Qual ​​é a melhor maneira de fazer um protótipo de metal?

Os protótipos de metal são importantes para empresas em muitos setores, do aeroespacial ao eletrônico, porque um protótipo de metal eficaz pode levar a um produto final melhor.

Este artigo discute a importância dos protótipos metálicos e analisa situações em que a prototipagem metálica é favorável à prototipagem plástica.

Também discute vários métodos eficazes para a criação de protótipos de metal:usinagem CNC, impressão 3D (fabricação aditiva), conformação de chapas metálicas, fundição e extrusão. O 3ERP tem a capacidade de combinar vários processos e oferecer a melhor solução para suas necessidades de protótipos metálicos.

O que é um protótipo de metal?

No mundo da manufatura, um protótipo é uma maquete ou rascunho de uma peça. Os protótipos são construídos muito antes do início da fabricação, permitindo que os projetistas testem e desenvolvam a peça.

Dependendo do processo de fabricação usado para prototipagem, os protótipos podem ser feitos de uma variedade de materiais.

Protótipos de metal são protótipos feitos usando uma técnica de fabricação de metal, como usinagem CNC, fundição ou conformação de chapas metálicas. Podem ser feitos de alumínio, aço ou qualquer outro material escolhido pela equipe de engenharia.

Embora o metal seja frequentemente usado para protótipos de pré-produção – protótipos avançados que imitam de perto a peça final – ele também pode ser usado para protótipos em estágio inicial.

O metal pode ser preferível por razões funcionais ou estéticas, ou ambas.

Por que fazer um protótipo de metal em vez de um protótipo de plástico?

Em algumas situações, os engenheiros podem criar protótipos de plástico para peças que eventualmente serão fabricadas em metal.

Isso pode acontecer por muitos motivos. Por um lado, muitos protótipos não têm função funcional ou mecânica, então não importa se eles possuem certas características como resistência, ductilidade e condutividade.

E se as características do material de um protótipo não forem importantes, faz sentido criar o protótipo usando um material barato e prontamente disponível. Em muitos casos, o plástico é a opção mais barata.

Mas alguns protótipos fazem possuem funções especiais.

Protótipos funcionais, protótipos híbridos e protótipos de pré-produção precisam desempenhar algum tipo de função, o que pode exigir características materiais particulares. O metal é muitas vezes o melhor fornecedor dessas características.

E mesmo protótipos não funcionais podem se beneficiar do metal. Protótipos parecidos, que são usados ​​para demonstrar um conceito, geralmente parecem melhores quando feitos de metal - especialmente se a peça também for produzida em massa em metal.

A prototipagem de metal pode, portanto, aumentar as chances de investimento inicial e sucesso comercial.

A construção de um protótipo de metal também traz importantes benefícios de custo a longo prazo.

Se a peça for eventualmente produzida em massa em metal, é relativamente fácil transformar um protótipo de metal em um produto acabado de metal. Por outro lado, um protótipo de plástico impresso em 3D não pode ser facilmente transformado em uma peça de produção de metal.

Benefícios dos protótipos de metal:

• Melhor desempenho mecânico/funcional
• Testes mais precisos
• Melhor estética
• Maior chance de interesse do investidor
• Mais fácil de passar para a produção

Qual ​​é o melhor método para fazer seus protótipos de metal?

Por causa de sua geometria, tolerância ou quantidade, alguns protótipos de metal podem atender apenas a um processo de fabricação, como usinagem CNC ou impressão 3D.

A maioria das peças, no entanto, pode ser feita usando uma variedade de métodos diferentes.

Nesse caso, precisamos descobrir qual método é o melhor – em termos de obter o melhor resultado mecânico, além de reduzir ao mínimo os custos e o tempo de fabricação. Aqui estão algumas breves introduções a algumas técnicas comuns para fazer protótipos de metal:

Protótipos de usinagem de metal

A usinagem CNC é um meio bastante acessível de criar protótipos de metal.

Uma máquina CNC usa instruções de computador para guiar uma ferramenta de corte de metal, que remove com precisão seções de material de um bloco de metal.

A usinagem é uma ferramenta útil de prototipagem porque os projetos CAD digitais podem ser facilmente alterados entre os protótipos, resultando em um fluxo de trabalho eficiente. Também é fácil fazer duplicatas ou distribuir o design para outras partes.

O processo também é compatível com uma variedade de metais – embora certos tipos de alumínio possam oferecer a melhor combinação de valor e usinabilidade.

Os protótipos usinados em CNC são bastante acessíveis porque não requerem ferramentas e, portanto, não têm quantidade mínima de pedido. No entanto, há algum desperdício de material devido à natureza subtrativa do processo.

Em termos de liberdade de design, as máquinas CNC de 4 e 5 eixos oferecem flexibilidade excepcional para criar peças complexas com recursos detalhados.

Prós:

Baixo custo,  Liberdade de design, Seleção de materiais

Contra:

Algum desperdício de material

Aqui estão alguns exemplos de protótipos de usinagem de metal que foram feitos pelo 3ERP. Isto é apenas para lhe dar uma ideia aproximada sobre os tipos de peças que são adequadas para usinagem CNC.

