El desarrollo rápido de prototipos utiliza distintos procesos para piezas metálicas y no metálicas, en función de la geometría, la función, el material y las necesidades de validación de cada pieza. Este artículo explica la ruta típica del proceso CNC para prototipos, incluyendo el fresado y el grabado de alta velocidad para piezas grandes de plástico y acrílico. Compara el mecanizado CNC con la impresión 3D, la fusión por láser en lecho de polvo y el estampado con herramientas blandas, y destaca consideraciones prácticas como el mecanizado de una sola pieza, el diseño de las fijaciones, el roscado, el pegado, el posprocesado, el plazo de entrega, el uso de materiales y la validación del montaje. La comparación ayuda a los equipos a seleccionar un proceso práctico para cada etapa de validación.
El desarrollo rápido de prototipos abarca principalmente prototipos metálicos y no metálicos. Estas piezas se utilizan en lugar de las piezas de los utillajes de producción para verificar la estructura, el funcionamiento, el aspecto y otros requisitos.
La producción de prototipos no tiene un momento fijo en el calendario de desarrollo del proyecto y, a menudo, se adapta para satisfacer las necesidades reales de las pruebas. A medida que los ciclos de desarrollo se acortan cada vez más, también se reducen los plazos de entrega de los prototipos. Esto ha impulsado la adopción de tecnologías como la impresión 3D y la fabricación rápida de utillaje para satisfacer las necesidades de prototipado rápido. Los procesos actuales para prototipos no metálicos incluyen principalmente el fresado y grabado de alta velocidad, así como la impresión 3D. Los procesos habituales para prototipos metálicos rápidos incluyen el mecanizado, la fusión por láser en lecho de polvo y el estampado con matrices blandas. El proceso y el material seleccionados varían en función de la estructura de la pieza, el uso previsto y el entorno de servicio.
El mecanizado CNC es actualmente uno de los procesos más utilizados para la producción de prototipos. Su proceso típico incluye la revisión de la pieza, el análisis del proceso, la planificación del proceso, la programación NC, la transferencia del programa y el fresado y grabado CNC.
El fresado y grabado de alta velocidad CNC para prototipos no metálicos se utiliza principalmente para piezas de prototipos de plástico de gran tamaño y materiales acrílicos transparentes. Por ejemplo, los parachoques delanteros y traseros de los automóviles, los salpicaderos y los paneles interiores de las puertas pueden mecanizarse por secciones y, a continuación, ensamblarse y someterse a un acabado superficial. Estas piezas pueden utilizarse para revisiones estéticas, validación del montaje y otras pruebas durante el desarrollo de nuevos vehículos.
El mecanizado de metales con CNC es similar al fresado y grabado de alta velocidad con CNC para prototipos no metálicos, pero los prototipos metálicos suelen tener que mecanizarse como una sola pieza y no requieren que el modelo CAD se divida en secciones. Sin embargo, sí requieren el diseño de accesorios de sujeción para su reposicionamiento y nueva sujeción. Dado que los metales y los materiales no metálicos presentan distintos niveles de dureza, sus parámetros de programación también difieren significativamente. Si no se divide el modelo en una fase temprana, normalmente no es necesario realizar operaciones posteriores de unión y acabado; solo se requieren operaciones como el roscado de orificios. El mecanizado de piezas como las articulaciones de la dirección, los soportes de suspensión y los troqueles de estampación metálica puede cumplir los requisitos de validación del montaje durante el desarrollo de nuevos vehículos.
El mecanizado CNC es un proceso de fabricación sustractiva, mientras que la impresión 3D es un proceso de fabricación aditiva. El fresado y el grabado CNC eliminan una gran cantidad de material sobrante, mientras que la impresión 3D puede programarse directamente a partir de un modelo digital y producir una pieza física. Por lo tanto, ofrece un alto aprovechamiento del material. En función del principio en el que se basan, los procesos de impresión 3D incluyen la estereolitografía (SLA), el modelado por deposición fundida (FDM), el procesamiento digital de la luz (DLP) y la fusión por láser de metal en lecho de polvo. Su proceso típico incluye la preparación de datos, la producción de la pieza y el posprocesamiento. En comparación con el mecanizado CNC, la cadena de procesos es más corta y suele requerir menos tiempo de preparación y de posprocesamiento.
El estampado con herramientas blandas se utiliza a menudo para fabricar prototipos de vehículos. Estas piezas no suelen requerir una alta resistencia a la tracción, pero deben cumplir requisitos exigentes en cuanto a plazos de entrega y costes. Por lo tanto, el diseño de los troqueles se centra principalmente en el conformado, más que en la resistencia a la tracción, y normalmente no se incluye un sujetador de pieza en bruto. Tras el conformado, se puede utilizar directamente un equipo de corte por láser para perforar orificios y recortar la pieza.
Comparta su dibujo, material, objetivo de tolerancia o pregunta sobre la aplicación. Nuestro equipo de ingeniería puede ayudarle a revisar la ruta de mecanizado y sugerirle un siguiente paso práctico.
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