Como e quando fabricar protótipos de plástico

Em quase todas as instâncias de desenvolvimento de produtos, independentemente do setor, a prototipagem é um estágio necessário que determinará se seus esforços de produção serão bem-sucedidos ou não. A ascensão da prototipagem rápida tornou fácil e acessível iterar rapidamente um protótipo de plástico. No entanto, há uma gama de tecnologias de fabricação que são capazes de produzir um protótipo de plástico, e saber qual usar otimizará todo o processo de desenvolvimento do produto.

Vamos dar uma olhada em como criar um protótipo de plástico com impressão 3D, usinagem CNC, moldagem por injeção e fundição a vácuo. Embora cada um forneça seus próprios benefícios, conhecer o funcionamento interno da tecnologia, materiais compatíveis e aplicações comuns ajudará você a decidir qual técnica de fabricação rápida é mais adequada para seu protótipo de plástico.

Como criar um protótipo de plástico com impressão 3D

A manufatura aditiva – mais comumente conhecida como impressão 3D – é na verdade um termo geral que engloba várias tecnologias de fabricação diferentes. As três opções mais populares para a produção de protótipos de plástico são Modelagem de Deposição Fundida (FDM), Estereolitografia (SLA) e Sinterização seletiva a laser (SLS) .

A impressão 3D FDM usa um processo de extrusão para depositar o material plástico camada por camada até que um objeto seja criado. Esta é a forma mais utilizada de impressão 3D e quase exclusivamente empregada pela comunidade de fabricantes e consumidores. As impressoras 3D FDM de nível industrial podem ser usadas para fabricar protótipos de plástico em alta resolução e resistência, dependendo do material usado.

Se você deseja criar um protótipo colorido que não servirá muito a um propósito mecânico, PLA (Ácido Polilático) é um material excepcionalmente diversificado e acessível. Ele pode até ser fundido com compostos de madeira e metal para evocar filamentos exóticos e também emendado com materiais mecanicamente superiores, como fibra de carbono, para melhorar a funcionalidade.

Mas no estágio industrial, a maioria dos outros materiais de impressão 3D tendem a oferecer mais funcionalidade do que o PLA. Por exemplo, ABS é um material antigo usado para criar protótipos de plástico e é ideal para protótipos funcionais que sofrerão uma quantidade razoável de impacto, desgaste ou altas temperaturas. Este material é amplamente utilizado nas indústrias automotiva e aeroespacial, e também é adequado para eletrônicos, bens de consumo e muito mais.

Nilon é um material que pode ser usado com impressão 3D FDM e SLS e é conhecido por ser resistente e flexível. É perfeito para protótipos funcionais, bem como engrenagens e ferramentas. Quando você precisa de um protótipo de plástico com flexibilidade semelhante à borracha, o TPE e o TPU são ótimos materiais de impressão 3D para utilizar. As características de borracha deste material são benéficas na produção de protótipos de plástico para equipamentos de proteção, capas de telefone e vários componentes industriais.

Outros materiais FDM incluem PETG , um termoplástico que é mais comumente usado para criar garrafas de água; e Policarbonato (PC) , que é um material de nível industrial usado para produzir protótipos de plástico que serão usados ​​para aplicações de engenharia e enfrentarão ambientes hostis.

Em vez de usar filamento, a impressão 3D SLA utiliza materiais de resina plástica para criar protótipos de plástico. O processo conta com um laser de alta potência que solidifica o modelo a partir de uma cuba de resina. Este processo é amplamente utilizado para vários propósitos de prototipagem, especialmente dentro do espaço médico, odontológico e de bens de consumo.

Enquanto isso, com a tecnologia SLS, o material mais utilizado é o Nylon (PA 11 ou PA 12) . Como essa técnica usa um laser de alta potência para sinterizar o pó em um modelo 3D, tanto o material quanto a qualidade de impressão são superiores ao FDM. Os protótipos de plástico criados via impressão 3D SLS são geralmente mais funcionais, têm uma resolução mais alta e podem ser mais flexíveis e duráveis ​​do que as impressões FDM.

Quando você deve usar a impressão 3D para criar um protótipo de plástico?

Bem, o melhor momento para usar a impressão 3D para suas necessidades de prototipagem é quando você tem um pequeno volume que precisa ser produzido o mais rápido possível. A manufatura aditiva ajuda designers e engenheiros a reduzir o tempo de desenvolvimento do produto, pois eles podem iterar rapidamente seu protótipo de plástico e testar ou modificar o projeto. No entanto, se você precisar produzir um grande lote de protótipos de plástico ou exigir propriedades mecânicas superiores às que a impressão 3D pode oferecer, provavelmente há uma técnica de fabricação rápida mais preferível para você.

Como criar um protótipo de plástico com usinagem CNC

Outra opção rápida e viável para a criação de protótipos funcionais de plástico é com fresagem CNC. Essa tecnologia usa uma variedade de ferramentas de tamanhos diferentes para esculpir um modelo 3D a partir de um bloco sólido de material. Em comparação com a impressão 3D, a usinagem CNC oferece mais potencial para roscas e rebaixos, tolerâncias apertadas, limitações de tamanho reduzidas e mais acabamentos de superfície. Dependendo da complexidade do modelo de protótipo de plástico e do serviço de fabricação utilizado, a fresagem CNC também pode fornecer tempos de resposta extremamente rápidos. Saiba mais sobre protótipos de usinagem de plástico.

