Longsheng

No ambiente de negócios em rápida mudança de hoje, tempo é dinheiro e eficiência é a diferença entre o sucesso e o fracasso. Especialmente nos estágios iniciais do desenvolvimento de produtos, designers e engenheiros enfrentam um enorme desafio: como transformar ideias em físicas com rapidez e precisãoProtótipospara validação funcional, testes de usuários e feedback do mercado? A tecnologia de prototipagem rápida surgiu em resposta às exigências da época e forneceu uma variedade de soluções para esse problema. Este artigo irá se aprofundar nos váriostipos demoldagem rápida e revelar como eles desempenham um papel fundamental em diferentes cenários e servem como uma ponte eficaz entre a criatividade e a realidade.

O que é prototipagem rápida?

Prototipagem rápida,É o uso de design 3D auxiliado por computador (CAD) para fabricar rapidamente peças físicas, modelos ou montagens. A criação de peças, modelos ou montagens é normalmente feita usando manufatura aditiva, geralmente chamada de impressão 3D. A prototipagem rápida é o processo de criação de algo que pode ser usado para avaliar rapidamente um produto. Na engenharia, um protótipo é uma versão inicial de um produto. A prototipagem rápida permite que as empresas testem e analisem a tecnologia.
Quando o design corresponde ao produto final proposto, ele é chamado de alta fidelidadeprotótipoe, inversamente, um protótipo de baixa fidelidade tem uma diferença distinta entre o protótipo e o produto final.

Em outras palavras,A prototipagem rápida é um método de teste. Você pode analisar o desenvolvimento futuro do produto e seu sucesso com os clientes. Portanto, os resultados da análise dirão se funciona ou não. As empresas usam esse processo em todas as etapas do desenvolvimento do produto. A eficiência torna o processo mais barato e rápido. Isso proporciona maior flexibilidade e espaço para erros na fabricação do produto. Isso é mais benéfico do que outros métodos a longo prazo.

Como funciona a prototipagem rápida?

1. Criação de design:Use o software CAD para criar um modelo 3D digital de um objeto. Esta fase é fundamental para estabelecer as bases para o protótipo.
2. Preparação de dados:O modelo CAD é processado e convertido em um formato adequado para a técnica de prototipagem rápida escolhida, geralmente um arquivo STL.
3. Configurações da máquina:Prepare, calibre e carreguemáquinas de prototipagem rápida com materiais apropriados(plástico, resina ou pó de metal).
4. Prototipação:A máquina constrói o protótipo camada por camada de acordo com as especificações do modelo CAD.
5. Pós-processamento:Após o processo de construção, os protótipos geralmente requerem pós-processamento para obter o acabamento superficial ou as propriedades mecânicas desejadas. Isso pode incluir lixar, pintar ou montar.

Quais são os tipos de prototipagem rápida?

1. SLA

SLA é um processo industrial de impressão 3D ou manufatura aditivaque usa um laser controlado por computador para construir uma peça em uma pilha de fotopolímeros curáveis por UV. Os lasers são usados para traçar e curar seções transversais de projetos de peças em superfícies de resina líquida. A camada curada é então baixada diretamente abaixo da superfície da resina líquida e o processo é repetido. Cada camada recém-curada adere à camada abaixo dela. Esse processo continua até que a peça seja concluída.

• Material utilizado:A SLA usa principalmente resinas fotossensíveis como matéria-prima. O material solidifica rapidamente quando irradiado com um feixe de laser ultravioleta.
• Velocidade:A tecnologia SLA tem uma velocidade de processamento rápida, ciclo de produção de produto curto e não requer ferramentas e moldes.
• Custar:Apesar do alto custo de construção, uso e manutenção de um sistema SLA, sua capacidade de lidar com protótipos e moldes complexos o torna insubstituível em alguns casos de uso.
• Indústrias:A tecnologia SLA é amplamente utilizada em indústrias como aeroespacial, automotiva e de saúde para fabricar peças e protótipos complexos e de alta precisão.

