Quando e Como Fabricar Protótipos Plásticos para Sucesso Ótimo do Produto

Em quase todas as instâncias de desenvolvimento de produto, não importa a indústria, a prototipagem é uma etapa necessária que determinará, em última análise, se seus esforços de produção serão bem-sucedidos ou não. O surgimento da prototipagem rápida tornou fácil e acessível iterar rapidamente um protótipo plástico. No entanto, existe uma gama de tecnologias de fabricação capazes de produzir um protótipo plástico, e saber qual usar otimizará todo o processo de desenvolvimento do produto.

Vamos ver como criar um protótipo plástico com impressão 3D, usinagem CNC, moldagem por injeção e fundição a vácuo. Embora cada uma ofereça 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 plástico.

Como Criar um Protótipo Plástico com Impressão 3D

A manufatura aditiva — mais conhecida como impressão 3D — é na verdade um termo guarda-chuva que abrange algumas tecnologias de fabricação diferentes. As três opções mais populares para produzir protótipos plásticos são Modelagem por Deposição Fundida (FDM), Estereolitografia (SLA) e Sinterização Seletiva a Laser (SLS).

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

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

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

Nylon é um material que pode ser usado tanto com impressão 3D FDM quanto 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 plástico com flexibilidade semelhante à borracha, TPE e TPU são ótimos materiais de impressão 3D para utilizar. As características semelhantes à borracha deste material são benéficas na produção de protótipos plásticos para equipamentos de proteção, capas de telefone e vários componentes industriais.

Outros materiais FDM incluem PETG, um termoplástico mais comumente usado para criar garrafas de água; e Policarbonato (PC), um material de grau industrial usado para produzir protótipos plásticos que serão usados em aplicações de engenharia e enfrentarão ambientes agressivos.

Em vez de usar filamento, a impressão 3D SLA utiliza materiais de resina plástica para criar protótipos plásticos. O processo apresenta um laser de alta potência que solidifica o modelo a partir de um tanque de resina. Este processo é amplamente usado para vários propósitos de prototipagem, especialmente nos espaços médico, odontológico e de bens de consumo.

Enquanto isso, com a tecnologia SLS, o material mais comumente usado é Nylon (PA 11 ou PA 12). Como esta técnica usa um laser de alta potência para sinterizar pó junto em um modelo 3D, tanto o material quanto a qualidade de impressão são superiores ao FDM. Protótipos plásticos criados via impressão 3D SLS são geralmente mais funcionais, têm resolução mais alta e podem ser mais flexíveis e duráveis que impressões FDM.

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

Bem, o melhor momento para usar 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 plástico e testar ou modificar o design. No entanto, se você precisa produzir um grande lote de protótipos plásticos, ou requer propriedades mecânicas superiores ao que a impressão 3D pode oferecer, provavelmente há uma técnica de fabricação rápida mais preferível para você.

Como Criar um Protótipo Plástico com Usinagem CNC

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

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

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

Existem algumas vantagens que a usinagem CNC possui sobre a tecnologia de impressão 3D, uma das quais é a qualidade mecânica e a gama disponível de materiais termoplásticos. Peças usinadas em CNC também conferem integridade estrutural aprimorada a peças plásticas, o que é essencial na criação de protótipos funcionais. Tipicamente, este método de produção é usado para criar protótipos plásticos que serão testados nas mesmas condições que peças moldadas por injeção.

Como Criar um Protótipo Plástico com Moldagem por Injeção

Embora a moldagem por injeção e ferramentaria rápida às vezes sejam usadas para produção em massa, também oferecem uma forma rápida e acessível de produzir protótipos plásticos. Após criar um molde metálico, a resina plástica é enviada para um barril aquecido, misturada e injetada com força no molde metálico. Este plástico é rapidamente resfriado em uma peça sólida, criando um protótipo plástico com acabamento superficial de alta qualidade e melhores propriedades mecânicas 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, o material ABS é ótimo para protótipos plásticos que requerem resistência a impacto, tenacidade e resistência ao calor. O PC moldado por injeção é completamente único da maioria dos outros termoplásticos, pois é capaz de sofrer deformação sem rachar ou quebrar, sendo mais adequado para produtos como lentes de óculos, dispositivos médicos e componentes automotivos.

Com moldagem por injeção, o Nylon é usado para produzir protótipos plásticos que promovem estabilidade e resistência a fatores ambientais como abrasão e produtos químicos. Por outro lado, o 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 a 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 moldagem por injeção para criar um protótipo plástico?

A moldagem por injeção continua sendo o método mais popular para produção em larga escala e prototipagem, sendo amplamente usada em muitas indústrias, incluindo eletrônicos de consumo, eletrodomésticos, dispositivos médicos, automotivo e aeroespacial.

Como Criar um Protótipo Plástico com Fundição a Vácuo

A fundição a vácuo é outra ferramenta de fabricação que pode ser utilizada para produzir protótipos plásticos. Esta técnica distinta é realizada em um processo de três etapas, começando com a produção do seu design 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 a materiais, a fundição a vácuo é compatível com uma gama de materiais que variam de opacos a transparentes, bem como muitas cores.

Cada molde pode produzir cerca de 25 protótipos, e o tempo de resposta médio é de duas semanas. No geral, é uma forma rápida de concretizar seu design em um protótipo plástico, aproximando o processo de desenvolvimento da produção em massa.

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

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

Conclusão

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