Protótipo Impresso ou Usinado? Como o processo pode impactar seu protótipo

A prototipagem é uma etapa crucial em qualquer processo de desenvolvimento, é importante validar seu projeto fora de um ambiente CAD, pois há algumas coisas que não podem ser verificadas em um computador ou são apenas mais fáceis de avaliar com as peças em mãos. Para a maioria dos itens de escala humana, isso leva a uma decisão entre duas tecnologias principais; usinagem ou impressão 3D. Historicamente, esta tem sido uma decisão bastante fácil, pois os materiais de impressão 3D eram limitados a serem frágeis, caros e bastante ásperos; no entanto, à medida que a tecnologia e os materiais melhoram, torna-se mais tentador usar a impressão 3D no lugar de uma peça usinada.

Ao decidir, é importante avaliar os pontos fortes e fracos de cada processo no que se refere a custo, cronograma, geometria e propriedades do material. Vejamos 5 casos em que a impressão 3D é uma ótima opção e 5 vezes pode ser melhor escolher uma peça usinada.

Use uma impressão 3D se precisar de:

1. Parte com grande destaque :Um grande benefício da impressão 3D é que geralmente não custa nada adicionar detalhes extras. Pedir a uma oficina mecânica que produza um conjunto complexo de nervuras invariavelmente levará a um custo mais alto; no entanto, na impressão 3D essas nervuras realmente reduzirão a quantidade de material usado, reduzindo assim o custo. Recursos como sharps internos e logotipos / texto extrudados também podem ser adicionados sem o custo extra que seria incorrido em uma peça usinada.

2. Modelo visual: Para vender uma ideia a investidores ou futuros clientes, é benéfico ter peças que se parecem com o produto final, mesmo que não funcione. A impressão 3D pode ser excelente para conseguir isso, pois a peça pode ser feita exatamente como projetada, sem os compromissos necessários para uma peça usinada. As impressões 3D também podem ser facilmente finalizadas em uma variedade de cores e texturas usando técnicas de pintura para corresponder a uma peça final trabalhada.

3. Adivinhe e verifique: Não é incomum fazer uma peça que se encaixa em outra peça que já existe, muitas vezes sem dados CAD para referência. Nesses casos, a impressão 3D pode ser uma ótima ferramenta para verificar se o encaixe entre a peça projetada e a peça existente corresponderá como pretendido e a iteração pode ocorrer muito rapidamente para verificar ajustes geométricos.

4. Avaliação ergonômica: A impressão 3D é ótima para avaliação ergonômica, pois é rápido e bastante barato testar várias configurações e pequenas iterações de uma ideia até que a sensação correta seja alcançada. Para itens como a alça contornada de um utensílio de cozinha, a usinagem pode ser extensa e cara, pois as superfícies curvas requerem um grande número de passes de acabamento, ao contrário, imprimir em uma superfície curva leva tanto tempo quanto em uma reta.

5. Maquete de montagem: Em sistemas complexos, uma coisa é projetar em um computador; é outra coisa totalmente diferente ser capaz de montar no mundo real. A impressão 3D pode ser muito eficaz em simular os volumes de diferentes componentes para garantir que os fixadores estejam acessíveis ao montar um conjunto denso.

Máquina se você precisar:

1.Tolerância restrita :A razão mais importante para escolher a usinagem em vez da impressão 3D é fazer com que as peças sejam precisas para o projeto. Mesmo em impressoras de ponta, você não pode esperar uma precisão muito maior do que 0,05 mm (0,002 ”), e isso geralmente não é suficiente para verificar o encaixe para montagens precisas. A maioria das oficinas de máquinas competentes deve ser capaz de produzir facilmente protótipos com tolerância de + - 0,025 mm (0,001 ”) e ainda mais apertados quando necessário.

2. Propriedades do material:

Força: Os materiais de impressão 3D percorreram um longo caminho desde as frágeis impressoras de gesso Binder Jet, mas ainda é difícil encontrar material que corresponda a um material processado, bem como peças de usinagem de um bloco de material nativo.

Módulo Elástico: Um dos melhores casos para prototipagem é avaliar a “sensação” de um produto, coisas como botões e travas podem ser particularmente pessoais. Pode-se calcular as forças de abertura para uma trava com bastante facilidade, mas sem as peças em mãos é difícil correlacionar diretamente essa força a uma “sensação”. No entanto, você não pode simplesmente imprimir a peça, pois os encaixes e os botões dependem do módulo de flexão do material para fornecer a força da mola, portanto, eles devem ser prototipados de materiais com o mesmo módulo do material de produção.

Propriedades isotrópicas: A maioria das peças impressas em 3D tem linhas laterais bastante distintas que resultam da natureza camada por camada do processo. Embora muitas vezes sejam em grande parte cosméticas, há uma diferença nas propriedades do material dependendo da orientação dessas linhas, portanto, se você precisar de resistência igual em todas as direções, é melhor usar uma peça usinada, pois o material de base será homogêneo. Figura 5 estriações laterais na direção da impressão são pontos de partida naturais para falhas de impressão

Avaliação do processo: Se o seu protótipo depende das propriedades de um material termoplástico, como aqueles normalmente usados ​​na moldagem por injeção, algumas tecnologias de impressão 3D irão decepcioná-lo. SLA e outras tecnologias de impressão baseadas em resina resultam em um material termofixo (o que significa que eles não derretem), portanto, se você está tentando garantir uma força de arrancamento precisa para uma inserção de rosca térmica, seria melhor usinar um protótipo do material pretendido .

3. Grande volume: Não apenas o material de impressão 3D é caro, mas as máquinas que podem imprimir peças grandes são ainda mais caras, o que geralmente significa um custo maior por volume, pois os fornecedores precisam amortizar seu investimento. Portanto, se você tiver peças grandes e simples para fazer, muitas vezes é mais barato usinar, principalmente se você puder usar um material de prototipagem de baixo custo, como espuma usinável de 40 lb.

Obviamente, há exceções para todos esses casos, mas no cenário atual da tecnologia de impressão 3D conforme se aplica à prototipagem, manter esses pontos fortes e limitações em mente deve levar a um protótipo que forneça toda a validação necessária para avançar com o investimento de produção. Deve-se notar que nenhum processo é a resposta perfeita, misturar os dois processos pode funcionar para otimizar custos, por exemplo; usando um modelo impresso em 3D para ergonomia e exibição, mas com uma peça usinada para avaliar a sensação de encaixe. Certifique-se de informar seu fornecedor de prototipagem sobre o caso de uso da parte final; a maioria das empresas terá qualquer um dos processos disponíveis e será capaz de orientá-lo na direção certa com base nas suas necessidades.