Peças de protótipo:como fabricá-las com sucesso em metal ou plástico

Você recentemente apresentou um design de produto (ou peça) ou tem uma nova ideia de produto que acredita que será a próxima grande novidade? Se sim, você concorda que a prototipagem é um processo vital no processo de desenvolvimento de produtos; ele permite que você descubra falhas de projeto antecipadamente e determine o ajuste e a durabilidade do produto.

Mas antes de mergulhar na prototipagem, uma decisão importante que você provavelmente precisará tomar é escolher um método de fabricação adequado para seus projetos de protótipo. Você deseja um processo de fabricação acessível que ofereça um prazo de entrega curto sem comprometer a qualidade das peças do protótipo.

É por isso que reunimos um guia abrangente para ajudá-lo a fabricar com sucesso suas peças de protótipo. Este artigo apresenta quatro métodos comuns para prototipagem rápida e dicas para ajudá-lo a escolher o caminho certo. Ele também fornecerá dicas úteis de design para prototipagem rápida de peças de metal e plástico.

4 métodos comuns para prototipagem rápida

#1 Usinagem CNC

A usinagem CNC sempre foi um método popular de criação de protótipos. Por exemplo, a partir de 2007, quando a Apple estava trocando policarbonatos por alumínio, eles usaram máquinas CNC para criar protótipos do gabinete do MacBook a partir de um bloco de alumínio.

A usinagem CNC é um processo de fabricação que utiliza controles computadorizados para determinar o movimento das ferramentas de corte e remover o material de uma peça de trabalho até que a peça personalizada desejada seja feita.

A usinagem CNC oferece uma tolerância extremamente apertada de até ±4 μm. Além disso, sua ampla gama de compatibilidade de materiais significa que você pode trabalhar com praticamente qualquer metal ou plástico, desde que os tenha em blocos. (Post relacionado:Você deve usar CNC para prototipagem rápida? As vantagens e desvantagens)

Impressão 3D nº 2

A impressão 3D e a usinagem CNC são semelhantes porque dependem de modelos CAD 3D e instruções de computador para criar peças de protótipo automaticamente. Mas, ao contrário da natureza subtrativa da usinagem CNC, a impressão 3D é um processo de manufatura aditiva – ela constrói peças de protótipo a partir do zero depositando materiais em camadas.

As tecnologias de impressão 3D incluem Stereolitography (SLA), Fused Deposition Modeling (FDM) e Selective Laser Sintering (SLS), todas com um tamanho mínimo de recurso variando entre 0,25 mm e 0,8 mm. Essa faixa de tamanho é mais do que precisa o suficiente para a grande maioria dos requisitos de prototipagem.

Fundição de uretano nº 3

A fundição de uretano, às vezes chamada de fundição a vácuo, usa moldes de silicone para produzir peças de protótipo de plástico sob vácuo. Esse processo de fundição geralmente começa com a criação de um padrão mestre usando máquinas CNC ou impressoras 3D. O poliuretano líquido é então derramado no molde para criar cópias do projeto do protótipo.

#4 Moldagem por Injeção Rápida

A moldagem por injeção rápida (RIM) é tecnicamente apenas uma versão mais rápida da moldagem por injeção convencional. Assim como a fundição de uretano, o processo RIM aproveita a usinagem CNC rápida para criar cavidades de molde, permitindo que você produza peças e recursos complexos.

Como escolher o método de fabricação certo?

Usinagem CNC, impressão 3D, fundição de uretano e moldagem por injeção rápida oferecem várias vantagens. A escolha certa normalmente depende de:

• As propriedades mecânicas que você espera obter
• O volume de peças de protótipo que você precisa
• Seu orçamento
• Tempo de execução
• Compatibilidade de materiais

Você deve optar pela prototipagem rápida CNC se estiver procurando uma combinação de qualidade, curto prazo de entrega, acessibilidade e uma ampla variedade de compatibilidade de materiais. A usinagem CNC também é ideal para criar grandes volumes de protótipos com propriedades mecânicas desejáveis. No entanto, esse processo de fabricação subtrativo está associado ao desperdício de material.

A impressão 3D elimina o desafio de desperdício de material na usinagem CNC e oferece acabamentos de superfície de alta qualidade. Mas vem com a desvantagem de alto custo e opções de material limitadas. A tecnologia de impressão 3D é compatível apenas com termoplásticos (como ABS, nylon, PLA, ULTEM) e alguns metais como aço ferramenta, aço inoxidável, titânio e alumínio. (Post relacionado:Fabricação de protótipos de alumínio:como determinar o melhor método)

As peças fundidas e moldadas por injeção de uretano combinam a integridade estrutural das peças usinadas em CNC e os excelentes acabamentos de superfície das peças impressas em 3D. Eles também são bastante acessíveis, especialmente se você deseja fabricar grandes séries de protótipos de plástico.

No entanto, a fundição de uretano e a moldagem por injeção rápida geralmente têm prazos de entrega mais longos do que a impressão 3D e a usinagem CNC. Como regra geral, você deve usar esses métodos se quiser criar 100 ou mais peças de protótipo de plástico idênticas.

Dicas para prototipagem rápida de peças metálicas

As dicas a seguir irão ajudá-lo com a prototipagem rápida de metal.

• Use a prototipagem rápida CNC para peças metálicas, a menos que você tenha recursos recuados em seu projeto que possam ser inacessíveis por máquinas CNC.
• Use impressoras 3D para fabricar protótipos com recursos embutidos que, de outra forma, seriam difíceis de criar usando máquinas CNC.
• Projete suas cavidades de forma que a proporção entre a profundidade da cavidade e a largura seja menor que 4, pois isso ajudará a eliminar a vibração excessiva e a deflexão da ferramenta durante a usinagem CNC.
• Projete suas peças de protótipo de metal com uma espessura de parede maior que 0,8 mm, pois metais de paredes finas são propensos a deformações durante a usinagem CNC.
• Terceirize o processo de fabricação para uma oficina mecânica de primeira linha para economizar tempo e reduzir os custos de fabricação.

Dicas para prototipagem de peças plásticas

Embora a impressão 3D, a moldagem por injeção e a fundição de uretano continuem sendo os métodos mais populares para prototipagem de peças plásticas, a usinagem CNC pode ser uma alternativa melhor para determinados cenários. Por exemplo, a usinagem CNC é ideal se seu projeto apresentar pequenos detalhes ou se você estiver tentando trabalhar com plásticos especiais como PVC, PEI e PEEK. (Post relacionado:Protótipos de plástico de usinagem CNC:é a melhor escolha?)

No entanto, se você pretende usar a impressão 3D para prototipar peças plásticas, as dicas de design a seguir ajudarão você a reduzir custos e fabricar com sucesso suas peças de protótipo.

• Deixe as peças volumosas ocas, especialmente para peças de protótipo não funcionais que você usará para representação visual.
• Reduza as estruturas de suporte em seu projeto, pois usa mais material e aumenta o tempo de impressão 3D.
• Escolha um fabricante terceirizado com tecnologia de impressão 3D de última geração, técnicos altamente qualificados e especialistas em controle de qualidade.

Fabricação de peças protótipo com usinagem de precisão Gensun

A Gensun Precision Machining está no mercado há quase duas décadas fornecendo serviços de prototipagem de alta qualidade para muitas empresas inovadoras. Nossos serviços de prototipagem rápida incluem usinagem CNC, impressão 3D, moldagem por injeção rápida e fundição de uretano.

Dependendo do projeto do protótipo e dos volumes de peças que você precisa fabricar, podemos ajudá-lo a determinar qual método de prototipagem usar e criar as peças de protótipo que você precisa.

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