Prototipagem Rápida: Uma Abordagem para o Desenvolvimento de Produtos Modernos

“A prototipagem rápida fabrica rapidamente modelos e montagens 2D ou 3D personalizados, permitindo produção e testes de baixo volume antes da fabricação final.”

Na prática, muitas equipes usam protótipo de usinagem CNC Produzir protótipos funcionais com tolerâncias rigorosas e bom acabamento superficial. A prototipagem rápida é um processo de baixo volume. fabricação de protótipos processo que transforma um projeto CAD em uma peça física com Um prazo de entrega curto. Isso permite que os engenheiros testem o projeto, identifiquem melhorias e façam alterações antes de passar para a produção.

Este guia explica os princípios básicos da prototipagem rápida, suas aplicações e como a impressão 3D auxilia no desenvolvimento de protótipos. Ele também aborda as etapas que os engenheiros seguem para ir do conceito inicial a um projeto validado, utilizando diferentes métodos de fabricação.

 

O que é prototipagem rápida e seu significado?

Prototipagem rápida

Num mundo competitivo, as organizações devem ser criativas e introduzir novos produtos no mercado o mais rapidamente possível. Como tal, melhora os projetos, permitindo que as equipes concluam os ciclos rapidamente. 

Validando e refinando projetos 

A fabricação rápida permite que o design de um produto seja testado antecipadamente quanto à sua forma, ajuste e função. Esses testes iniciais ajudam a determinar os problemas encontrados na produção final e, assim, corrigi-los. Além disso, garante a conformidade do produto com as especificações técnicas e objetivos de negócio, aumentando a probabilidade de seu sucesso no mercado. 

Incorporar a prototipagem nos processos de desenvolvimento das organizações pode melhorar a qualidade e adequação dos produtos no mercado e, assim, melhorar o desempenho e a satisfação dos usuários.

Prototipagem rápida em três etapas simples

A prototipagem rápida aumenta a taxa de desenvolvimento de produtos, pois envolve o desenvolvimento de modelos de fabricação rápida. Este processo iterativo é bastante eficaz no ajuste fino de projetos de maneira acessível. 

Criar 

Na etapa Criar, o objetivo é atualizar o conceito de design do protótipo. Primeiro, esboce e depois desenhe os conceitos de design. Desenvolva essas ideias em um modelo 2D ou 3D preciso usando o software CAM/CAD. Selecione materiais apropriados para o desenvolvimento do protótipo. Em seguida, use os processos ideais para montar o design do protótipo. 

Avaliação 

Em seguida, avalie o projeto. O processo de avaliação do protótipo determina em que medida o protótipo desenvolvido atende aos requisitos de projeto e às necessidades dos usuários. Esse processo inclui testes funcionais, de desempenho e de usabilidade em condições reais. Os dados são coletados das partes interessadas para identificar os desafios atuais e as possibilidades de melhoria. O objetivo é garantir que o problema pretendido seja resolvido pelo protótipo conforme projetado. O processo de refinamento do protótipo antes do início da produção em massa é útil para minimizar alguns riscos ou, pelo menos, reduzir seu impacto, além de economizar custos. Também garante o sucesso do lançamento do produto. 

Melhorar 

A fase de aprimoramento de um protótipo visa aperfeiçoá-lo com base no feedback e nos resultados dos testes. Envolve a realização de modificações que podem melhorar a usabilidade, a eficiência e a eficácia antes da produção em massa.

 

Distinguindo a prototipagem rápida da impressão 3D

Embora prototipagem rápida e impressão 3D sejam termos usados ​​no mesmo contexto, eles são diferentes. A prototipagem compreende diversos processos utilizados no desenvolvimento de um modelo físico a partir de um modelo computacional. Já a manufatura aditiva é uma categoria ampla, enquanto a impressão 3D é uma técnica que envolve a criação de objetos em camadas. Embora a impressão 3D tenha sido adotada por sua eficiência na geração de protótipos, ela é apenas uma das ferramentas que podem ser utilizadas na prototipagem rápida. 

