Protótipo de metal:explorando quatro métodos de prototipagem rápida de metal

Um protótipo é um modelo físico ou uma amostra que é feita para verificar um novo projeto, conceito ou processo em um estágio inicial. É amplamente utilizado em uma variedade de indústrias, incluindo automotiva, aeroespacial, dispositivos médicos, eletrônica e arquitetura.

Os protótipos de metal nunca recebem crédito suficiente por seus papéis em nossa sociedade. Eles são tão cruciais que todos os produtos que usamos em nossa vida diária começam com eles. Porque o processo de prototipagem é a etapa entre a avaliação e a finalização de uma nova ideia.

O que é um protótipo de metal?

Um protótipo de metal é um objeto usado como amostra ou modelo de um novo produto. O protótipo permite que fabricantes e designers transformem uma ideia ou conceito em um objeto físico. O item pode então ser usado como parte do processo de desenvolvimento do produto para teste, demonstração ou trabalho de design adicional.

Um protótipo de metal pode ser feito usando uma variedade de métodos, incluindo impressão 3D, usinagem CNC, fundição, prototipagem de chapas metálicas e etc. Embora esses protótipos possam ser feitos de diversos materiais, alumínio, aço carbono, chapas metálicas, latão, cobre, e bronze são os mais utilizados.

A aplicação e função dos protótipos de metal

1. Os protótipos de metal são usados ​​em uma ampla variedade de indústrias de diferentes materiais metálicos. Eles podem ser usados ​​na indústria da construção para construir modelos de novos edifícios ou pontes, ou no campo automotivo para amostrar carros ou caminhões.

2. Os processos de fabricação também usam metal líquido para criar protótipos ou modelos de teste de novas ferramentas, fixadores, dispositivos eletrônicos ou utensílios domésticos.

3. Os fabricantes podem usar o processo de prototipagem para testar e refinar novas ferramentas antes do início da fabricação e fabricação em grande escala. Um protótipo de metal pode assumir muitas formas diferentes, dependendo dos objetivos do desenvolvedor. Ele pode simplesmente atuar como uma representação física do objeto proposto, sem funcionalidade real.

Alguns modelos de protótipos podem ter funcionalidade completa e podem executar exatamente as mesmas tarefas ou ações que o objeto proposto. Por exemplo, um protótipo de metal para um novo equipamento portátil pode consistir apenas em um invólucro oco que pode ser usado para fazer protótipos detalhados.

4. Os protótipos de metais oferecem muitas vantagens para fabricantes e designers. Eles podem ser usados ​​para testar projetos ou recursos para que o fabricante possa melhorar o produto antes de iniciar a produção. Eles também podem ser usados ​​para animar investidores ou potenciais compradores com um novo produto.

Por que escolher fazer protótipos de metal?

Depois de decidir fazer um protótipo rápido, outra pergunta surgirá:devo fazer um protótipo de metal ou de plástico? Comparado ao plástico, a prototipagem rápida de metal mostra algumas vantagens competitivas. Para conhecer as vantagens, vamos dar uma olhada abaixo:

1. Excelente força

As ligas de aço inoxidável, alumínio, titânio e magnésio possuem algumas propriedades notáveis, uma das quais é sua resistência e durabilidade.

Se a peça projetada for exposta a condições extremas, como calor intenso, vento e ter que suportar pesos pesados, é uma solução perfeita porque a maioria das peças de plástico não é tão forte e durável.

2. Custo-benefício incrível

Intuitivamente, podemos pensar que o plástico é mais barato que o metal, o que, até certo ponto, está correto. No entanto, os componentes de plástico são mais fáceis de desgastar e devem ser substituídos mais cedo.

Outro motivo que torna mais econômico ter a peça feita em metal em vez de plástico é a estrutura exclusiva. Portanto, o protótipo de metal é mais potencial e competitivo em relação ao plástico em alguns casos.

3. Superfície metálica

Se você está procurando um acabamento de superfície metálico, liso e brilhante, é definitivamente o caminho a percorrer. Além disso, os protótipos de metal podem ser anodizados para obter um acabamento resistente à corrosão, enquanto os protótipos de plástico só podem ser pintados. Isso também torna a prototipagem de metal incomparável.

4. Aplicativos versáteis

O próprio material metal permite mais liberdade de design e pode ser usado em uma variedade de campos. Tanto nas fases de protótipo quanto de produção, o metal é preferível para fins funcionais e estéticos.

4 métodos para fazer seus protótipos de metal

Existem diferentes métodos para fazer protótipos de metal e, assim como toda moeda tem dois lados, diferentes métodos mostram diferentes vantagens e desvantagens. Na prototipagem rápida de metal, essas tecnologias incluem usinagem CNC, impressão 3D de metal, fabricação de chapas metálicas, método de fundição de metal e outros processos. Agora vamos dar uma olhada nos prós e contras de cada um.

