¿Cuál es la diferencia entre impresión 3D y prototipado rápido?

Definición de prototipado rápido (RPT)

La creación rápida de prototipos (RP), introducida en la fabricación a finales de los 80, es una tecnología emergente de métodos de deposición de materiales y se considera un avance impresionante para esta generación de fabricantes. Combinando la ingeniería mecánica, el software de diseño CAD, las técnicas de ingeniería inversa, la tecnología de fabricación aditiva, las tecnologías de control numérico, la investigación en ciencia de materiales y las tecnologías láser, el prototipado rápido puede convertir rápidamente ideas de diseño en prototipos funcionales o producir directamente piezas, proporcionando un método económico de creación de prototipos de nuevos diseños a la vez que se validan posibles proyectos.

Definición de impresión 3D

La impresión 3D surgió a mediados de la década de 1990 como una innovadora técnica de prototipado rápido que utilizaba tecnologías como la fotopolimerización y la laminación de papel. Es similar a la impresión tradicional, con impresoras llenas de "materiales de impresión", como líquidos o polvos. Una vez conectados a un sistema informático, estos "materiales de impresión" pueden colocarse capa a capa hasta convertir finalmente un plano virtual en un objeto físico; este proceso se conoce como tecnología de impresión 3D estereolitográfica.

En la actualidad, los medios de comunicación nacionales acostumbran a referirse a la tecnología de prototipado rápido como "impresión 3D", ya que este término es más vívido y descriptivo. Pero esta terminología solo se refiere a una rama del prototipado rápido: algunos procesos de prototipado rápido entran dentro de la "impresión tridimensional".

Diferencias

Las impresoras 3D son formas más sencillas de máquinas de prototipado rápido; generan menos residuos y tienen menores requisitos de capacidad.

Las industrias automovilística y aeroespacial llevan mucho tiempo utilizando el prototipado rápido como método eficaz para crear piezas funcionales con rapidez.

Las impresoras 3D tienden a ser más pequeñas y portátiles que sus homólogas de RP, lo que las hace adecuadas para entornos de oficina y consumen menos energía y espacio. Las impresoras 3D están especializadas en la reproducción de bajo volumen de objetos de nailon u otros materiales plásticos, por lo que producen piezas más pequeñas que sus predecesoras.
Las máquinas de prototipado rápido suelen tener envolventes de al menos 10 pulgadas por un lado; las impresoras 3D suelen tener menos de 8 pulgadas en una dimensión. Pero ambas tecnologías pueden realizar todas las funciones que realizan las máquinas de prototipado rápido, como validar diseños, crear prototipos y compartir información a distancia.

Las impresoras 3D son increíblemente fáciles de usar y sencillas de manejar y mantener, y en el mercado hay disponibles kits de bricolaje para construirlas uno mismo. Son más baratas que las máquinas profesionales de prototipado rápido, e incluso es posible tener una por menos de $1.000; los diseños profesionales de prototipado rápido suelen costar a partir de $50.000.

Las impresoras 3D no alcanzan la precisión de las máquinas de prototipado rápido y su selección de materiales puede ser limitada debido a su simplicidad.

Exploración de los principios de conformado, las ventajas y los inconvenientes de los procesos populares de prototipado rápido

1. Sinterización selectiva por láser (SLS)

Con los equipos de SLS, es posible crear rápidamente sistemas de canal caliente de formas especiales para moldes metálicos y moldes de inyección con alta dureza Rockwell y rendimiento de forja, así como fabricar directamente piezas funcionales especiales y complejas con capacidad de fabricación rápida para lotes pequeños que requieran piezas funcionales especiales y complejas. La tecnología SLS se ha popularizado gracias a su rápida capacidad de producción de este tipo de piezas funcionales, así como a su producción personalizada de lotes pequeños de múltiples variedades, características que han hecho que esta técnica se utilice ampliamente en sectores como el aeroespacial, el militar, el de pruebas y desarrollo de motores de automoción, el médico, etc.

2. Herramientas rápidas de moldeo por inyección en vacío (VCM - Sinterizado selectivo por láser)

También conocido como moldeo por inyección en vacío, el moldeo por vacío emplea una plantilla original para producir un molde de silicona en condiciones de vacío antes de fundirlo con material de poliuretano, produciendo una réplica exacta de su plantilla. El moldeo por vacío se ha convertido en una de las tecnologías de utillaje rápido más empleadas para fabricar productos similares a los plásticos técnicos con diversas características funcionales, e incluso puede utilizarse para series pequeñas.

Un molde de silicona VCM puede producir 20 juegos de productos. Esta tecnología de proceso es especialmente adecuada para la replicación de piezas finas de tamaño pequeño y mediano utilizadas en las industrias de instrumentación y producción de automóviles. Además, su corto tiempo, bajo coste y rápida velocidad lo convierten en un método eficaz de producción de prueba de productos.

El flujo general del proceso incluye la creación rápida de prototipos 3DP/SLA (producción de modelos a mano y replicación de prototipos), la producción rápida de moldes con máquinas de moldeo por inyección en vacío VCM, seguida de la replicación y producción de pequeñas series.

3. Moldeo por inyección reactiva (RIM) a baja presión

La infusión a baja presión (LPI) es un proceso emergente en la producción de productos de moldeo rápido. Una vez que el material de poliuretano de dos componentes se ha mezclado e inyectado en un molde rápido a temperatura normal y en condiciones de baja presión, su producto se forma mediante procesos químicos y físicos como la polimerización, la reticulación y el curado de su material. Debido al uso de materias primas líquidas, una pequeña presión puede llenar rápidamente las cavidades del molde utilizando moldes RIM, reduciendo así significativamente la fuerza de cierre y el coste del molde en comparación con los métodos tradicionales. Los moldes RIM han demostrado su valía para producir piezas de gran tamaño, como parachoques de coches, paneles de instrumentos y tapas traseras, con una fuerza de cierre y un coste reducidos; sus aplicaciones abarcan ensayos de producción de pruebas de I+D de automoción, así como proyectos de instrumentación, creatividad escultórica y diseño arquitectónico, entre muchos otros.

Flujo general del proceso de creación rápida de prototipos con SLS/CNC La creación rápida de prototipos incluye la producción de modelos a mano en máquinas de creación rápida de prototipos SLS/CNC; la producción rápida de moldes utilizando métodos de producción rápida de moldes RIM; el moldeo por inyección (réplica o producción de lotes pequeños);

4. Control Numérico por Ordenador (CNC)

CNC son las siglas de máquinas herramienta controladas numéricamente por ordenador y se controlan mediante programas con instrucciones simbólicas o códigos de control que se traducen a código informático para su uso por la máquina herramienta. Mediante el corte de herramientas, los materiales en bruto pueden transformarse en piezas semiacabadas y acabadas. Desde que el Instituto Tecnológico de Massachusetts desarrolló su primera máquina herramienta CNC en 1952, su uso se ha extendido por todas las industrias manufactureras, incluidas las de automoción, aeroespacial y militar, a medida que la tecnología ha avanzado rápidamente tanto en hardware como en software.

El CNC tiene varias ventajas claras sobre las máquinas herramienta tradicionales: digitalización, producción de alta eficiencia y capacidad de producción en serie. Además, su naturaleza digitalizada le permite tratar sin problemas piezas con formas estructurales complejas; por ello, aunque algunos no la clasifican estrictamente como tecnología de prototipado rápido, sus homólogos del sector suelen clasificarla como tecnología de fabricación rápida.