Un prototipo es un modelo físico o muestra creado para verificar un nuevo diseño, concepto o proceso en una etapa temprana. Los prototipos se utilizan en una variedad de industrias, incluidas la automotriz, aeroespacial, tecnología médica, electrónica y arquitectura.
No se puede subestimar el papel que desempeñan los prototipos metálicos en nuestra sociedad. Son tan importantes que cada producto que utilizamos a diario comienza con ellos. Porque el proceso de creación de prototipos es el paso entre evaluar y finalizar una nueva idea.
¿Qué es un prototipo de metal?
Un prototipo de metal es un objeto utilizado como muestra o modelo de un nuevo producto. La creación de prototipos permite a los fabricantes y diseñadores transformar una idea o concepto en un objeto físico. Luego, el objeto se puede utilizar para pruebas, demostraciones o trabajos de diseño adicionales como parte del proceso de desarrollo del producto.
Se puede fabricar un prototipo de metal utilizando una variedad de métodos, incluida la impresión 3D, el mecanizado CNC, la fundición, la creación de prototipos de chapa, etc. Estos prototipos se pueden fabricar con muchos materiales diferentes, pero los más habituales son el aluminio, el acero al carbono, la chapa, el latón, el cobre y el bronce.
Aplicación y función de los prototipos metálicos.
1. Los prototipos metálicos se utilizan en una variedad de industrias fabricadas con diferentes materiales metálicos. Se pueden utilizar en la industria de la construcción para construir modelos de nuevos edificios o puentes, o en el sector del automóvil para probar coches o camiones.
2. En los procesos de fabricación, el metal líquido también se utiliza para crear prototipos o modelos de prueba de nuevas herramientas, sujetadores, dispositivos electrónicos o artículos para el hogar.
3. Los fabricantes pueden utilizar el proceso de creación de prototipos para probar y perfeccionar nuevas herramientas antes de comenzar la fabricación a gran escala. Un prototipo de metal puede adoptar muchas formas diferentes según los objetivos del desarrollador. Puede servir simplemente como una representación física del objeto planificado, sin ninguna funcionalidad real.
Algunos modelos prototipo pueden tener funcionalidad completa y realizar exactamente las mismas tareas o acciones que el objeto propuesto. Por ejemplo, un prototipo metálico para un nuevo dispositivo portátil puede consistir únicamente en una carcasa hueca a partir de la cual se pueden fabricar prototipos detallados.
4. Los prototipos metálicos ofrecen muchas ventajas para fabricantes y diseñadores. Se pueden utilizar para probar diseños o funciones para que el fabricante pueda mejorar el producto antes de que comience la producción. También se pueden utilizar para atraer inversores o compradores potenciales a un nuevo producto.
¿Por qué elegir la fabricación de prototipos metálicos?
Después de decidirme a hacer un prototipo rápido, surge otra pregunta: ¿debería hacer un prototipo de metal o de plástico? En comparación con el plástico, el proceso rápido de creación de prototipos en metal ofrece algunas ventajas competitivas. Para conocer los beneficios, echemos un vistazo a los siguientes puntos:
1. Excelente fuerza
Las aleaciones de acero inoxidable, aluminio, titanio y magnesio tienen excelentes propiedades, una de las cuales es su resistencia y durabilidad.
Si la pieza que se está diseñando está expuesta a condiciones extremas, como calor y viento intensos, y tiene que soportar pesos elevados, esta es la solución perfecta, ya que la mayoría de las piezas de plástico simplemente no son tan resistentes ni duraderas.
2. Increíble relación calidad-precio
Intuitivamente, podríamos pensar que el plástico es más barato que el metal, lo cual es cierto hasta cierto punto. Sin embargo, los componentes de plástico se desgastan más rápidamente y deben sustituirse antes.
Otra razón por la que es más económico fabricar la pieza de metal en lugar de plástico es su estructura única. Por tanto, en algunos casos el prototipo metálico resulta más prometedor y competitivo que el de plástico.
3. Superficie metálica
Si quieres una superficie metálica, lisa y brillante, esta es sin duda la elección correcta. Además, los prototipos de metal se pueden anodizar para proporcionar un acabado resistente a la corrosión, mientras que los prototipos de plástico solo se pueden pintar. Esto también hace que los prototipos metálicos sean únicos.
4. Aplicaciones versátiles
El propio material metálico ofrece más libertad de diseño y puede utilizarse en muchos ámbitos. Tanto en la fase de prototipo como de producción, el metal es preferible por razones funcionales y estéticas.
4 métodos para hacer tus prototipos en metal
Existen diferentes métodos para crear prototipos de metal y, al igual que cada moneda tiene dos caras, diferentes métodos tienen diferentes ventajas y desventajas. En la creación rápida de prototipos de metal, estas tecnologías incluyen el mecanizado CNC, la impresión 3D de metal, la fabricación de chapa, la fundición de metales y otros procesos. Veamos ahora las ventajas y desventajas de cada procedimiento.