Embora a produção de ferramentas de moldagem por injeção para um pequeno volume de protótipos de plástico seja geralmente muito cara, a usinagem CNC permite testar a forma, o ajuste e a função de peças moldadas por injeção sem ter que produzir ferramentas para moldes de injeção. Existe uma vasta gama de plásticos que a 3ERP oferece através do nosso serviço de usinagem CNC, incluindo ABS, PC, PP, POM, PMMA (Acrílico), HDPE, Teflon, PEEK e muitos outros. Para saber qual tipo de material é ideal para o seu protótipo plástico, você pode entrar em contato com nossa equipe de especialistas para mais informações.

Quando você deve usar a usinagem CNC para criar um protótipo de plástico?

Há um punhado de vantagens que a usinagem CNC possui sobre a tecnologia de impressão 3D, uma das quais é a qualidade mecânica e a variedade disponível de materiais termoplásticos. As peças usinadas em CNC também conferem integridade estrutural aprimorada às peças plásticas, o que é essencial na criação de protótipos funcionais. Normalmente, esse método de produção é usado para criar protótipos de plástico que serão testados nas mesmas condições das peças moldadas por injeção.

Como criar um protótipo de plástico com moldagem por injeção

Embora a moldagem por injeção e o ferramental rápido sejam algumas vezes usados ​​para produção em massa, também oferecem uma maneira rápida e acessível de produzir protótipos de plástico. Depois de criar uma matriz de metal, a resina plástica é enviada para um barril aquecido, misturada e injetada com força em uma matriz de metal. Esse plástico é resfriado rapidamente em uma parte sólida, formando um protótipo de plástico com acabamento superficial de alta qualidade e propriedades mecânicas melhores do que a impressão 3D, por exemplo.

Alguns dos plásticos mais populares usados ​​para moldagem por injeção também são utilizados em impressão 3D e usinagem CNC. Estes incluem ABS, PC, Nylon, HIPS, PP, bem como Polietileno.

Assim como descrevemos com a impressão 3D, ABS O material é ótimo para protótipos de plástico que exigem resistência ao impacto, tenacidade e resistência ao calor. PC moldado por injeção é completamente único da maioria dos outros termoplásticos, pois é capaz de sofrer deformação sem rachar ou quebrar, e é mais adequado para produtos como lentes de óculos, dispositivos médicos e componentes automotivos.

Com moldagem por injeção, Nylon é usado para produzir protótipos de plástico que promovem estabilidade e resistência a fatores ambientais como abrasão e produtos químicos. Por outro lado, polietileno , que vem na forma de HDPE ou LDPE, oferece uma ampla gama de propriedades mecânicas distintas, incluindo altos níveis de ductilidade, resistência à tração e resistência ao impacto e absorção de umidade.

Para saber mais sobre os materiais plásticos que a 3ERP oferece para moldagem por injeção, entre em contato com nossa equipe de especialistas!

Quando você deve usar a moldagem por injeção para criar um protótipo de plástico?

A moldagem por injeção continua sendo o método mais popular para produção e prototipagem em grande escala e é amplamente utilizada em muitos setores, incluindo eletrônicos de consumo, eletrodomésticos, dispositivos médicos, automotivo e aeroespacial.

Como criar um protótipo de plástico com fundição a vácuo

A fundição a vácuo é outra ferramenta de fabricação que pode ser utilizada para produzir protótipos de plástico. Essa técnica distinta é realizada em um processo de três etapas, começando com a produção do seu projeto CAD em um modelo mestre, que pode ser feito com impressão 3D ou usinagem CNC. Uma vez que o molde mestre está completo, moldes de fundição à base de silicone são desenvolvidos e preenchidos com resinas de fundição na cavidade do molde. Quanto aos materiais, a fundição a vácuo é compatível com uma variedade de materiais que variam de opacos a transparentes, além de muitas cores.

Cada molde pode produzir cerca de 25 protótipos e o tempo médio de entrega é de duas semanas. Em suma, é uma maneira rápida de atualizar seu design em um protótipo de plástico, aproximando o processo de desenvolvimento da produção em massa.

Quando você deve usar a fundição a vácuo para criar um protótipo de plástico?

Para a produção de protótipos de plástico, a fundição a vácuo é geralmente usada para pequenas produções, especialmente para objetos como carcaças ou caixas. Essa técnica também é utilizada para modelos visuais ou protótipos que não servem muito a um propósito mecânico. Na 3ERP, oferecemos uma ampla gama de materiais plásticos para fundição a vácuo.

Conclusão

Em suma, encontrar a tecnologia e o material de fabricação corretos é extremamente importante para o sucesso do seu protótipo de plástico. Nossa equipe da 3ERP está mais do que feliz em ajudá-lo a encontrar o processo certo para você, então entre em contato conosco hoje para saber mais sobre nossos serviços de fabricação rápida.