1. Protótipos de metal de usinagem CNC

A usinagem CNC (usinagem de controle numérico computadorizado) refere-se a um processo de fabricação computadorizado que usa técnicas comuns de software pré-programado para controlar todo o movimento do equipamento de produção.

Os materiais adequados para usinagem de metal CNC incluem ligas de alumínio, cobre, aço (especialmente aço inoxidável), ligas de titânio, ligas de zinco e ligas de magnésio. Embora seja um método de fabricação popular, os prós e contras ainda permanecem desconhecidos para alguns.

Algumas máquinas CNC trabalham apenas nos planos X e Y, enquanto outras trabalham em três dimensões (planos X, Y, Z). Normalmente, você pode ver máquinas de 3, 4, 3+2 e 5 eixos em uma oficina CNC com a melhor solução.

Principais benefícios:

Sem pedido de pedido – Como nenhum molde é necessário para usinagem CNC, não existe MOQ. Portanto, o preço unitário para 10 peças e 30 peças é muito próximo. Se você deseja fazer componentes metálicos em baixo volume, a usinagem CNC será sua opção perfeita.

Mais opções de materiais – Como mencionado acima, há uma grande variedade de blocos de metal para escolher quando se trata. No entanto, o alumínio, o aço e o cobre são os mais escolhidos por apresentarem ótimas características mecânicas e térmicas.

Alta precisão – As indústrias médica, aeroespacial e robótica geralmente envolvem alta tecnologia e os componentes usados ​​nos campos precisam ser de alta precisão. Pode ser complicado, de alta precisão e forte.

Desvantagens:

Custo unitário mais alto – Embora a alta precisão possa ser fabricada em máquinas CNC, pode ser demorado para projetos complexos. Ao contrário da fundição ou impressão, é caro quando a quantidade é substancial. Nesses casos, a usinagem CNC não é recomendada se não houver requisitos de superfície e precisão.

Resíduos de Materiais – é um método de fabricação subtrativo para produção em massa, o que significa que algum material será removido dos blocos de metal, de modo que o desperdício de material é inevitável.

2. Protótipos de metal para impressão 3D

A impressão 3D de metal, também conhecida como manufatura aditiva, é uma tecnologia que constrói objetos físicos imprimindo camadas de materiais adesivos como pó de metal ou pó de plástico, usando arquivos de modelo digital.

Surgindo como uma nova estrela na indústria de manufatura, a impressão 3D funciona como tecnologia adicional ou alternativa e desfruta de um rápido crescimento nos últimos anos. Normalmente é útil para peças únicas leves e complexas com um ciclo de vida curto.

Principais benefícios:

Liberdade de design – Rebaixos e estruturas internas são difíceis para usinagem CNC, então a impressão 3D é o único método para criar recursos muito complexos. Ele permite que designers e engenheiros criem um protótipo físico sem restrições de design.

Tempo de resposta rápido – Além de permitir liberdade de design, a impressão 3D tem outro benefício:fabricar um protótipo de metal em pouco tempo. É adequado quando se solicita que o tempo de produção seja curto, especialmente para projetos de design.

Desvantagens:

Acabamento de superfície áspera – Em comparação com peças usinadas em CNC, os protótipos de metal impressos em 3D são menos resistentes, com acabamento superficial mais áspero. Você pode sentir o toque áspero e ver a superfície irregular.

Baixa relação custo-benefício – Embora você possa ver que os produtos plásticos impressos em 3D são bastante frequentes hoje em dia, a impressão em metal 3D não é tão comum, pois o pó de metal usado para impressão é caro. Isso é contra o modelo de negócios onde o lucro é a coisa mais importante.

3. Protótipos de Fundição de Metal

É um processo de conformação de peças fundidas metálicas rígidas. O metal derretido é derramado em um molde e quando o metal e o molde esfriam, a parte de metal será removida do molde e passará para a próxima rodada.

Este processo tem sido usado há milhares de anos e ainda está crescendo. Fundição de investimento é uma maneira barata de fabricar grandes volumes com formas e desenhos complexos.

Com o desenvolvimento da tecnologia, hoje em dia as pessoas podem imprimir em 3D ou usinar o molde em CNC, o que torna mais barato e rápido a confecção de protótipos.

Principais benefícios：

Qualidade de produção – às vezes nossos clientes podem nos procurar para um protótipo de metal, mas eles pedirão fundição de metal ao proceder à produção em massa. Assim, se os produtos finais forem feitos em fundição, os protótipos proporcionam qualidade de produção. Você obterá algo funcional e sólido, o que o torna digno do que você paga.

