Selecionando o Método Ideal de Prototipagem Rápida para Desenvolvimento Superior de Produto

"Prototipagem rápida" (RP) refere-se à fabricação rápida de produtos físicos usando Design Assistido por Computador (CAD) durante a fase de design do ciclo de vida do produto. Pode ser usada durante todo o processo de design, da criação de conceito ao teste final. Prototipagem rápida eficaz ajuda engenheiros a evitar armadilhas potenciais cedo, melhora a qualidade geral do produto e acelera o tempo de chegada ao mercado. A prototipagem rápida também pode reproduzir rapidamente geometria complexa diretamente de arquivo CAD sem necessidade de ferramentas.

Existem dois tipos de protótipos: baixa fidelidade e alta fidelidade. Protótipos de baixa fidelidade são mock-ups rudimentares usados nos estágios iniciais do ciclo de design para ajudar designers e engenheiros a entender forma e função de um conceito, permitindo melhorar designs rapidamente. Protótipos de alta fidelidade são representações quase exatas de um design final, usadas para validar desempenho, aparência e ergonomia do produto.

A prototipagem rápida é um dos maiores benefícios da manufatura aditiva, mas é difícil saber qual tipo de impressão 3D usar. Para aliviar a pressão de selecionar um processo de prototipagem rápida para um dado produto, detalhamos seis dos métodos mais comuns.

Modelagem por Deposição Fundida (FDM)

Durante Modelagem por Deposição Fundida (FDM), um bico de impressão aquecido derrete material termoplástico como policarbonato ou ABS dentro de seu barril e então extruda o material liquefeito, camada por camada, ao longo de um caminho de ferramenta definido. FDM existe há muitos anos e é uma das tecnologias de prototipagem mais comuns porque é fácil, segura de usar e pode produzir peças relativamente fortes a preço moderado a baixo.

Infelizmente, FDM não é conhecido por sua integridade estrutural. O processo frequentemente produz peças porosas, com força não uniforme e capacidade limitada de teste funcional. FDM também é mais lento que estereolitografia ou sinterização seletiva a laser. Ainda, engenheiros devem considerar FDM opção viável durante etapa de desenvolvimento de produto, pois fornece meio econômico para prototipagem rápida.

Estereolitografia (SLA)

Estereolitografia (SLA) é a escolha comprovada de prototipagem rápida para muitas equipes de design e engenharia. Durante este processo, um laser UV controlado por computador traça cada fatia 2D de uma peça na plataforma de construção, curando uma resina fotopolimérica líquida. Cada camada concluída adere à próxima e o processo repete até formar peça completa. É rápido, acessível e amplamente disponível. Protótipos SLA são comumente usados para dispositivos médicos e modelos.

Como SLA não requer resinas de grau de engenharia, protótipos feitos por este processo tendem a ser mais fracos e inadequados para testes rigorosos. Além disso, UV pode degradar com o tempo e quando exposto a umidade. No entanto, peças SLA têm acabamento superficial muito melhor que FDM devido à maior resolução do laser e aparência reduzida de linhas de camada. Engenheiros devem considerar prototipagem com SLA para peças de uso limitado com designs intrincados ou requisitos de superfície mais altos.

Síntese de Luz Digital (DLS)

A Síntese de Luz Digital (DLS) da Carbon usa processo fotoquímico para construir peças. Luz é projetada através de janela permeável a oxigênio e para baixo num tanque de resina curável por UV. Então, dispositivo digital projeta sequência de imagens UV na resina, a peça solidifica camada por camada, e a peça completa é formada. A peça impressa é assada em forno de convecção forçada e a aplicação de calor dá às peças impressas DLS suas propriedades mecânicas excepcionais.

Este processo é ideal para desenvolver protótipos de alta fidelidade e peças pequenas e isotrópicas porque o processo de impressão é contínuo. Peças impressas DLS são similares em força e propriedades mecânicas a peças produzidas usando injeção. DLS também é compatível com ampla variedade de materiais de grau industrial, tornando-o ideal para múltiplas iterações de peça.

No entanto, DLS não é o melhor processo de prototipagem para imprimir peças maiores que a palma da mão e engenheiros podem ter que repensar seus designs para contabilizar os suportes deste processo. Também, é tipicamente mais caro que outros processos de prototipagem disponíveis e não tem grande volume de construção.

Sinterização Seletiva a Laser (SLS)

Sinterização Seletiva a Laser (SLS) usa laser potente controlado por computador para sinterizar múltiplas camadas de material em pó, tipicamente baseado em nylon, num sólido. Além de nylon, SLS é compatível com pós elásticos TPU que são mecanicamente similares a termoplásticos. Este processo de prototipagem rápida é particularmente adequado para criar peças de hardware automotivo.

Protótipos construídos com SLS são mais resistentes, duráveis e adequados para testes funcionais que os construídos com SLA. Este processo também é mais versátil que SLA, pois pode ser feito usando ampla variedade de materiais mantendo força uniforme. No entanto, produtos impressos SLS são porosos, menos detalhados, mais caros e levam mais tempo para produzir.

Multi Jet Fusion (HP MJF)

Multi Jet Fusion (HP MJF) é tecnologia de leito de pó que constrói seções transversais 2D usando cabeças de jato de tinta para depositar agente de fusão numa camada de pó que é então fundida por lâmpada infravermelha. As peças são então escavadas da caixa de construção e jateadas para remover excesso de pó.

HP MJF é rápido, cerca de três dias mais rápido em média que SLS. Este processo pode produzir protótipos funcionais, quimicamente resistentes e altamente densos em apenas um dia. Isso o torna ideal para aplicações à prova d'água, invólucros e outros protótipos com montagens complexas. Protótipos também podem ser feitos em cores completas, permitindo designers testar a estética de um produto também. No entanto, HP MJF só pode ser usado com nylon PA12 e não promete alta precisão na criação de pequenas características.

PolyJet

Durante o processo de impressão PolyJet, uma cabeça de impressão pulveriza camada de resina fotopolimérica sobre matriz de gel, e prossegue curando a resina sob luz ultravioleta. Isso produz camadas de material ultra-finas e incrivelmente lisas que podem dar ao seu protótipo acabamento superficial superior. Além disso, a cabeça de impressão pode ejetar gotas de diferentes materiais, permitindo criar protótipos multi-materiais numa única impressão.

No entanto, PolyJet compartilha muitas das vulnerabilidades do SLA. Protótipos construídos com este processo não são muito fortes e podem degradar devido à sensibilidade UV. Ainda, se engenheiros buscam processo de prototipagem rápida compatível com muitos materiais e que produz impressão elegante de alta resolução, PolyJet pode ser opção adequada.

Construa melhores protótipos com conselho especialista

Escolher o melhor processo de prototipagem rápida pode parecer avassalador. Equilibrando restrições orçamentárias, cronograma, requisitos físicos e outros fatores críticos, engenheiros podem começar a focar no processo de prototipagem rápida que é melhor para seu projeto. Fazer parceria com parceiro de manufatura especialista pode ajudar a garantir que você está fazendo a escolha certa.

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