A evolução da impressão 3D  

No início, a impressão 3D era usada principalmente para produzir protótipos rapidamente. No entanto, à medida que a tecnologia evoluiu, foi capaz de produzir peças de alta qualidade que poderiam ser utilizadas diretamente em aplicações. No entanto, isto ainda não eliminou o uso da impressão 3D para prototipagem, uma vez que alguns métodos são mais caros. É crucial distinguir entre a tecnologia (impressão 3D) e a aplicação (prototipagem rápida) para escolher a melhor estratégia. 

 

Três tipos de prototipagem rápida

A prototipagem rápida pode ser categorizada em três tipos principais:

1. Protótipos de baixa fidelidade 

Os primeiros e básicos protótipos são os protótipos de baixa fidelidade, que incluem maquetes em papel e wireframes simples. Eles são mais úteis nos estágios iniciais do processo de design, quando o foco está mais no reconhecimento do design do que em suas especificidades. Esses protótipos ajudam a gerar os primeiros conceitos, encontrando-os e avaliando-os rapidamente. Em relação às informações específicas sobre a construção desses protótipos, pode ser necessário buscar informações sobre ferramentas e estratégias de wireframing. 

2. Protótipos de Fidelidade Média 

Em comparação com os protótipos de baixa fidelidade, os protótipos de média fidelidade contêm mais interações e alguns recursos visuais. Esse nível de fidelidade é frequentemente usado na prototipagem rápida hoje em dia devido às ferramentas e sistemas de design disponíveis. Assim, ao usar o Figma, os designers podem construir esses protótipos com a ajuda dos ativos e sistemas de design disponíveis. Dessa forma, é possível experimentar interações e fluxos de trabalho significativos sem entrar nos detalhes de implementação. 

3. Protótipos de alta fidelidade 

Protótipos realistas são precisos e quase semelhantes ao produto real. Eles podem ser modelos UX a serem testados pelos usuários ou aplicativos totalmente codificados destinados a serem entregues aos usuários ou desenvolvedores. Criar um protótipo de alta fidelidade é mais fácil e rápido se a biblioteca de design contiver recursos interativos. Suponha que você esteja interessado nas melhores práticas para construir protótipos altamente realistas. Nesse caso, é melhor buscar artigos e materiais voltados para as abordagens modernas de prototipagem.

 

O que é o método de protótipo rápido para metais? 

A prototipagem rápida em metal é uma opção ideal para a prototipagem rápida de peças que atendem aos requisitos de precisão e resistência. Esses protótipos provavelmente serão submetidos a calor ou estresse mecânico, principalmente em áreas como máquinas pesadas e aeroespacial.

Fundição de metais, fabricação de chapas metálicas, impressão 3D e usinagem CNC são as principais abordagens utilizadas pelos fabricantes para criar protótipos metálicos. Como pode ser visto abaixo, cada uma delas tem um papel específico na indústria de prototipagem. Essas abordagens fazem parte de um conjunto mais amplo de métodos de prototipagem metálica, cada um adequado a diferentes requisitos estruturais e de desempenho.

• Protótipos de fundição de metal

Os protótipos de fundição de metal são preferíveis para formas complexas que podem ser difíceis de produzir com impressão 3D ou usinagem CNC, especialmente se a usinabilidade do material for limitada. Como o metal fundido é vertido em um molde, é fácil criar praticamente qualquer geometria complexa.

Benefícios

• Fortes e duráveis
• Custo-beneficio
• Versátil – muitas ligas metálicas
• Adapta-se a geometrias internas complexas

Limitações

• Alto custo de investimento inicial
• Desperdício de material
• Alta especialização necessária

Protótipo de metal fundido

O acabamento da superfície pode não ser o melhor, mas pode ser refinado com processos suplementares, como pintura e revestimento.

• Protótipos de chapa metálica

A prototipagem com chapa metálica é um método de criação de peças feitas de finas chapas de metal, comumente usadas em prototipagem de chapa para caixas e suportes.

Prototipagem de chapa metálica

Os melhores prestadores de serviços de fabricação de chapas metálicas podem desenvolver qualquer protótipo de chapa metálica de acordo com os requisitos do cliente quanto a tolerâncias, acabamento de superfície, volumes e assim por diante.

