la mayoría de las personas nunca han escuchado la palabra, si trabaja en la industria manufacturera, probablemente haya estado trabajando con CNC durante mucho tiempo.

Como ya habrás intuido, todas las operaciones que el operador necesita realizar en una máquina tradicional se pueden programar con una máquina CNC. Una vez que el código CNC está en funcionamiento, es fácil mantener una máquina CNC en funcionamiento. De hecho, muchas máquinas CNC pueden funcionar sin supervisión durante todo el ciclo de mecanizado, lo que permite al operador realizar otras tareas. Esto proporciona a los usuarios de CNC varios beneficios asociados, incluida la reducción de la fatiga del operador, menos errores causados ​​por errores humanos y tiempos de mecanizado consistentes y predecibles para cada pieza de trabajo.

Debido a que la máquina opera bajo el control del programa, el nivel de habilidad requerido de los operadores de CNC (en términos de prácticas básicas de mecanizado) es menor en comparación con los maquinistas que utilizan máquinas herramienta tradicionales para producir piezas. Al mismo tiempo, las máquinas CNC son flexibles. Debido a que estas máquinas operan desde un programa, ejecutar múltiples artefactos es casi tan fácil como cargar otro programa. Una vez que el programa ha sido verificado y ejecutado mediante una ejecución de producción, puede invocar fácilmente la siguiente ejecución. Esto trae grandes beneficios para conversiones rápidas.

La tecnología CNC es superior a SLA y SLS en términos de precisión. Las máquinas CNC actuales tienen especificaciones de precisión y repetibilidad casi increíbles. Esto significa que una vez validado el programa, se pueden producir dos, diez o mil artefactos idénticos con facilidad y precisión.

Propósito de los modelos conceptuales

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