1. Mecanizado CNC de prototipos metálicos.
El mecanizado CNC (mecanizado de control numérico por computadora) se refiere a un proceso de fabricación asistido por computadora que utiliza técnicas de software preprogramadas comunes para controlar todo el movimiento del equipo de producción.
Los materiales adecuados para el mecanizado de metales CNC incluyen aleaciones de aluminio, cobre, acero (especialmente acero inoxidable), aleaciones de titanio, aleaciones de zinc y aleaciones de magnesio. Aunque es un proceso de fabricación popular, algunos aún desconocen sus ventajas y desventajas.
Algunas máquinas CNC sólo funcionan en los planos X e Y, mientras que otras trabajan en tres dimensiones (planos X, Y, Z). Normalmente en un taller CNC encontrarás máquinas de 3, 4, 3+2 y 5 ejes como la mejor solución.
Ventajas principales:
Sin cantidad mínima : dado que no se requiere molde para el mecanizado CNC, no existe una cantidad mínima de pedido. Por lo tanto, los precios unitarios de 10 piezas y 30 piezas son muy cercanos entre sí. Si desea producir componentes metálicos en pequeñas cantidades, el mecanizado CNC es la opción perfecta para usted.
Más opciones de materiales : como se mencionó anteriormente, existe una amplia variedad de bloques de metal para elegir. Sin embargo, el aluminio, el acero y el cobre son los más elegidos porque ofrecen excelentes propiedades mecánicas y térmicas.
Alta precisión : las industrias médica, aeroespacial y de robótica suelen ser de alta tecnología y los componentes utilizados allí deben ser muy precisos. Pueden ser complicados, muy precisos y robustos.
Desventajas:
Costos unitarios más altos : aunque las máquinas CNC pueden producir productos de alta precisión, esto puede llevar mucho tiempo en proyectos complejos. A diferencia de la fundición o la impresión, es caro si la cantidad es grande. En estos casos no se recomienda el mecanizado CNC si no existen requisitos de superficie y precisión.
Desperdicio de material : es un proceso de fabricación sustractivo para la producción en masa, lo que significa que se elimina parte del material de los bloques de metal, por lo que el desperdicio de material es inevitable.
2. Prototipos metálicos para impresión 3D
La impresión 3D en metal, también conocida como fabricación aditiva, es una tecnología para construir objetos físicos mediante la impresión de capas de materiales adhesivos, como polvo metálico o polvo plástico, a partir de archivos de modelos digitales.
La impresión 3D se considera una nueva estrella en la industria manufacturera y actúa como una tecnología adicional o alternativa. Ha experimentado un rápido crecimiento en los últimos años. Generalmente es adecuado para piezas individuales ligeras y complejas con una vida útil corta.
Ventajas principales:
Libertad de diseño : los huecos y las estructuras internas son difíciles de mecanizar con CNC, por lo que la impresión 3D es el único método para producir características muy complejas. Permite a los diseñadores e ingenieros crear un prototipo físico sin limitaciones de diseño.
Tiempo de respuesta rápido – Además de la libertad de diseño, la impresión 3D ofrece otra ventaja: la producción de un prototipo metálico en poco tiempo. Es adecuado cuando se requiere un tiempo de producción corto, especialmente para proyectos de diseño.
Desventajas:
Textura de superficie rugosa : en comparación con las piezas mecanizadas por CNC, los prototipos de metal impresos en 3D son menos estables y tienen un acabado superficial más rugoso. Puedes sentir la sensación áspera y ver la superficie irregular.
Eficiencia de bajo costo : aunque los productos de plástico impresos en 3D son bastante comunes hoy en día, la impresión 3D de metal no es tan común porque el polvo metálico utilizado para la impresión es costoso. Esto contradice el modelo de negocio en el que el beneficio es lo más importante.
3. Prototipos de metal fundido a presión
Es un proceso para formar piezas fundidas de metal rígido. El metal fundido se vierte en un molde. A medida que el metal y el molde se enfrían, la pieza metálica se retira del molde y se transfiere a la siguiente ronda.
Este proceso se ha utilizado durante miles de años y su popularidad sigue creciendo. La fundición de precisión es un método económico para producir grandes cantidades de formas y diseños complejos.
Gracias a los avances tecnológicos, ahora es posible producir moldes mediante impresión 3D o mecanizarlos mediante una máquina CNC. Esto permite producir prototipos de forma más económica y rápida.
Ventajas principales:
Calidad de producción : a veces nuestros clientes nos contactan para solicitar un prototipo de metal, pero solicitan una fundición de metal cuando pasan a la producción en masa. Por tanto, si los productos finales se fabrican mediante el proceso de fundición, los prototipos garantizan la calidad de producción. Obtienes algo funcional y sólido que vale el precio.
altura y peso : si desea construir un prototipo de metal de 20 pies, la única opción es la fundición. Es muy grande, por lo que probablemente no se pueda fabricar mediante CNC o impresión 3D. El tamaño y el peso no se limitan al lanzamiento. Esto se puede utilizar para fabricar cualquier cosa, desde un pequeño dispositivo de escritorio hasta un tanque desalinizador de fábrica.