Benefícios

• Viragem rápida
• Peças de prototipagem rápida de paredes finas e econômicas
• Muitos tipos de metais

Limitações

• Limitação de espessura
• Questões como o retorno elástico
• Não é ideal para curvas complexas

Protótipos de metal para usinagem CNC

O processo de usinagem CNC é uma opção igualmente interessante para prototipagem rápida, devido à sua alta velocidade, baixo custo e excelente acabamento superficial. Processo de usinagem CNC para prototipagem É uma opção igualmente interessante, com sua alta velocidade, baixo custo e excelente acabamento superficial.

usinagem CNC 

Benefícios

• Tolerâncias rigorosas e precisão dimensional
• Pode produzir rebaixos e outras geometrias complexas
• Acabamento de superfície superior
• Uma ampla gama de classes de metais é usinável

Limitações

• Alto desperdício de material
• Demorado, especialmente para peças complexas
• Caro para peças complexas

Protótipos de metal de impressão 3D

Onde as técnicas convencionais de fabricação de metal não conseguem produzir protótipos, os fabricantes podem utilizar sinterização direta a laser de metal (DMLS), fusão seletiva a laser (SLM) e outros métodos de impressão 3D de metal. Materiais que não podem ser processados ​​com sucesso por outros métodos podem ser impressos camada por camada para produzir peças complexas de prototipagem rápida.

Impressão 3D de metal

Benefícios

• Não são necessários acessórios e ferramentas
• Desperdício mínimo de material
• A produção simultânea de várias peças é possível
• Pode produzir geometrias internas complexas

Limitações

• Pós-processamento frequentemente necessário
• Altos custos de equipamentos e matérias-primas
• Demora mais para peças maiores

Moldagem por injeção de metal (MIM)

A MIM envolve preparação da matéria-prima, moldagem por injeção, desaglomeração e sinterização. O desenvolvimento de ferramentas e processos específicos significa que ela deve ser avaliada separadamente das rotas usadas para alguns protótipos em rápida evolução.

A fabricação por moldagem por injeção de metal (MIM) é geralmente considerada quando o projeto de uma peça metálica pequena e complexa é estável e a demanda de repetição justifica o uso de ferramentas. A usinagem CNC ou a manufatura aditiva de metal podem ser mais adequadas para as primeiras iterações.

Para um projeto estável que se transforme em produção repetitiva de peças metálicas, consulte nosso Serviços MIM juntamente com usinagem CNC ou impressão 3D em metal.

Benefícios

• É possível combinar características detalhadas em um pequeno componente metálico, sujeito a uma análise de projeto específica do desenho.
• A produção com formato próximo ao final pode reduzir a usinagem para geometrias adequadas.
• A produção repetida pode ser planejada após a validação das ferramentas e do processo.
• A viabilidade econômica depende do investimento em ferramentas, da demanda anual e das operações secundárias.

Limitações

• O investimento em ferramentas, as alterações de projeto, a remoção do aglutinante e o comportamento da sinterização devem ser avaliados antes de selecionar essa rota.

Prototipagem rápida baseada em plástico

Quando custo-benefício e velocidade são as principais prioridades da prototipagem rápida, peças plásticas costumam ser a melhor escolha. Fabricantes de produtos de consumo, médicos e eletrônicos geralmente constroem seus protótipos funcionais usando plástico.

Dependendo do nível de detalhamento, acabamento de superfície ou resistência necessária para o protótipo, as opções incluem impressão 3D PolyJet, modelagem por deposição fundida (FDM), sinterização seletiva a laser (SLS) e estereolitografia (SLA).