2. SLS

O SLS é um dos cinco processos de manufatura aditiva oferecidos pela Protolabs. No processo SLS, o CO controlado por computador₂O laser é puxado de baixo para cima para o leito quente do pó à base de náilon, onde sinteriza suavemente (funde) o pó em um sólido. Após cada camada, o tambor espalha uma nova camada de pó no leito e o processo é repetido. O SLS usa pós rígidos de nylon ou TPU elastomérico que se assemelham a termoplásticos de engenharia reais, de modo que as peças exibem maior tenacidade e precisão, mas têm superfícies ásperas e carecem de detalhes finos. O SLS oferece um grande volume de construção que pode produzir peças com geometrias altamente complexas e criar protótipos duráveis.

• Materiais utilizados:A tecnologia SLS usa pós termicamente ligados como matéria-prima, como metais, cerâmica, parafina e pós poliméricos.
• Velocidade:A tecnologia SLS é caracterizada por ciclos de produção curtos e sem necessidade de suporte durante o processo de moldagem, permitindo a produção rápida de peças sólidas 3D complexas.
• Custar:O SLS tem uma gama mais ampla de utilização de material em comparação com o SLA, e os pós não sinterizados podem ser reutilizados, reduzindo custos.
• Indústrias:A tecnologia SLS é amplamente utilizada em indústrias como aeroespacial, automotiva, eletrônica e construção para fabricação rápida de protótipos, moldes e peças de baixo volume.

3. FDM

O FDM usa um método de extrusão para derreter e recurar uma resina termoplástica(ABS, policarbonato ou mistura de ABS/policarbonato) em camadas para formar um protótipo acabado. Por usar uma resina termoplástica real, é mais forte do que o jato de aglutinante e pode ser de uso limitado em testes funcionais.

• Material utilizado:A tecnologia FDM utiliza matérias-primas não tóxicas, como termoplásticos. Esses materiais não apresentam alterações químicas durante o processo de moldagem e o empenamento das peças é mínimo.
• Velocidade:A velocidade de moldagem da tecnologia FDM é relativamente rápida e a calibração do sistema é controlada automaticamente, o que melhora a eficiência da produção.
• Custar:A tecnologia FDM tem uma alta taxa de utilização de matérias-primas e uma longa vida útil do material, o que reduz custos. No entanto, a remoção do suporte pode ser relativamente complexa e as matérias-primas podem ser caras.
• Indústrias:A tecnologia FDM é amplamente utilizada em indústrias como bens de consumo, educação, construção e automotiva para fabricar protótipos, modelos de ensino e peças.

4. DLP

O DLP é uma excelente técnica de prototipagem rápida devido à sua velocidade e eficiência. Ele usa uma tela de projetor digital para exibir uma única imagem de cada camada na plataforma, curando o fotopolímero. O DLP é particularmente útil para aplicativos que exigem altas velocidades sem comprometer a resolução.

• Materiais utilizados:A tecnologia DLP normalmente usa resinas fotossensíveis ou materiais semelhantes que se solidificam rapidamente quando expostos a uma fonte de luz específica.
• Velocidade:A tecnologia DLP é caracterizada por alta resolução e alta velocidade de resposta, que pode gerar rapidamente imagens digitais perfeitas e é adequada para a fabricação de protótipos de alta precisão.
• Custar:O custo da tecnologia DLP depende do equipamento e dos materiais utilizados, mas suas vantagens em alta definição, alto contraste e alta resistência à poeira a tornam competitiva em determinadas aplicações.
• Indústrias:A tecnologia DLP é usada em sistemas de projeção, tecnologia de exibição e prototipagem, especialmente onde alta definição e contraste são necessários.

5. LOM

LOM é uma técnica única de prototipagem rápida que envolve camadas de papel colado, plástico ou laminados de metal e, em seguida, cortá-los em forma com um laser ou faca. O LOM é particularmente adequado para prototipagem rápida devido à sua relação custo-benefício e capacidade de produzir peças grandes.

• Materiais utilizados:Materiais como papel, chapas metálicas e folhas de polímero são usados principalmente.
• velocidade: Relativamente rápido, pois o modelo é construído cortando e colando camada por camada.
• Custar:Baixo, principalmente devido ao uso de materiais de baixo custo e processos relativamente simples.
• Indústrias:Usado para criar protótipos visuais e adereços de marketing para aeroespacial, automotivo, saúde e muito mais.