Protótipos de impressão 3D em metal

A impressão 3D é outra maneira bastante acessível de criar protótipos de metal, embora as máquinas de manufatura aditiva de metal sejam muito mais caras do que as impressoras 3D FDM, que imprimem apenas plásticos.

Protótipos de metal impressos em 3D podem ser feitos usando tecnologias AM, como fusão seletiva a laser (SLM) e sinterização direta a laser de metal (DMLS).

Assim como a usinagem CNC, a impressão 3D usa designs digitais como entrada, permitindo alterações rápidas no design.

Mas uma das maiores vantagens da impressão 3D em metal é a flexibilidade geométrica. Os protótipos impressos em metal 3D podem ter recursos muito complexos, incluindo seções internas complexas, pois são construídos camada por camada, não cortados de um bloco sólido.

Os protótipos de metal podem ter um acabamento superficial menos impressionante do que outras formas de protótipos de metal, embora bons tratamentos de acabamento de superfície possam mitigar esse problema.

Vários metais estão disponíveis na forma de pó AM, mas as opções são menos diversas do que as disponíveis para outros processos.

Prós:

Baixo custo, liberdade de design

Contra:

Resistência da peça, seleção de material

Devido aos rebaixos e canais internos, essas são peças típicas, você não tem opções melhores do que a impressão 3D.

Protótipos de chapa metálica

A fabricação de chapas metálicas é um grupo de processos relacionados ao corte, deformação e montagem de chapas metálicas. Ele é usado para fazer itens funcionais como suportes, gabinetes e peças industriais.

Para projetos de chapas metálicas, pode valer a pena criar um protótipo metálico funcional usando as mesmas técnicas de chapas metálicas que serão usadas durante a produção.

Os processos de conformação de chapas metálicas incluem corte a laser, puncionamento, dobra, fiação e soldagem.

Protótipos de chapa metálica são garantidos como fortes e de alta qualidade. No entanto, eles podem ser mais caros do que as alternativas se forem necessários vários processos de formação.

Um protótipo de um suporte de ângulo reto com furos, por exemplo, pode exigir três máquinas separadas:uma cortadora a laser, um freio e uma puncionadeira, enquanto um protótipo semelhante poderia ser feito usando apenas uma máquina CNC ou impressora 3D.

A fabricação de chapas metálicas pode ser particularmente útil se forem necessárias várias cópias do protótipo.

Prós:

Qualidade de produção, variedade de processos de fabricação

Contra:

Tempo necessário, liberdade de design limitada

Protótipos de fundição de metal

Fundição é o processo de derramar metal líquido em um molde para formar uma peça.

A fundição de metais geralmente não é considerada um processo de prototipagem, pois requer equipamentos especializados e a criação de um molde é um processo trabalhoso e caro. Portanto, não é economicamente viável criar um molde para apenas um ou dois protótipos.

Mas existem maneiras especiais de criar protótipos de metal por meio de fundição.

Com a fundição de investimento, por exemplo, podemos usar uma impressora 3D para criar um modelo de cera, e esse modelo pode ser usado para criar um molde acessível para a fundição de protótipos de metal.

Com a fundição sob pressão, podemos reduzir o custo do ferramental de várias maneiras. Um método é criar um molde simples e adicionar recursos finos depois fundição usando uma máquina CNC. (Este método funciona apenas em pequenas quantidades; a pós-usinagem de milhares de peças levaria muito tempo.)

Os protótipos de metal fundido são relativamente caros, mas o ferramental pode ser retido para a produção da ponte, o que pode acabar economizando dinheiro do cliente a longo prazo.

Prós:

Peças extremamente fortes, Qualidade de produção

Contra:

Requer ferramentas caras, equipamento especializado necessário

Protótipos de extrusão de metal

A extrusão de metal é outra técnica de usinagem que normalmente não é considerada um processo de prototipagem.

Durante o processo de extrusão, o material é forçado através de uma abertura moldada em uma matriz, produzindo uma peça alongada com seção transversal uniforme.

A maioria das empresas de extrusão lida apenas com pedidos de produção de alto volume, e protótipos únicos não valem o seu tempo.

No entanto, às vezes vale a pena usar extrusão de metal para prototipagem de metal, e o 3ERP é um dos poucos provedores de tais serviços.

A extrusão é realizada quase que exclusivamente em ligas de alumínio e é um processo adequado para peças simples como barras de metal, suportes e juntas.

O processo é adequado para protótipos de teste e pré-produção onde o protótipo de metal de extrusão imita de perto a peça final. Não é recomendado para peças que serão produzidas por qualquer outra técnica.

Prós:

Qualidade de produção

Contra:

Gama limitada de materiais



A 3ERP construiu uma forte cadeia de suprimentos para a maioria dos processos de fabricação e também temos a capacidade de combinar vários processos. Podemos, portanto, fornecer a melhor solução para seus protótipos metálicos. Entre em contato com a 3ERP hoje para um orçamento gratuito