• Moldagem por injeção rápida

A moldagem por injeção rápida utiliza alta pressão para forçar resinas termoplásticas para dentro de um molde. É um processo rápido que segue os seguintes passos:

• Projetando usando software CAD
• Produção de molde
• Selecionando o material de resina
• moldagem por injeção
• Resfriamento
• Pós-processamento

Benefícios

• Velocidade e eficiência
• Econômico (para volumes baixos a médios)
• Versatilidade de materiais
• Resposta rápida ao mercado

Limitações

• Alto custo inicial
• Modificações de design caras
• Prazo de entrega inicialmente longo

• Impressão 3D PolyJet

Essa tecnologia envolve a pulverização de camadas finas de resina fotopolimérica de alta resolução. A resina é retida por uma matriz de gel especial, que é removida após a conclusão do processo.

Diagrama do processo de impressão 3D PolyJet

O PolyJet é usado para peças complexas de paredes finas e está disponível em diversas cores. Sua limitação é a baixa resistência e a inadequação para testes funcionais.

Benefícios

• Acabamento de superfície superior
• Multicolorido e multimaterial
• Pós-processamento mínimo

Limitações

• Propriedades mecânicas ruins
• As peças podem degradar-se mais rapidamente
• Não é adequado para peças funcionais

• Modelagem de Deposição Fundida (FDM)

Modelagem de depósito fundido

Em termos simples, a FDM envolve a criação de uma peça 3D a partir de várias camadas de material termoplástico. Este método de prototipagem rápida está aberto a diversos materiais e é relativamente acessível. Seu desafio está relacionado ao acabamento superficial de baixa qualidade e à resistência limitada do eixo z.

Benefícios

• Várias opções de materiais termoplásticos
• Pós-processamento mínimo
• Grandes volumes

Limitações

• Linhas de camada visíveis
• Necessidade de estruturas de suporte
• Problemas de encolhimento e empenamento

 

 

Quando usar a prototipagem rápida?

A prototipagem rápida deve ser usada quando se precisa de feedback sobre o conceito ou uma funcionalidade de design. É ideal utilizá-la quando se deseja testar uma tela ou fluxo importante logo no início, aceitando que o resultado final não seja perfeito. Este método é relativamente informal e requer pouco preparo prévio. No entanto, possui algumas etapas cruciais. Esta técnica é mais útil quando se precisa desenvolver um sistema que provavelmente será alterado com frequência, com base no feedback dos usuários. Ela ajuda a garantir que o resultado seja aceitável para o usuário e lucrativo para a empresa. Nesta etapa, é fundamental definir um objetivo claro. fluxo de trabalho de desenvolvimento de protótipos Ajuda as equipes a iterar mais rapidamente e a reduzir os ciclos de reformulação.

 

Técnicas de prototipagem rápida para desenvolvimento de produtos?

Para obter respostas realistas, os modelos devem ser tão realistas quanto possível. Quanto às recomendações, sugere-se que as diferenças entre elas e o produto real sejam evitadas para evitar preconceitos no feedback. Isso significa desenvolver modelos clicáveis ​​com dados e gráficos precisos, mesmo que sejam falsos. 

Protótipos de alta fidelidade são desenvolvidos para ficarem muito próximos do produto real. Isto implica um agendamento adequado de interação e utilização dos caminhos pelos usuários. Esses protótipos realistas precisam de habilidades em desenvolvimento de software e experiência do usuário (UX). Eles geralmente são construídos prontamente, e não de maneira planejada. 

Às vezes, é possível desenvolver um protótipo completo, mas isso pode ser excessivo ou muito caro. Wireframes oferecem uma solução na forma de interações e processos simples entre o usuário e o site. Os gerentes de produto criam esses designs simplificados, que podem ser usados ​​no primeiro teste com os usuários. Eles ajudam a identificar os principais parâmetros necessários para desenvolver um protótipo funcional, o que, em troca, facilita a criação do protótipo. 

Protótipos clicáveis ​​ou de fachada estão disponíveis para algo entre wireframes e maquetes funcionais. Mesmo que esses designs não sejam inteiramente baseados em dados, eles permitem que os usuários obtenham feedback sobre vários aspectos. Eles podem ser desenvolvidos rapidamente com a ajuda de instrumentos de design e UX que fornecem dados sobre as ações e preferências dos usuários. 

Além disso, a prototipagem rápida pode ser entendida como a criação de vários protótipos que serão testados e avaliados simultaneamente. Esta abordagem permite que as equipes comparem as diferentes versões simultaneamente e determinem qual versão é bem aceita pelos usuários.

