Conceptos Fundamentales del Prototipado
¿Qué es un Prototipo?
Un prototipo es un modelo a escala o facsímil de lo real, pero no tan funcional como para que equivalga a un producto final.
Es el primer dispositivo que se fabrica y del que se toman las ideas más relevantes para la construcción de otros diseños. Representa todas las ideas en cuanto a: diseño, soporte y tecnología. Un prototipo no sale a la venta a menos que esté terminado para que otros desarrolladores de tecnología trabajen con él, insertando nuevas funciones o especificaciones para que funcione de una manera más eficiente.
Etapas del Desarrollo de un Prototipo
Identificación de Requerimientos Conocidos
El profesional de sistemas identifica los requerimientos conocidos, generales o características esenciales, y determina el propósito del prototipo de la aplicación.
Desarrollo de un Modelo
En esta etapa se explica el método iterativo y las responsabilidades a los usuarios, ya que el usuario participa directamente en todo el proceso. Durante el desarrollo de un prototipo, se preparan los siguientes componentes:
- El lenguaje para el diálogo o conversación entre el usuario y el sistema.
- Pantallas y formatos para la entrada de datos.
- Módulos esenciales de procesamiento.
- Salida del sistema.
Revisión del Prototipo
Es responsabilidad del usuario trabajar con el prototipo y evaluar sus características y operación. El profesional de sistemas captura la información sobre lo que le gusta y lo que le desagrada a los usuarios.
Interacción
Las dos últimas etapas descritas anteriormente se repiten varias veces hasta que usuarios y profesionales de sistemas estén de acuerdo en que el prototipo ha evolucionado.
Prototipo Terminado
Cuando el prototipo está terminado, es decir, se ha obtenido la información buscada, se continúa en el punto donde se había quedado dentro del Ciclo de Desarrollo de Sistemas (CDS). La elaboración de prototipos es un enfoque de construir un poco y probar un poco antes de construir el sistema final.
Tecnologías de Prototipado 3D
Prototipado 3D
Es un grupo de tecnologías de fabricación por adición donde un objeto tridimensional es creado mediante la superposición de capas sucesivas de material.
Laminado de Fabricación de Objetos (LOM)
¿Qué es LOM?
Laminado de Fabricación de Objetos (LOM) es un método de impresión 3D. Fue desarrollado por Cubic Technologies, con sede en California. Se basa en la creación de prototipos rápidos a través de la superposición y pegado sucesivo de láminas de papel cortadas por láser.
Proceso de LOM
- Comienza con archivos CAD.
- Utiliza una lámina continua de material (plástico, papel o metal) que es atraída a través de una plataforma de construcción por un sistema de rodillos de alimentación.
- En conjunto, utiliza calor y presión.
- Los materiales de construcción de plástico y papel a menudo se recubren con un adhesivo.
- Se pasa un rodillo calentado sobre la lámina de material en la plataforma de construcción, fundiendo su adhesivo y presionándolo sobre la plataforma.
Ventajas de LOM
- LOM no implica reacciones químicas, por lo que no se necesita una cámara cerrada, facilitando la construcción de modelos grandes.
- Los materiales utilizados en LOM son económicos, consistentes, fácilmente disponibles y bien comprendidos.
- Es veloz, sin importar el grosor del material.
Desventajas de LOM
- LOM no crea modelos tan precisos como los creados con otros métodos de impresión 3D.
- No es ideal para crear objetos con geometrías complejas y no puede crear objetos huecos.
- No puede usarse para crear prototipos funcionales.
Prototipo SLS (Sinterizado Láser Selectivo)
¿Qué es SLS?
SLS es un proceso de fabricación aditivo en el que un láser traza un patrón sobre material en polvo (normalmente de nailon), fusionando el material en una estructura sólida.
Es mejor utilizada para aplicaciones donde la resistencia mecánica es más importante que la estética. También es ideal para crear piezas de bajo costo y para prueba de concepto. El proceso de sinterización deja el acabado superficial ligeramente más áspero que otros procesos como la estereolitografía (SLA).