Tamanho e peso – Se você deseja construir um protótipo de metal de 20 pés, a fundição será sua única opção. É simplesmente muito grande, por isso é improvável que passe por impressão CNC ou 3D. Tamanho e peso não se limitam à fundição. Ele pode ser usado para criar tudo, desde um pequeno gadget de mesa até um tanque de dessalinização de versão de fábrica.

Desvantagens:

Custo caro do molde – Embora o molde possa ser reservado para uso futuro, o custo do molde é muito alto para projetos de protótipos metálicos de baixo volume. É mais uma técnica para produção em massa.

Acabamento de Superfície Grossa – Os protótipos de fundição de metal têm um acabamento superficial relativamente áspero e, portanto, uma tolerância mais ampla deve ser levada em consideração. Isso não é adequado para protótipos com interfaces de acoplamento.

4. Protótipos de chapa metálica

A fabricação de chapas metálicas é outro método para fazer protótipos. Durante a prototipagem da chapa metálica, a chapa metálica com a espessura padrão (geralmente fina) é colocada em uma mesa onde um cortador a laser realiza a modelagem com o auxílio de um programa.

Em seguida, serão realizados diferentes processos de conformação, incluindo fiação, dobra, puncionamento e soldagem, dependendo dos requisitos de geometria. O protótipo de chapa metálica é adequado para o gabinete, carcaça e estruturas estruturais.

Principais benefícios:

Econômico – Devido ao seu tempo de resposta rápido, a prototipagem de chapas metálicas é um método de metalurgia que oferece peças de boa qualidade.

Substituível- Uma das maiores vantagens da chapa metálica é que quando ela pode ser substituída. Quando vários componentes são utilizados para montagem, a peça ou peças individuais podem ser removidas e substituídas por novas. Isso economizará custos, especialmente novas alterações ou ajustes que precisam ser feitos.

Qualidade de produção – Como a prototipagem é uma etapa entre o design e o produto final, a qualidade da produção é importante para testar o produto e os protótipos de chapas metálicas geralmente são de qualidade de produtos finais

Desvantagens:

Liberdade de design limitada – Ao contrário da impressão CNC ou 3D, a prototipagem de chapas metálicas não permite tanta liberdade de design.

Tolerância dimensional mais ampla – Em comparação com outros métodos de trabalho em metal, a prototipagem de chapas metálicas não pode atingir uma tolerância dimensional tão apertada.

Em suma, se você precisa de um tempo de resposta rápido e baixo custo, a impressão 3D é a melhor opção. No entanto, se você precisar de um alto grau de precisão ou geometria complexa, a usinagem CNC é a melhor escolha. A fundição de metal e a prototipagem de chapas metálicas são boas opções para peças grandes ou complexas. Seja qual for o método escolhido, certifique-se de trabalhar com um fabricante de protótipos qualificado para obter os melhores resultados.

6 principais considerações para prototipagem rápida de metal

1. Propriedades do material :Ao prototipar com metal, é importante considerar as propriedades mecânicas e físicas do material. Diferentes metais têm diferentes forças e densidades.

O material para prototipagem rápida de metal pode ser produzido usando máquinas CNC, sinterização direta a laser de metal, corte a laser ou peças impressas para projetar perfeitamente.

2. Usinabilidade :A usinabilidade de um metal refere-se à sua capacidade de ser cortado ou moldado usando máquinas-ferramentas. Alguns metais são mais usináveis ​​do que outros, o que significa que podem ser moldados mais facilmente na forma desejada.

3. Ferramentas :Para produzir um protótipo de metal, você precisará usar ferramentas especiais. Este ferramental pode ser caro e pode não estar prontamente disponível. É importante considerar se o custo e a disponibilidade de ferramentas são um problema antes de escolher um metal para prototipagem.

4. Acabamento da superfície :O acabamento da superfície das peças metálicas pode ser uma consideração importante na prototipagem. Alguns metais possuem um acabamento superficial mais rugoso que outros, o que pode afetar a aparência e a função do protótipo.

5. Custo :A forma e a natureza do processo subtrativo ou aditivo de um protótipo definem seu lead time, o design complexo leva mais tempo. O custo da prototipagem com metal pode ser significativo, especialmente se for necessário um ferramental especial. É importante considerar o custo de materiais e fabricação antes de escolher um metal para prototipagem rápida.

6. Volume e orçamento :O volume de produção em massa pode ser ajustado de acordo com seu orçamento e o método adequado acima mencionado.

Conclusão

Em conclusão, os protótipos metálicos são uma etapa importante no processo de desenvolvimento do produto. Eles permitem que você teste seu projeto e faça as alterações necessárias antes de passar para a fabricação.

Além disso, eles podem ajudá-lo a economizar dinheiro e tempo, identificando possíveis problemas desde o início. Ao entender os benefícios dos protótipos de metal, você pode garantir que seu processo de desenvolvimento de produtos seja o mais eficiente possível.

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