 

Quais são as vantagens da prototipagem rápida?

Como mencionado anteriormente, a prototipagem rápida oferece muitas vantagens, principalmente em duas áreas. Primeiro, garante que um produto ou componente esteja em conformidade com as especificações do projeto, uma vez que a capacidade dos usuários de compreender o produto ou componente, seu desempenho e funcionalidade pode ser avaliada nesta etapa. Isso ajuda a aprimorar o projeto antes da produção em larga escala.

Em segundo lugar, reduz os custos de fabricação, pois não requer ferramentas de produção como a fabricação em massa. Processos como impressão 3D, usinagem CNC e prototipagem rápida em alumínio são comumente usados ​​para produção de baixo volume e pequenos lotes. O resultado final custo das peças de prototipagem Depende de fatores como o processo de fabricação, o material, a complexidade da peça e a quantidade.

Assim como em qualquer outra atividade, existem muitas maneiras de prototipagem, cada uma com suas vantagens e desvantagens. Os métodos discutidos acima são os mais comuns e, dependendo do nível de tecnologia disponível, o projetista deve escolher o mais adequado para o projeto. Isso implica identificar as vantagens e desvantagens dos diversos métodos de prototipagem. Dessa forma, considerando a descrição de cada método e as características do material que podem ser identificadas, é possível tomar uma decisão.

Um guia de tomada de decisão também inclui alguns fatores a serem considerados na seleção da técnica de prototipagem. O objetivo é auxiliar na obtenção da solução adequada para o uso de protótipos em processos de desenvolvimento.

 

Comparando Processos de Fabricação Rápida

Apresentamos a seguir alguns processos de fabricação rápida e suas diferenças. Esses processos são amplamente aplicados em indústrias como: prototipagem automotiva e prototipagem aeroespacial.

SLA (Estereolitografia) 

Fabricação rápida SLA

A estereolitografia (SLA) envolve o uso de um laser para curar fotopolímeros e desenvolver protótipos a partir de uma única camada. Esta técnica fornece resistência que varia de 2,500 a 10,000 psi (17.2 a 68.9 MPa). A espessura da camada padrão está entre 0.002 a 0.006 polegadas ou 0.051 a 0.152 milímetros de largura. O SLA é mais preciso e geralmente é empregado com fotopolímeros do tipo termoplástico. 

SLS (Sinterização Seletiva a Laser) 

Peças de protótipo SLS

A Sinterização Seletiva a Laser (SLS) usa um laser para derreter os materiais em pó. A resistência das peças produzidas varia de 5,300 a 11,300 psi ou 36.5 a 77.9 MPa. As camadas aditivas têm geralmente 0.004 polegadas (0.102 mm) de espessura. O SLS é frequentemente aplicado em materiais de náilon e TPU com bom desempenho mecânico e longa vida útil. 

DMLS (Sinterização direta a laser de metal) 

Prototipagem DMLS

A Sinterização Direta a Laser de Metal (DMLS) é um processo de fusão de pó metálico com a ajuda de um laser. Este processo resulta em alta resistência variando de 37,700 a 190,000 psi. A espessura da camada é geralmente entre 0.0008 e 0.0012 polegadas (0.020 a 0.030 mm). DMLS é ideal para a fabricação de peças metálicas como aço inoxidável, titânio, cromo, alumínio e Inconel e é usado para produzir peças sólidas e de alto desempenho. 

FDM (Modelagem de Deposição Fundida) 

Modelagem de deposição fundida

Modelagem por Deposição Fundida (FDM) é um processo de extrusão de materiais termoplásticos em camadas. Isso leva a peças com resistência que varia entre 5,200 e 9,800 psi (35.9 a 67.6 MPa). A espessura da camada varia de 0.005 a 0.013 polegadas (0.127 a 0.330 mm). Os materiais mais utilizados para FDM são ABS, PC, PC/ABS e PPSU. Este método é amplamente utilizado devido à sua eficácia e economia em comparação com outros métodos. 

