Modelos de protótipo rápido explicados:como funcionam e por que são importantes

Um modelo de protótipo rápido é normalmente uma peça de plástico ou metal criada a partir de um desenho de computador, que permite ao cliente revisar um produto em desenvolvimento. A partir do final do século XX, foi desenvolvido um software de computador que permitiu aos designers criar desenhos tridimensionais (3D). O desenvolvimento paralelo de equipamentos que pudessem criar estruturas físicas a partir desses desenhos levou ao negócio da modelagem rápida.

O projeto de uma peça usando software 3D começa com um desenho conceitual da peça desejada. Um projetista pode pegar esse desenho e criar um modelo 3D baseado em software, que permite que uma peça seja visualizada de diferentes ângulos ou orientações. Este software também pode desmontar virtualmente a peça para mostrar ao cliente como a montagem pode ocorrer em uma planta industrial. O projeto de software geralmente inclui a capacidade de “testar” a peça sob diferentes condições de tensão ou impacto para estimar falhas de peça ou de projeto.

O rápido desenvolvimento de modelos de protótipos tornou-se uma realidade com a introdução das impressoras 3D. Várias tecnologias diferentes evoluíram no final do século XX, mas todas estavam ligadas aos programas de design auxiliado por computador (CAD) que criavam modelos de software. Todas as impressoras 3D utilizam uma técnica de construção de camadas sucessivas de plásticos ou metais em sequência para criar uma amostra física da peça.

Um tipo de impressora usava um pó fino dentro do gabinete da impressora. O software de computador transformou o desenho em milhares de camadas extremamente finas, como se cortasse uma imagem extremamente fina. A impressora pulverizou um aglutinante químico sobre o pó no formato da camada mais baixa. O pó foi então misturado nesta camada e a bandeja plana baixou uma pequena quantidade. A próxima camada de aglutinante e pó foi adicionada, e assim por diante, até que uma peça 3D fosse feita. Dependendo da complexidade da peça, a impressora pode precisar funcionar durante dias para concluir uma amostra.

Outro tipo de impressora de modelo de protótipo rápido usava um plástico derretível. Um bico colocou pequenos pontos do material derretido na bandeja da impressora em camadas sucessivas para formar uma peça. Muitas vezes, essas peças podiam ser utilizadas diretamente da máquina, porque as camadas de plástico formavam um protótipo de plástico sólido. Esta foi uma melhoria em relação a algumas impressoras de pó, que criavam peças que podiam ser manuseadas, mas podiam não ser fortes o suficiente para testes ou uso real.

Um processo chamado sinterização de metal também poderia criar um modelo de protótipo rápido. Um metal como alumínio ou cobre com ponto de fusão relativamente baixo poderia ser usado em uma impressora 3D de maneira semelhante a um plástico derretido. A peça metálica acabada muitas vezes não necessitava de processamento adicional e podia ser usada diretamente da máquina para testes ou desenvolvimento adicional.

Muitos produtos do século 21 foram totalmente projetados em softwares CAD, tornando a imagem virtual um modelo de protótipo rápido, sem a necessidade de confecção de amostra física. Isso se tornou comum para grandes máquinas industriais, aeronaves e veículos de grande porte, como navios. Muitas peças eram grandes demais para criar protótipos separados ou teriam atrasado o desenvolvimento do produto final.

Os engenheiros desenvolveram testes de software que poderiam simular condições reais de teste, o que eliminou a necessidade de testes de protótipos. A primeira aeronave comercial foi projetada desta forma no final do século XX. Um avião a jato comercial foi construído inteiramente em computador, passando de um projeto diretamente para uma aeronave com capacidade de voo, sem protótipos intermediários.

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