Los materiales de prototipado rápido pueden incluir termoplásticos FDM, resinas de fotopolímero SLA, materiales de nailon SLS, aleaciones de fabricación aditiva de metales, metales para mecanizado CNC, plásticos para mecanizado CNC, materiales de chapa metálica y resinas para moldeo de prototipos. La elección del material depende del proceso de prototipado rápido y del propósito de prueba del comprador. El problema práctico en la solicitud de cotización (RFQ) es hacer coincidir el material del prototipo con la apariencia, resistencia, resistencia al calor, precisión dimensional, flexibilidad, comportamiento eléctrico, acabado superficial y el riesgo del material destinado a producción.
Los compradores deben elegir los materiales del prototipo preguntándose qué debe demostrar el prototipo. Un prototipo visual puede necesitar buen acabado superficial y color. Un prototipo funcional puede necesitar resistencia, rigidez, resistencia al calor o resistencia química. Un prototipo orientado a producción puede necesitar un material cercano al material final moldeado, mecanizado, fundido o fabricado.
La RFQ debe indicar si el material es requerido para apariencia, ajuste, pruebas mecánicas, sellado, pruebas térmicas, aislamiento eléctrico, conductividad, desgaste, resistencia a la corrosión o revisión por parte del cliente. Esto evita que el proveedor seleccione un material conveniente que no responda a la pregunta de ingeniería del comprador.
La impresión 3D FDM utiliza comúnmente filamentos termoplásticos para modelos conceptuales, accesorios, verificaciones de ajuste y prototipos funcionales básicos. Se pueden revisar ABS, PLA, PETG, nailon, TPU, mezclas de policarbonato y materiales rellenos dependiendo de las necesidades de resistencia, flexibilidad, temperatura, acabado superficial e imprimibilidad.
FDM es a menudo útil cuando el comprador necesita una iteración geométrica rápida o un modelo duradero para manipulación. El comprador debe definir la dirección de las capas, la carga esperada, el acabado superficial y cualquier exposición a temperatura, ya que los termoplásticos impresos pueden comportarse de manera diferente al plástico moldeado por inyección.
La impresión 3D SLA utiliza resinas de fotopolímero y a menudo se selecciona para detalles finos, superficies lisas, modelos transparentes, características pequeñas y prototipos de apariencia. Se pueden revisar familias de resinas estándar, resistentes, flexibles, resistentes al calor, fundibles y transparentes según el propósito del prototipo.
Los prototipos de resina SLA son útiles para revisión cosmética y de ajuste, pero el comportamiento de la resina puede no coincidir con los termoplásticos de producción. Los compradores deben definir si la pieza será manipulada, cargada, expuesta al calor, pintada, pulida o utilizada solo para evaluación visual.
Los materiales SLS, como los polvos a base de nailon, son útiles para prototipos plásticos complejos, geometrías funcionales, bisagras vivas en diseños adecuados, estructuras de celosía, clips, conductos, cubiertas y ensamblajes que se benefician de la impresión sin soportes. El SLS a menudo se revisa cuando el comprador necesita un comportamiento plástico más funcional que el de un modelo de resina visual.
La RFQ debe definir la dirección de resistencia, textura superficial, color, requisito de sellado y si se necesita posprocesado como teñido, alisado, recubrimiento o ensamblaje. Si la pieza final será moldeada por inyección, el comprador también debe confirmar qué resultados del prototipo se pueden transferir a las decisiones de moldeo.
El prototipado CNC puede utilizar aluminio, acero inoxidable, acero al carbono, latón, cobre, titanio, plásticos de ingeniería, acrílico, POM, nailon, PC y otros materiales mecanizables cuando el prototipo necesita un comportamiento mecánico similar al de producción o características funcionales ajustadas. El material exacto debe seleccionarse según la carga, temperatura, resistencia a la corrosión, conductividad, peso y requisito de acabado.
El mecanizado CNC suele ser mejor que la impresión 3D cuando el prototipo incluye agujeros roscados, puntos de referencia mecanizados, caras de sellado, asientos de cojinetes, resistencia metálica o un comportamiento específico de plástico de ingeniería. Los compradores deben enviar el grado del material, tolerancias críticas, acabado superficial y requisitos de inspección junto con la RFQ.
Los prototipos de chapa metálica suelen utilizar chapa de aluminio, chapa de acero inoxidable, chapa de acero al carbono, acero galvanizado, latón o cobre, según la resistencia, resistencia a la corrosión, conductividad, peso y capacidad de doblado. La elección del material afecta el corte por láser, doblado de metal, soldadura, recubrimiento y ajuste del ensamblaje.
El moldeo rápido y el moldeo por inyección de prototipos pueden usar termoplásticos seleccionados para simular la pieza moldeada final. Se pueden revisar ABS, PC, nailon, PP, POM, TPE y otros plásticos de ingeniería según el espesor de pared, nervaduras, salientes, ajustes a presión, exposición al calor, exposición química y requisitos de apariencia. El comprador debe confirmar si la resina del prototipo es el material de producción exacto o solo un sustituto cercano.
Propiedad del material del prototipo | Por qué es importante | Detalle a proporcionar en la RFQ |
|---|---|---|
Resistencia y rigidez | Controla el rendimiento de carga, ajuste a presión, soporte y carcasa. | Indique el caso de carga, fuerza de ensamblaje y factor de seguridad si se conoce. |
Resistencia al calor | Controla las pruebas cerca de motores, baterías, iluminación o sistemas térmicos. | Indique las temperaturas de operación y prueba. |
Flexibilidad | Controla sellos, clips, empuñaduras y características similares a elastómeros. | Indique la dureza, deflexión y expectativa de fatiga. |
Acabado superficial | Controla la revisión visual, recubrimiento, sellado y evaluación del cliente. | Identifique el lado cosmético y el requisito de acabado. |
Comportamiento eléctrico | Controla el aislamiento, conductividad, conexión a tierra y revisión de distancia. | Indique si se requiere conductividad o aislamiento. |
Similitud con producción | Controla si los resultados de las pruebas del prototipo pueden guiar las decisiones de herramientas. | Indique el proceso de producción final y el material objetivo. |
Los compradores deben enviar el archivo CAD, el dibujo, el material objetivo, los materiales sustitutos aprobados, la preferencia del proceso de prototipado, la cantidad, el propósito de la prueba, las dimensiones críticas, el acabado superficial, los requisitos funcionales y el proceso de producción esperado. Si el comprador no conoce el mejor material, la RFQ debe describir las condiciones de prueba y el proveedor puede recomendar opciones.
Una RFQ de material clara ayuda a evitar elegir un material de prototipo que parezca aceptable pero que no pueda soportar la prueba. El mejor material de prototipado rápido es el material que responde a la pregunta específica de diseño, función o riesgo de producción del comprador.
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