La creación de prototipos funcionales es una parte crucial en el proceso de desarrollo de productos, entre los que pueden existir diferentes tipos con diferentes finalidades. Podemos contar con “prototipos rápidos” cuyo objetivo es comprobar de forma rápida, ágil y poco costosa ciertas funcionalidades, formas o proporciones; suelen ser necesarios en fases intermedias del desarrollo, donde se realiza mucha “prueba y error”. También existen prototipos más avanzados que ya se asemejan bastante en forma y propiedades al que puede ser el producto final, pero no en materiales ni en procesos.
Históricamente la construcción de prototipos ha sido un proceso lento, poco ágil, ineficiente además de costosa para las empresas al usar procesos como el mecanizado o la extracción de material que generan grandes mermas y múltiples pasos en el proceso de fabricación. Se podría decir que la producción de prototipos funcionales a menudo requería los mismos procesos que los productos terminados, y por tanto, costes similares o mayores.
En este sentido, han surgido nuevas tecnologías que nos ayudan a obtener prototipos de forma más rápida y eficiente. Este es el caso de la impresión 3D, una tecnología que encaja a la perfección para la generación de prototipos, especialmente “prototipos rápidos”.
¿Qué ventajas ofrece a las empresas?
En primer lugar, la gran ventaja que nos da la impresión 3D es la libertad que nos ofrece para fabricar casi cualquier forma, más que cualquier otro proceso de fabricación, ya que a partir de un software 3D podemos modelar aquello que queramos e imprimirlo exactamente igual. Por ende, se pueden hacer varias iteraciones de diseño fácilmente, imprimiendo distintas versiones del mismo modelo a la vez.
De estas piezas ya impresas, podemos realizar un análisis, ver sus errores, modificarlos en el software 3D y volverlos a imprimir rápidamente para obtener una versión mejorada del prototipo. La impresión 3D nos facilita testear distintas formas de un mismo producto de manera paralela, a la vez que vamos haciendo modificaciones sobre estas formas.
Muy relacionado con esta iteración, está el ahorro de tiempo que nos aporta este tipo de prototipado, ya que en lugar de crear un molde y esperar todo el proceso de moldeo por inyección, la fabricación aditiva ejecuta el paso final. Como comentábamos, podemos obtener varias versiones de un mismo prototipo en horas o pocos días, dependiendo del tamaño del modelo, lo que nos ayuda a acelerar el desarrollo de producto, reduciendo tiempo y evitando riesgo de errores.
Otro aspecto importante en lo que nos beneficiamos de esta tecnología es el económico dado que no tener que invertir en moldes, matrices o piezas soldadas, es una ventaja significativa. Todo ello sin perder precisión en nuestras piezas respecto a los moldes, ya que las máquinas de impresión 3D pueden llegar a obtener precisiones tan pequeñas como 0.01mm. Además, el material de impresión no es excesivamente caro y su desperdicio es mínimo.
Por último, hay que comentar que esta tecnología nos ofrece un gran abanico de materiales con los que testear. No solamente podemos imprimir plástico (de los cuales tenemos una infinidad de variedades), sino que hoy en día tenemos la posibilidad de imprimir piezas en resina para lograr mucho detalle; imprimir piezas metálicas para obtener altas propiedades mecánicas imposibles de hacer con otros procesos; imprimir piezas flexibles, comida, tejido humano…
En definitiva, las posibilidades son infinitas con esta tecnología y gracias a la gran variedad de materiales, nos permite testear de manera muy realista el comportamiento real de los esfuerzos en nuestro producto.
El uso del prototipado rápido con impresión 3D en GESAB
Desde GESAB llevamos años usando esta tecnología para llevar a cabo proyectos de I+D, la creación de nuevos productos o proyectos especiales para clientes.
El primer ejemplo que podemos comentar es algo tan básico como un clipaje de plástico: la unión de dos piezas a través de la flexión y la fricción. Se trata de un clipaje que diseñamos para poder gestionar y ordenar parte de los cables que usamos en un prototipo de un nuevo producto del que tuvimos que realizar varias pruebas de impresión para conseguir que las piezas encajaran bien, ejerciendo la fuerza necesaria para que los cables no rompieran la unión ni tampoco demasiada fuerza para que el usuario no pudiera desensamblarlas.
Así pues, antiguamente no se hubiera podido realizar este testeo, al menos hasta que se realizara el molde de inyección de plástico, dejando lugar a posibles errores y, por ende, grandes pérdidas de dinero. En cambio, en este caso pudimos testear las tolerancias y el comportamiento de las piezas hasta el nivel deseado, asegurando así las posibilidades de éxito en un futuro molde de inyección.
Otro ejemplo, es un mecanismo para pantallas abatibles en el que trabajamos. En este caso, además nos apoyamos de la tecnología de Arduino para programar un motor y poder testear este movimiento. Lo que en su día requeriría piezas de metal mecanizado hoy lo hemos podido hacer con unas cuantas piezas fabricadas en una impresora FDM (Fused Deposition Modeling) y unos cuantos tornillos.
En este mismo proyecto también tuvimos que hacer un indicador LED, por lo que había que fabricar un difusor translúcido. Gracias a la variedad de materiales que nos ofrecen estas máquinas, pudimos usar un filamento transparente que dejaba pasar la luz, pero sin ser lo suficientemente transparente para que se vieran los puntos de los LED. De esta forma, nos ahorramos lo que en su día hubiera supuesto un mecanizado de metacrilato, posterior arenado, etc.
Así pues, desde la experiencia que el equipo de GESAB podemos constatar, el uso de esta tecnología es sumamente positivo para desarrollar nuestros productos. Entre sus innumerables ventajas, podemos destacar que la impresión 3D nos ha ayudado a afinar nuestros diseños al máximo y testear su funcionalidad, además de haber podido reducir costes a nivel de prototipado y reducir el tiempo de desarrollo. Es por ello, que nuestra intención es seguir usando esta tecnología llevándola incluso a otro nivel, pudiendo ofrecer productos finales fabricados en impresión 3D. Pero eso será en un futuro.