MJF (fusão multijato) 

Protótipo de fusão multijato (MJF)

Multi Jet Fusion (MJF) aplica uma matriz de jato de tinta para fundir seletivamente o pó de náilon. As peças criadas têm resistência de aproximadamente 6,960 psi (48 MPa). A espessura da camada varia de 0.0035 e 0.008 polegadas (0.089 a 0.203 mm). MJF é frequentemente associado a detalhes finos e boas propriedades mecânicas da peça final, geralmente feita de Nylon 12 preto. 

PJET (PolyJet)  

Prototipagem PJET

A tecnologia PolyJet utiliza fotopolímeros jateados curados por UV. Os componentes feitos por este processo têm uma resistência à tração entre 7200 a 8750 psi ou 49 a 6 MPa. As camadas aditivas têm geralmente entre 60 e 3 polegadas (0.0006 a 0 mm). A PolyJet faz protótipos muito precisos com materiais como fotopolímeros à base de acrílico e elastoméricos.  

CNC (usinagem controlada numericamente por computador) 

A prototipagem rápida CNC envolve a criação de peças por meio da aplicação de fresas e tornos de controle numérico computadorizado. A resistência desenvolvida varia entre 3,000 e 20,000 psi (20.7 a 137.9 MPa). Este método de fabricação subtrativo resulta em produtos precisos e de alto acabamento. É usado em muitas commodities e produtos de engenharia protótipos de plástico.

IM (moldagem por injeção) 

IM é um processo no qual ferramentas de alumínio são usadas para moldar peças. Este processo cria peças com resistências que variam de 3,100 a 20,000 psi (21.4 a 137.9 MPa). As peças moldadas também podem ter superfície lisa ou textura selecionada. A moldagem por injeção é flexível e pode processar materiais como termoplásticos de commodities e de engenharia, metais e borracha de silicone líquida.

 

Vantagens e desvantagens da prototipagem rápida

Prós

Acelera os testes de design

A prototipagem rápida é uma técnica de construção de um modelo em tamanho real de uma peça em um curto espaço de tempo; portanto, o design pode ser avaliado. Este ciclo rápido ajuda a responder rapidamente aos problemas de design e às suas soluções correspondentes. 

Suporta múltiplas alterações de design

Permite que o design seja alterado frequentemente com pouco efeito nos custos. Isso torna o projeto progressivo e, assim, auxilia na melhoria do projeto nos ciclos subsequentes. 

Reduz custos

Nessa perspectiva de produção, a prototipagem rápida é mais barata, pois não requer moldes e ferramentas. Torna-se, portanto, um método acessível de geração de ideias e como um primeiro estágio de teste de ideias no mercado ou ambiente. 

Reduz o tempo de lançamento no mercado

Isso ocorre porque a criação de protótipos de forma relativamente rápida é útil no desenvolvimento geral do produto. Isso significa que os produtos podem ser desenvolvidos e lançados no mercado com mais rapidez, o que é uma vantagem competitiva. 

Melhora a precisão do projeto

A prototipagem rápida é útil no ajuste fino do produto, uma vez que os testes são realizados nos protótipos. Isso ajuda a chegar ao design pretendido e às expectativas dos usuários em relação ao produto final. 

Contras

Pode levar a custos mais elevados se usado em excesso

Se a extensão da prototipagem for levada ao nível máximo ou se a gestão da importância da prototipagem não for controlada, o custo será maior. Por isso é necessário prevenir as necessidades de prototipagem e projeto para que só se gaste o que é necessário. 

Não é adequado para todos os estágios de desenvolvimento

Isto está de acordo com a discussão inicial, na qual foi destacado que a prototipagem rápida não poderia ser aplicada a todas as etapas do processo de desenvolvimento de produto. Alguns estágios ainda podem precisar de abordagens convencionais de fabricação para que a precisão e a rigidez sejam alcançadas. 

Pode fornecer resultados enganosos

A prototipagem nos estágios iniciais pode não ser muito útil para determinar o desempenho final do produto ou mesmo a aparência geral do produto. Isto pode levar a suposições erradas e possivelmente a decisões de desenvolvimento erradas sobre o mercado-alvo. 