Desventajas:
Altos costos de molde : aunque el molde se puede guardar para uso futuro, el costo del molde es demasiado alto para proyectos de creación de prototipos de metal de bajo volumen. Es más una técnica de producción en masa.
Acabado de superficie rugosa : los prototipos de metal fundido tienen una superficie relativamente rugosa, por lo que se deben tener en cuenta mayores tolerancias. Esto no es adecuado para prototipos con superficies a juego.
4. Prototipos de chapa metálica
El procesamiento de chapa es otro método para producir prototipos. La creación de prototipos de chapa implica colocar chapa de espesor estándar (generalmente delgada) sobre una mesa donde una cortadora láser utiliza un programa para crear patrones.
A continuación se llevan a cabo distintos procesos de conformación, como prensado, doblado, punzonado y soldadura, según los requisitos geométricos. El prototipo de chapa es adecuado para cerramientos, paneles y estructuras estructurales.
Ventajas principales:
Rentable : debido al corto tiempo de entrega, la creación de prototipos de chapa es un proceso de mecanizado que proporciona piezas de alta calidad.
Intercambiable: una de las mayores ventajas de la chapa es la posibilidad de reemplazarla. Si se utilizan varios componentes para el montaje, las piezas individuales se pueden quitar y reemplazar por otras nuevas. Esto ahorra costes, especialmente cuando son necesarios cambios o ajustes.
Calidad de producción : debido a que la creación de prototipos es un paso entre el diseño y el producto final, la calidad de producción es importante para probar el producto y los prototipos de chapa generalmente tienen la calidad de los productos finales.
Desventajas:
Libertad de diseño limitada : a diferencia de la impresión CNC o 3D, la creación de prototipos de chapa no ofrece tanta libertad de diseño.
Mayor tolerancia dimensional : en comparación con otros procesos de mecanizado de metales, estas estrictas tolerancias dimensionales no se pueden lograr con la creación de prototipos de chapa.
En resumen, si necesita un tiempo de respuesta rápido y un coste bajo, la impresión 3D es la mejor opción. Sin embargo, si necesita un alto nivel de precisión o una geometría compleja, el mecanizado CNC es la mejor opción. La fundición de metales y la creación de prototipos de chapa metálica son buenas opciones para piezas grandes o complejas. Independientemente del método que elija, asegúrese de trabajar con un creador de prototipos calificado para obtener los mejores resultados.
Seis consideraciones importantes para la creación rápida de prototipos metálicos
1. Propiedades del material : al crear prototipos con metal, es importante tener en cuenta las propiedades mecánicas y físicas del material. Los diferentes metales tienen diferentes resistencias y densidades.
Los materiales metálicos para la creación rápida de prototipos se pueden fabricar mediante el uso de máquinas CNC, sinterización directa por láser de metal, corte por láser o piezas impresas para un diseño perfecto.
2. Maquinabilidad : La maquinabilidad de un metal se refiere a su capacidad para ser cortado o moldeado utilizando máquinas herramienta. Algunos metales son más fáciles de mecanizar que otros, lo que significa que es más fácil darles la forma deseada.
3. Fabricación de herramientas : Para hacer un prototipo de metal, se necesitan herramientas especiales. Estas herramientas pueden ser costosas y no estar fácilmente disponibles. Es importante considerar si el costo y la disponibilidad de herramientas serán un problema antes de seleccionar un metal para el prototipo.
4. Acabado superficial : El acabado superficial de las piezas metálicas puede ser una consideración importante durante la creación de prototipos. Algunos metales tienen una superficie más rugosa que otros, lo que puede afectar la apariencia y función del prototipo.
5. Costo : La forma y naturaleza del proceso sustractivo o aditivo de un prototipo determinan su tiempo de entrega; Los proyectos complejos requieren más tiempo. El costo de crear prototipos con metal puede ser significativo, especialmente si se requieren herramientas especiales. Es importante considerar los costos de material y fabricación antes de elegir un metal para la creación rápida de prototipos.
6. Volumen y presupuesto : El volumen de producción en masa se puede personalizar según su presupuesto y el método adecuado mencionado anteriormente.
Titulación Universitaria
En definitiva, los prototipos metálicos son un paso importante en el proceso de desarrollo de productos. Le permiten probar su diseño y realizar los cambios necesarios antes de continuar con la fabricación.
Además, puede ahorrar tiempo y dinero identificando posibles problemas a tiempo. Comprender los beneficios de los prototipos metálicos puede ayudarle a garantizar que el proceso de desarrollo de su producto sea lo más eficiente posible.
Con equipos modernos y un equipo de profesionales altamente calificados, WaKen se especializa en la creación rápida de prototipos de plástico y metal. Desde CNC de tolerancia estricta y superficies personalizadas hasta impresión 3D con geometrías complejas y herramientas rápidas y rentables, podemos ayudarle a aumentar la agilidad en cada etapa del ciclo de vida del producto. ¡Contáctenos hoy para obtener más consejos sobre sus proyectos!
