Dominando a Produção de Protótipos: Técnicas Comprovadas para Peças Metálicas e Plásticas

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

Mas antes de mergulhar na prototipagem, uma decisão significativa que você provavelmente precisa tomar é escolher um método de manufatura adequado para seus designs de protótipo. Você quer um processo de manufatura 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 ajudar você a fabricar com sucesso suas peças de protótipo. Este artigo apresenta quatro métodos comuns para prototipagem rápida e dicas para ajudar você a escolher o certo. Também fornecerá dicas úteis de design para prototipagem rápida de peças metálicas e plásticas.

4 Métodos Comuns para Prototipagem Rápida

#1 Usinagem CNC

A usinagem CNC sempre foi um método popular de criar protótipos. Por exemplo, em 2007, quando a Apple estava abandonando policarbonatos para 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 manufatura que utiliza controles computadorizados para determinar o movimento de ferramentas de corte e remover 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 material significa que você pode trabalhar com praticamente qualquer metal ou plástico, desde que você os tenha em blocos. (Post Relacionado: Você Deve Usar CNC para Prototipagem Rápida? As Vantagens e Desvantagens)

#2 Impressão 3D

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

Tecnologias de impressão 3D incluem Estereolitografia (SLA), Modelagem por Deposição Fundida (FDM) e Sinterização Seletiva a Laser (SLS), todas as quais têm um tamanho de recurso mínimo variando entre 0,25 mm e 0,8 mm. Esta faixa de tamanho é mais que precisa o suficiente para a grande maioria dos requisitos de prototipagem.

#3 Fundição de Uretano (Urethane Casting)

A fundição de uretano, às vezes referida como fundição a vácuo, usa moldes de silicone para produzir peças de protótipo plásticas sob vácuo. Este processo de fundição tipicamente começa com a criação de um padrão mestre usando máquinas CNC ou impressoras 3D. Poliuretano líquido é então derramado no molde para criar cópias do design do protótipo.

#4 Moldagem por Injeção Rápida (Rapid Injection Molding)

A moldagem por injeção rápida (RIM) é tecnicamente apenas uma versão mais rápida da moldagem por injeção convencional. 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 Você Escolhe o Método de Manufatura Certo?

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

• As propriedades mecânicas que você espera obter
• O volume de peças de protótipo que você precisa
• Seu orçamento
• Prazo de entrega
• Compatibilidade de material

Você deve optar por prototipagem rápida CNC se estiver procurando uma mistura de qualidade, prazo de entrega curto, acessibilidade e uma ampla gama de compatibilidade de material. A usinagem CNC também é ideal para criar grandes volumes de protótipos com propriedades mecânicas desejáveis. No entanto, este processo de manufatura subtrativo está associado a desperdício de material.

A impressão 3D elimina o desafio de desperdício de material na usinagem CNC e oferece acabamentos superficiais de alta qualidade. Mas vem com a desvantagem de alto custo e opções limitadas de material. 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: Manufatura de Protótipo de Alumínio: Como Você Determina o Melhor Método)

Peças fundidas em uretano e moldadas por injeção combinam a integridade estrutural de peças usinadas em CNC e os excelentes acabamentos superficiais de peças impressas em 3D. São também bastante acessíveis, especialmente se você estiver procurando fabricar grandes séries de protótipos plásticos.

No entanto, fundição de uretano e moldagem por injeção rápida geralmente têm prazos de entrega mais longos que impressão 3D e usinagem CNC. Como regra prática, você deve usar estes métodos se estiver procurando criar 100 ou mais peças de protótipo plásticas idênticas.

Dicas para Prototipagem Rápida de Peças Metálicas

As seguintes dicas ajudarão você com prototipagem rápida de metal.

• Use prototipagem rápida CNC para peças metálicas, a menos que você tenha recursos reentrantes em seu design que podem ser inacessíveis por máquinas CNC.
• Use impressoras 3D para fabricar protótipos com recursos reentrantes que seriam desafiadores para criar usando máquinas CNC.
• Projete suas cavidades de forma que a razão entre profundidade e largura da cavidade seja menor que 4, pois isso ajudará você a eliminar vibração excessiva e deflexão de ferramenta durante a usinagem CNC.
• Projete suas peças de protótipo metálico com espessura de parede maior que 0,8 mm, já que metais de parede fina são propensos a deformação durante a usinagem CNC.
• Terceirize o processo de manufatura para uma oficina de usinagem de alto nível para economizar tempo e reduzir custos de fabricação.

Dicas para Prototipagem de Peças Plásticas

Embora impressão 3D, moldagem por injeção e fundição de uretano permaneçam os métodos mais populares para prototipagem de peças plásticas, a usinagem CNC pode ser uma alternativa melhor para certos cenários. Por exemplo, a usinagem CNC é ideal se seu design apresenta detalhes minúsculos ou você está tentando trabalhar com plásticos especiais como PVC, PEI e PEEK. (Post Relacionado: Usinagem CNC de Protótipos Plásticos: É a Melhor Escolha?)

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

• Faça peças volumosas ocas, especialmente para peças de protótipo não funcionais que você usará para representação visual.
• Reduza estruturas de suporte no seu design, pois usa mais material e aumenta o tempo de impressão 3D.
• Escolha um fabricante terceirizado com tecnologia de impressão 3D de ponta, técnicos altamente qualificados e especialistas em controle de qualidade.

Fabricação de Peças de Protótipo com Gensun Precision Machining

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 design do protótipo e volumes de peças que você precisa fabricar, podemos ajudar você a determinar qual método de prototipagem usar e criar as peças de protótipo que você precisa.

Saiba mais sobre nossos serviços de prototipagem rápida.