6. Jateamento de aglutinante

O jateamento de aglutinante é um processo de prototipagem rápida que envolve a deposição de adesivo líquido camada por camada em um leito de pó para criar um objeto. A tecnologia é valorizada por sua versatilidade na seleção de materiais e sua capacidade de criar protótipos coloridos.

• Materiais utilizados:Materiais em pó, como metais, cerâmicas, etc.
• Velocidade:Rápido, pois o ciclo de fabricação pode ser bastante reduzido.
• Custar:Relativamente baixo, mas dependendo do tipo e complexidade do pó utilizado.
• Indústrias:É amplamente utilizado na fabricação de modelos estruturais 3D de alta precisão, como peças automotivas, dispositivos médicos e peças aeroespaciais.

7. DMLS

DMLS é uma técnica avançada de prototipagem rápida que usa um laser para sinterizar pós metálicos camada por camada para criar peças metálicas. O DMLS é conhecido por sua precisão e capacidade de produzir geometrias complexas que muitas vezes são difíceis de fabricar com métodos tradicionais.

• Materiais utilizados:Pós metálicos, como ligas à base de níquel, cobalto, ferro, etc.
• Velocidade:Relativamente rápido, mas depende da complexidade e do tamanho do modelo.
• Custar:Maior devido ao uso de pós metálicos e equipamentos a laser sofisticados.
• Indústrias:É usado principalmente para fabricar componentes de alta tensão, componentes complexos e componentes irregulares que não podem ser processados por processos tradicionais, como aeroespacial, automotivo, fabricação de peças personalizadas médicas, etc.

8. EBM

EBM é uma tecnologia avançada que usa um feixe de elétrons de alta energia para derreter e fundir partículas de pó metálico. Este método é particularmente adequado para aplicações que requerem alta resistência e resistência ao calor.

• Materiais utilizados:Pós metálicos, como ligas de titânio, ligas de cobalto-cromo, etc.
• Velocidade:Geralmente mais rápido que o SLM porque a camada de pó é mais espessa e o feixe de elétrons varre mais rápido.
• Custar:Maior, mas pode reduzir o custo total devido à alta utilização do material.
• Indústrias:É utilizado na fabricação de estruturas monolíticas leves e peças complexas de alto desempenho nos setores aeroespacial e industrial, bem como na fabricação de implantes ortopédicos porosos no setor médico.

9. SLM

O SLM é uma técnica importante no processo de prototipagem rápida e é amplamente utilizado principalmente devido à sua precisão e resistência. Essa tecnologia usa um laser de alta potência para derreter e fundir completamente o pó de metal, camada por camada, para criar peças de metal fortes.

• Materiais utilizados:Pós metálicos, como aço inoxidável, ligas de titânio, etc.
• Velocidade:Relativamente rápido, dependendo da complexidade e do tamanho do modelo.
• Custar:Alta, mas alta utilização de material, reduzindo o desperdício.
• Indústrias:É amplamente utilizado na indústria aeroespacial, equipamentos médicos, fabricação de automóveis e outros campos para fabricar peças metálicas de alta precisão e alto desempenho.

10. Impressão PolyJet

A impressão PolyJet é uma técnica de prototipagem rápida conhecida por sua precisão e versatilidade. Ele funciona pulverizando uma camada de fotopolímero líquido curável na bandeja de construção, e essas resinas são imediatamente curadas por luz UV. Este método permite a criação de peças com várias propriedades de material e cores em uma única impressão.

• Materiais utilizados:Resina fotopolimérica líquida que suporta uma ampla gama de cores e materiais.
• Velocidade:A impressão rápida de modelos em uma ampla gama de cores e materiais pode ser alcançada em pouco tempo.
• Custar:Depende do material utilizado e da complexidade do modelo.
• Indústrias:Modelos de alta fidelidade, obras de arte, modelos arquitetônicos e protótipos para a produção de peças automotivas nas áreas de design de produto, medicina, criação artística, arquitetura e fabricação automotiva.

