¿Qué es un prototipo funcional y cómo se crea más efectivamente? Este artículo cubre el propósito de los prototipos funcionales, los materiales comunes, los procesos de fabricación utilizados para crearlos, consejos para reducir los costos y los plazos de entrega, y más.
Una vez que haya creado un prototipo inicial, es hora de pasar a la fase de creación de prototipos funcional del proceso de fabricación. Si bien los prototipos iniciales le permiten explorar y probar conceptos e ideas de diseño básicos, a menudo se hacen mucho más rápido y económico que los prototipos funcionales, y no son adecuados para darle una idea de cómo su parte funcionará en una situación de la vida real.
¿Qué es un prototipo funcional?
Un prototipo funcional es un modelo de trabajo de una parte que se utiliza para probar o validar un concepto. Típicamente son versiones más avanzadas de los prototipos iniciales, creados con materiales más duraderos, que contienen componentes funcionales y, en última instancia, más cerca de un producto final.
La creación de prototipos funcionales es una parte esencial del proceso de diseño, ya que permite a los ingenieros y diseñadores identificar y resolver problemas de funcionalidad antes de comprometerse con una producción completa. También les da una idea de la capacidad de fabricación de una parte, ayudando a validar el proceso de fabricación, así como el potencial retorno de la inversión de un diseño particular.
¿Qué materiales se utilizan para crear prototipos funcionales?
Un prototipo funcional exitoso es para todos los efectos una parte final. Se pueden requerir algunos pequeños ajustes para obtenerlo hasta allí, pero esencialmente lo que ve es lo que obtendrá una vez que comience la producción. Esto significa que muchas, si no todas, las propiedades de una parte final deberían estar presentes en un prototipo funcional. El material que utiliza para crear su prototipo funcional, entonces, es extremadamente importante. Las siguientes son tres de las categorías de materiales más comunes utilizadas para fabricar prototipos funcionales.
Plástica. Utilizado en creación de prototipos funcionales debido a su facilidad de fabricación, versatilidad y rentabilidad. El ABS, PLA y Nylon se encuentran entre los plásticos más utilizados para prototipos funcionales.
Rieles. Los prototipos que requieren alta resistencia y durabilidad a menudo están hechos de metal, como aluminio, acero o titanio.
Compuestos. Los prototipos que deben ser livianos, y también requieren alta resistencia, rigidez y durabilidad, a menudo están hechos de compuestos, como fibra de carbono o fibra de vidrio.
¿Cómo elige un material para prototipos funcionales?
Aquí hay algunos factores que deberá considerar al seleccionar un material para la creación de prototipos funcionales.
Resistencia. Si un prototipo estará expuesto a productos químicos o temperaturas extremas, el material con el que se fabrica su prototipo debe poder resistirlos.
Propiedades estéticas. Si el propósito de un prototipo es mostrar cómo se verá una parte terminada, deberá elegir un material que posea esas cualidades o considere el tiempo y los costos involucrados en el procesamiento posterior.
Proceso de fabricación. El material de un prototipo debe ser compatible con el proceso de fabricación utilizado para la creación de prototipos. Por ejemplo, el mecanizado CNC es compatible con una variedad de metales y plásticos, mientras que la impresión 3D es más adecuada para diferentes tipos de plásticos.
Costo y disponibilidad. Dependiendo de la escala de su proyecto, el costo y el tiempo pueden jugar grandes roles en la creación de un prototipo funcional. Los presupuestos más pequeños requerirán materiales de bajo costo, y los plazos ajustados necesitan métodos de fabricación más rápidos.
¿Qué procesos de fabricación se utilizan para crear prototipos funcionales?
Los prototipos funcionales se pueden crear técnicamente utilizando cualquier proceso de fabricación. Algunos, sin embargo, son más prácticos que otros. Elegir el proceso de fabricación adecuado afectará en gran medida la eficiencia de su proyecto, en términos de costo y tiempo.
Los métodos de fabricación más comunes utilizados para crear prototipos funcionales son el mecanizado CNC y la impresión 3D. El proceso correcto dependerá predominantemente de la complejidad de la pieza y las propiedades del material requerido, la cantidad de prototipos que necesita, así como cualquier restricción de presupuesto o tiempo.
Mecanizado CNC. Con el mecanizado CNC, puede crear prototipos funcionales en una amplia gama de materiales, incluidos metales, plásticos y compuestos. La precisión y precisión de la tecnología lo hacen ideal para crear prototipos con tolerancias estrictas y intrincadas geometrías.
Impresión 3D. El modelado de deposición fusionado (FDM) y la estereolitografía (SLA) son dos tecnologías de impresión 3D que a menudo se usan para crear prototipos funcionales, especialmente cuando los plásticos son la opción correcta de material para su proyecto. Ambos son relativamente rápidos y asequibles, y pueden crear geometrías y estructuras complejas.
¿Cómo se reduce los costos y los tiempos de entrega al fabricar prototipos funcionales?
Si bien hay costos asociados con la creación de prototipos funcionales, es imprudente omitir la fase por completo. Considere la creación de prototipos funcionales como una inversión temprana en la producción de lotes, ya que podrá identificar fallas de diseño y capacidad de fabricación de su parte, así como obtener una comprensión de su futuro retorno de la inversión. Dicho esto, hay varios pasos que puede seguir para reducir los costos y los plazos de entrega asociados con la creación de prototipos funcionales.
Diseño para la fabricación (DFM). Al diseñar un producto con su capacidad de fabricación en mente, es más fácil crear prototipos funcionales que reflejen con precisión el producto final y que se pueden producir de manera eficiente y rentable. La herramienta DFM de Protolabs Network evalúa su diseño para obtener resultados óptimos en la etapa de cotización.
Outsourcing: la subcontratación de la outsourcing de la fabricación de prototipos funcionales a una red de fabricación, como Protolabs Network, puede ayudar a reducir los tiempos y costos de plomo al ofrecer cotizaciones instantáneas, pedidos optimizados y comentarios inmediatos con respecto a la fabricación de prototipos.
Normalización. Estandarizar los procesos de diseño y producción para prototipos funcionales puede ayudar a reducir los costos y los plazos de entrega al eliminar las variaciones innecesarias.
¿Cómo se pasa de la creación de prototipos funcionales a la producción de lotes?
Después de que se haya creado y aprobado un prototipo funcional, es hora de tomar medidas hacia la producción por lotes. Sin embargo, esto no significa que deba sumergirse inmediatamente. Un buen proceso de producción es cauteloso pero eficiente. Para lograr esto, puede dar varios pasos. Obtenga más información sobre la producción de piezas de uso final.
Realizar una carrera piloto. Una ejecución piloto implica producir un pequeño lote del producto para probar el proceso de fabricación e identificar cualquier problema potencial que pueda surgir.
Optimizar el proceso de producción. Según los resultados de la ejecución piloto, el proceso de producción se puede optimizar para mejorar la eficiencia y reducir los costos.
Ampliar la producción. Una vez que el proceso de producción se ha optimizado, la producción por lotes se puede ampliar para satisfacer la demanda.
Monitorear y mejorar los procesos. El monitoreo continuo y la mejora de su proceso de producción pueden ayudar a reducir los costos y mejorar la eficiencia con el tiempo.