Não é ideal para produção em grande escala

A prototipagem rápida é aplicada em testes preliminares e em pequena escala do produto. Não é utilizado na produção em massa, pois vários processos de fabricação estão envolvidos. 

Restrições Técnicas

Algumas das desvantagens do uso de algumas das técnicas de prototipagem rápida incluem o seguinte: seleção de materiais, precisão e resistência. Estes representam uma limitação à qualidade e funcionalidade do protótipo a ser desenvolvido.

Ferramentas CNC para prototipagem rápida 

As ferramentas CNC (Controle Numérico Computadorizado) são tipos de técnicas de subtração, enquanto as aditivas são FDM, SLA ou SLS. Ao contrário das técnicas de construção tradicionais, onde o material é construído em camadas, as ferramentas CNC lidam com blocos sólidos, barras ou hastes e, em seguida, é feito o corte, perfuração, mandrilamento ou retificação necessários.  

 

As 7 principais vantagens da prototipagem rápida

Vantagem 1: Desenvolvimento de produto mais rápido 

A prototipagem rápida ajuda engenheiros e designers a evitar perder tempo trabalhando em algo que, no fim das contas, não vai funcionar. Adiar um projeto um pouco para obter feedback de todos os envolvidos pode parecer perda de tempo, mas as informações coletadas são úteis na tomada de decisões críticas.

Considere a fabricação de peças do painel de um novo projeto de carro. Um engenheiro que solicita feedback constantemente sobre o componente chegará a um resultado aprovado mais rápido do que alguém que conclui o painel inteiro apenas para ser aconselhado a refazê-lo, passo a passo.

Protótipo de painel de carro

A maioria dos componentes de engenharia exige aprovação abrangente para segurança, ergonomia e estética, portanto a prototipagem rápida é uma estratégia valiosa para minimizar o tempo gasto.

Vantagem 2: Custos reduzidos de desenvolvimento de produtos

Antes da prototipagem rápida, os engenheiros tinham apenas seus projetos e desenhos para refinar seus produtos. Quando a construção do protótipo era finalmente aprovada, eles identificavam problemas que não eram evidentes no desenho de engenharia.

Como os materiais e processos para construir o protótipo eram convencionalmente caros, essa abordagem provou ser financeiramente desgastante. A prototipagem rápida resolve efetivamente esse problema econômico.

Moldagem por injeção de protótipos de baixo custo

Os engenheiros agora podem fabricar modelos de design em escala a um custo significativamente menor, utilizando materiais de prototipagem rápida com boa relação custo-benefício e submetê-los a condições de trabalho para testes. A enorme economia no desenvolvimento de produtos geralmente se reflete nas margens de lucro.

Comparar as diferentes tecnologias disponíveis, por exemplo, máquinas CNC de 3 eixos versus máquinas CNC de 5 eixos, pode ajudar a descobrir detalhes mais precisos para reduzir os custos de produção.

Vantagem 3: Detecção precoce de falhas de projeto

Erros de projeto em termos de montagem e geometria são um grande problema se não forem detectados, pois podem degenerar em problemas de fabricação, tolerâncias baixas, desalinhamentos e medições incorretas, entre outros.

Falhas de design são evitáveis

Se não forem utilizados produtos de prototipagem rápida, as chances de ser necessário redesenhar algumas peças posteriormente no ciclo de desenvolvimento do produto são altas. Considere uma peça usinada em CNC que foi aprovada após simulação digital, apesar de ter paredes extremamente finas. No entanto, a usinagem em CNC se mostrou problemática ou até mesmo impossível, pois a parede era constantemente danificada.

Com a prototipagem rápida, esse problema é descoberto muito antes e corrigido.

Vantagem 4: Ajuda a testar a funcionalidade de um design 

Por mais absurdo que pareça, houve casos em que equipes fabricaram um produto e perceberam que ele não atendia ao propósito pretendido. Tempo, dinheiro e ideias foram desperdiçados de uma forma tão agonizante.