Las piezas SLS se pueden fabricar con una serie de materiales termoplásticos, tales como nylon y poliamidas.
Prototipo FDM (Modelado por Deposición Fundida)
¿Quién desarrolló FDM?
Scott Crump.
¿Qué es el FDM?
El Modelado por Deposición Fundida (FDM) es un proceso de fabricación utilizado para el modelado de prototipos y la producción a pequeña escala.
FDM vs. FFF
El término en inglés, Fused Deposition Modeling, y sus siglas, FDM, son marcas registradas de Stratasys Inc. El término equivalente, fused filament fabrication (fabricación con filamento fundido) y sus siglas FFF, fue acuñado para disponer de una terminología que pudiera utilizarse legalmente sin limitaciones.
Proceso de FDM
El modelado por deposición fundida utiliza una técnica aditiva, depositando el material en capas, para conformar la pieza. Un filamento plástico o metálico, que inicialmente se almacena en rollos, es introducido en una boquilla.
Prototipo SLA (Estereolitografía)
¿Qué es la Estereolitografía (SLA)?
La Estereolitografía (SLA) es un proceso de prototipado rápido que utiliza la estratificación para la construcción de un modelo de diseño. Esta tecnología emplea resinas líquidas fotopoliméricas que se solidifican al ser expuestas a un rayo láser. El láser traza cada sección del modelo CAD sobre la superficie de una cuba de resina fotopolimérica, materializando así el modelo CAD de la pieza, capa a capa.
Materiales para Prototipos SLA
Resina blanca opaca tipo ABS especial y resina translúcida.
Aplicaciones de la Estereolitografía (SLA)
Todos los sectores industriales u oficinas técnicas de desarrollo de producto que precisen de:
- Necesidad de un prototipo funcional.
- Prototipos fieles desde el punto de vista dimensional.
- Prototipos de piezas pequeñas con un gran nivel de detalle.
- Prototipos agradables al tacto y la vista.
- Prototipos fáciles de pintar, pulir y tratar en general.
Limitaciones de la Estereolitografía (SLA)
- Las resinas pueden ser más frágiles y menos flexibles que en el sinterizado láser SLS.
- Prototipos sensibles tanto a la humedad ambiental como a la temperatura, excepto que se especifique previamente.
Otros Métodos de Prototipado
Molde de Silicona
La tecnología de moldes de silicona es conocida desde hace tiempo y se utiliza cuando se necesitan realizar series cortas de piezas plásticas (de 5 a 50 unidades).
El molde de silicona está casi siempre realizado a partir de un modelo obtenido por estereolitografía o Polyjet de Objet.
Desventaja del Molde de Silicona
La principal desventaja es que las piezas obtenidas no son materiales plásticos finales. Siempre que se habla de estas piezas, se hace referencia a materiales SIMILARES a los finales.
Prototipos Virtuales
¿Qué es un Prototipo Virtual?
Los prototipos virtuales son el máximo exponente del Software CAD, ya que se pueden modificar y someter a cálculos. Así, esta forma de prototipado se manifiesta económica y extremadamente rápida.
Cómo se obtiene un Prototipo Virtual
Un prototipo virtual se obtiene en el momento en que se dispone de un diseño en formato digital realizado con un Software CAD.
Proceso del Prototipo Virtual
- El equipo de diseño puede definir la idea principal dibujando diferentes vistas o tomando como referencia un modelo real.
- Los bocetos en 2D serán introducidos en el software de modelado 3D.
- Una vez definido el modelado 3D, se podrán observar sus zonas de curvatura y realizar correcciones.
- Una vez testeado el diseño exterior, se procederá a testear el montaje y funcionamiento de las piezas.
- Una vez aprobado y verificado el diseño, se utilizarán los datos 3D para su fabricación.
Prototipos Convencionales
Moldeo por inyección, extrusión, moldeo por soplado.