O que é prototipagem rápida e como você escolhe o método de prototipagem ideal?

Se você criou recentemente um design de produto, provavelmente já respondeu a algumas perguntas comuns que seu fabricante pode ter para você. Por exemplo, qual é a sua escolha de material, as dimensões, resistência e requisitos de tolerância e quantas unidades você pretende produzir?

No entanto, mesmo depois de responder a todas essas perguntas, você não pode descartar a possibilidade de falha quando começar a produzir em massa seu produto final. Uma maneira de os designers de produtos de primeira linha mitigar esses riscos é por meio da prototipagem rápida. Este artigo explica a prototipagem rápida e fornece dicas úteis para ajudá-lo a escolher o método ideal.

O que é Prototipagem Rápida?

Prototipagem rápida envolve a fabricação de peças de amostra de seu produto para testar o ajuste, a função, a fabricação, a aparência e a resistência do componente. Ele permite identificar falhas de design no início do desenvolvimento do produto para que você possa tomar medidas para corrigi-las. No entanto, devido às várias tecnologias de prototipagem rápida disponíveis hoje, você pode ficar confuso sobre a escolha da tecnologia e método de prototipagem rápida ideal para o seu projeto.

Escolhendo o método ideal de prototipagem rápida

Três métodos comumente usados ​​para prototipagem rápida incluem:

1. Impressão 3D
2. Moldagem por injeção
3. Usinagem CNC

Impressão 3D nº 1

A impressão 3D é um processo de manufatura aditiva ㅡ o que significa que envolve a adição de porções de materiais em camadas para formar o protótipo desejado. É o método mais comum para prototipagem rápida devido à sua alta precisão, compatibilidade de materiais e baixo custo (especialmente para um baixo volume de peças).

Figura 1:O processo de impressão 3D

No entanto, as tecnologias de impressão 3D vêm em vários tipos, cada uma com sua capacidade e adequação para diferentes necessidades de prototipagem. Por exemplo, três tecnologias de impressão 3D comumente usadas incluem:

• Modelagem de Deposição Fundida (FDM)
• Estereolitografia
• Sinterização seletiva a laser (SLS)

Modelagem de Deposição Fundida

Fused Deposition Modeling (FDM) é o método de impressão 3D mais popular para prototipagem rápida. As impressoras 3D FDM funcionam extrudando filamentos termoplásticos (como PLA e ABS) camada por camada através de um bico aquecido. Ele normalmente tem um tamanho máximo de construção de 320 x 132 x 154 mm e é adequado para criar protótipos que você submeterá a testes de ajuste de forma.

Por exemplo, a Figura 2 mostra o protótipo de um invólucro Raspberry Pi criado usando uma impressora 3D FDM para ser submetido a um teste de ajuste de forma.

Figura 2:invólucro Raspberry Pi impresso em FDM

No entanto, o tamanho do bocal de extrusão define a resolução de uma peça impressa em FDM. Portanto, o FDM pode não ser um método ideal para criar peças de protótipo que exigem detalhes intrincados.

Estereolitografia (SLA)

Uma impressora 3D de estereolitografia cria protótipos usando um laser de alta precisão. Este laser cura resina líquida, eliminando o desafio de baixa resolução comum na impressão 3D FDM. Como resultado, as impressoras 3D SLA podem alcançar maior precisão e detalhes mais finos do que as impressoras 3D FDM.

Você deve optar pela impressão 3D SLA se quiser criar protótipos visuais detalhados que exigem tolerâncias rígidas, precisão máxima, exatidão e acabamento de superfície suave. No entanto, lembre-se de que a impressão 3D SLA normalmente tem um tamanho máximo de construção de 145 x 145 x 175 mm.

Figura 3:Protótipo criado usando uma impressora 3D SLA

Sinterização seletiva a laser (SLS)

Na Sinterização Seletiva a Laser (SLS), os lasers são usados ​​para sinterizar o material em pó (geralmente poliamida ou nylon) em camadas para criar o protótipo desejado. A impressão 3D SLS é ótima para criar protótipos totalmente funcionais que exigem boas propriedades mecânicas. Oferece um tamanho de construção maior (300 x 300 x 300 mm) do que a impressão 3D SLA, mas produz peças com acabamento superficial mais áspero.

Figura 4:Protótipo criado usando uma impressora 3D SLS

Moldagem por injeção nº 2

A moldagem por injeção é um método de fabricação que envolve o uso de moldes para criar protótipos. Para criar protótipos usando uma máquina de moldagem por injeção, seu fabricante primeiro criará um molde no formato do produto desejado. Em seguida, o fabricante aquece um polímero termoplástico, transformando-o em fluido fundido. Este fluido é então injetado na cavidade do molde através de um sistema de canais para formar a forma desejada.

Figura 5:Processo de moldagem por injeção

A moldagem por injeção é compatível com muitos materiais (termoplásticos, metais e borracha de silicone líquido) e pode criar designs de produtos complexos. No entanto, geralmente é ideal para a produção de várias réplicas de um protótipo, principalmente quando é necessário realizar uma série de testes nesses protótipos.

Por exemplo, considere a Figura 6, que mostra um protótipo de mouse de computador (feito de borracha de silicone) sem nenhum sistema elétrico.

Figura 6:Protótipo de mouse de computador

Nesse cenário, você pode criar várias unidades deste protótipo para testar a ergonomia ㅡ, o que significa que você deseja testar como esse mouse de computador afeta a capacidade dos usuários de trabalhar com conforto e eficácia. Por exemplo, você pode determinar como esse design de mouse se encaixa na mão do usuário ou como ele restringe o movimento do braço ou a circulação sanguínea.

Os resultados obtidos com este teste podem ajudá-lo a tomar medidas de design do produto para reduzir os riscos da síndrome do braço do rato e do túnel do carpo.

#3 Usinagem CNC

A usinagem CNC é um método de fabricação subtrativo ㅡ o que significa que cria o protótipo desejado removendo porções de material de uma peça de trabalho usando ferramentas de corte. A tecnologia de controle numérico computadorizado (CNC) automatiza a sequência de movimento da ferramenta de corte e da peça de trabalho para criar seus protótipos.

Figura 7:O Processo de Usinagem CNC

Usinagem CNC é geralmente o melhor método de prototipagem rápida para peças metálicas, especialmente quando você precisa criar produtos de protótipos funcionais altamente precisos (como gabaritos e acessórios e componentes para aplicações de uso final). Por exemplo, as máquinas CNC podem atingir tolerâncias tão pequenas quanto 0,004 mm e resistência mecânica de até 136 MPa. No entanto, a natureza subtrativa da usinagem CNC significa que alguns recursos podem ser difíceis de fabricar (por exemplo, rebaixos).

Saiba mais:Entenda como projetar para usinagem CNC.

Serviços de prototipagem rápida:Gensun pode ajudar

Impressão 3D, moldagem por injeção e usinagem CNC são capazes de criar rapidamente uma ampla variedade de protótipos de design de produtos. No entanto, o sucesso do seu projeto de prototipagem rápida depende principalmente da oficina com a qual você trabalha.

A Gensun Precision Machining é fornecedora líder de serviços de prototipagem rápida em toda a Ásia. Não apenas temos recursos de impressão 3D, moldagem por injeção e usinagem CNC, mas também temos engenheiros altamente treinados e especialistas em controle de qualidade que trabalham juntos para fazer seu produto da maneira certa.

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