Com a prototipagem rápida, as empresas podem usar o modelo de trabalho do produto para testar a funcionalidade em situações do mundo real. Seja em escala reduzida ou mesmo fabricado com componentes de fabricação diferente, a ideia é ter produtos de prototipagem rápida que possam ser testados antes do início da fabricação real.

Vale ressaltar que até mesmo os métodos de fabricação convencionais podem auxiliar na prototipagem rápida, como, por exemplo, a usinagem CNC em pequenos lotes.

Vantagem 5: Melhora o trabalho em equipe

A prototipagem rápida é um daqueles conceitos que incentiva a interação e a compreensão interdisciplinar. Diferentes departamentos estão envolvidos em comunicação constante – desde técnicos até a alta gerência.

Essa interação próxima promove a colaboração da equipe, alinhando com sucesso diferentes equipes em torno de um objetivo comum, incentivando a resolução coletiva de problemas e aprimorando um nível mais profundo de unidade.

Há vários benefícios específicos que uma organização pode obter com essa proximidade, incluindo maior agilidade organizacional, relacionamentos mais fortes entre departamentos e resolução de conflitos mais eficaz.

Vantagem 6: Tentar geometrias e designs complexos

Com a prototipagem rápida, é possível explorar geometrias e designs que seriam desafiadores com as tecnologias de fabricação convencionais. A equipe de design pode utilizar esta solução para inovar ainda mais, especialmente em combinação com avanços em tecnologias de suporte, como fluxos de trabalho CAD/CAM integrados, soluções de design generativo e simulação de dinâmica de fluidos computacional (CFD).

Vantagem 7: Promove a Sustentabilidade

A prototipagem rápida, sendo um processo de manufatura aditiva, é excelente para minimizar o desperdício de material. A peça é construída camada por camada com desperdício mínimo, se houver, de material.

Além da eficiência do processo de prototipagem rápida, o design pode ser otimizado usando o software mais recente para garantir que a peça fabricada seja a correta.

 

Outras técnicas de prototipagem rápida

Fresamento e Torneamento CNC são dois dos processos mais predominantes executados em uma instalação de produção. Enquanto no fresamento, a ferramenta de corte é aquela que se move enquanto a peça está parada, enquanto no torneamento, a peça é aquela que gira enquanto a ferramenta de corte está parada. Os cortadores a laser são precisos porque a ferramenta de corte é um laser que grava ou corta o material apropriado para designs complexos. Os cortadores a jato de água, por outro lado, empregam um jato de água de alta pressão com abrasivos para cortar compósitos metálicos e outros materiais. 

Os materiais comuns usados ​​com ferramentas CNC são plásticos, metais macios e duros, madeira, acrílico, pedra, vidro e compósitos. Eles são especialmente adequados para criar projetos complexos e peças complexas que contêm recursos difíceis de fabricar. No entanto, a aplicação das ferramentas CNC pode ser um pouco mais complicada do que os processos de fabricação aditiva. Isso ocorre porque a prototipagem CNC é cara na produção única ou em pequenos lotes devido aos vários métodos, às ferramentas utilizadas e à delicadeza dos materiais. 

As ferramentas CNC são mais úteis na criação de peças esqueléticas e metálicas essenciais que não podem ser fabricadas de forma eficiente usando tecnologias de fabricação aditiva em ferramentas rápidas. Eles são confiáveis ​​para formar protótipos bons e precisos se processos aditivos forem impossíveis.

 

Resumindo

Prototipagem rápida é uma técnica benéfica, pois ajuda não só a economizar tempo, mas também a reduzir os riscos. Os protótipos ajudam os gerentes de produto a obter feedback útil dos usuários para afirmar os conceitos de design ou identificar as modificações que podem ser necessárias antes do lançamento do produto. Isto minimiza a probabilidade de o produto final não atender às expectativas do usuário, daí o termo “experiência do usuário”. 

Na prolea Tech a comunicação é aprimorada e o trabalho das equipes está alinhado com serviços de prototipagem rápida. A Boda auxilia a empresa a entregar ao mercado produtos de alta qualidade, o que, por sua vez, atende às necessidades dos clientes e prospects.

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