11. Moldagem por injeção

Embora a moldagem por injeção não tenha sido tradicionalmente classificada como prototipagem rápida, ela evoluiu com o desenvolvimento da tecnologia de prototipagem rápida. Envolve a injeção de material fundido em um molde para produzir peças em grandes quantidades. Ferramentas rápidas podem criar moldes rapidamente,tornando a moldagem por injeção um método viável para prototipagem rápida.

• Materiais utilizados:Materiais plásticos como ABS, nylon, etc.
• Velocidade:Relativamente rápido, mas requer tempo de projeto e fabricação do molde.
• Custar:Depende da complexidade do molde e do número de produções.
• Indústrias:É amplamente utilizado na produção em massa nas indústrias automotiva, eletrônica, brinquedos e outras.

12. Usinagem CNC

A usinagem CNC é um processo de fabricação subtrativoIsso é essencial no campo da prototipagem rápida. Envolve o uso de uma máquina-ferramenta controlada por computador para remover camadas de um bloco sólido de material para moldar a peça desejada.

• Materiais utilizados:metal, plástico, madeira e outros materiais.
• Velocidade:Depende da complexidade da usinagem e das capacidades da máquina.
• Custar:Maior devido à necessidade de máquinas CNC e ferramentas de precisão.
• Indústrias:É amplamente utilizado na fabricação de peças complexas nos campos aeroespacial, automotivo, de saúde e outros.

13. Corte a jato de água

O corte por jato de água é uma tecnologia inovadora na área deprototipagem rápidaque usa um fluxo de água de alta pressão, geralmente misturado com partículas abrasivas, para cortar materiais. Esta tecnologia é conhecida por sua precisão e versatilidade no corte de uma ampla gama de materiais.

• Materiais utilizados:metais, plásticos, vidro e outros materiais.
• Velocidade:Relativamente rápido, mas dependendo do tipo e espessura do material.
• Custar:Mais baixo, mas requer equipamento de fluxo de água de alta pressão e ferramentas de corte.
• Indústrias:É usado para o corte de materiais de formas complexas nas áreas de fabricação de automóveis, aeroespacial e criação de arte.

Por que a prototipagem rápida é importante?

Perguntas frequentes

1. Quais são os quatro tipos de modelos de protótipo?

Os quatro principais tipos de modelos incluem:(1)SLAé um processo industrial de impressão 3D, ou manufatura aditiva, que constrói peças em um pool de resina fotopolimérica curável por UV usando um laser controlado por computador. O laser é usado para traçar e curar uma seção transversal do design da peça na superfície da resina líquida. A camada solidificada é então abaixada logo abaixo da superfície da resina líquida e o processo é repetido. Cada camada recém-curada adere à camada abaixo dela. Esse processo continua até que a peça seja concluída.(2) SLSé um dos cinco processos aditivos disponíveis na Protolabs. Durante o processo SLS, um CO controlado por computador₂O laser atrai para um leito quente de pó à base de náilon de baixo para cima, onde sinteriza levemente (funde) o pó em um sólido. Após cada camada, um rolo coloca uma nova camada de pó em cima da cama e o processo se repete. O SLS usa pós de nylon rígido ou TPU elastomérico semelhantes aos termoplásticos de engenharia reais, de modo que as peças exibem maior tenacidade e são precisas, mas têm superfície áspera e carecem de detalhes finos. O SLS oferece um grande volume de construção, pode produzir peças com geometrias altamente complexas e criar protótipos duráveis.(3)FDMusa um método de extrusão que derrete e solidifica novamente a resina termoplástica (ABS, policarbonato ou mistura ABS/policarbonato) em camadas para formar um protótipo acabado. Por usar resinas termoplásticas reais, é mais forte do que o jateamento de aglutinante e pode ser de uso limitado para testes funcionais.(4) DLPé uma excelente tecnologia de prototipagem rápida devido à sua velocidade e eficiência. Ele usa uma tela de projetor digital para exibir uma única imagem de cada camada em toda a plataforma, curando a resina de fotopolímero. O DLP é particularmente adequado para aplicações que exigem alta velocidade sem comprometer a resolução.

2. Quais são as vantagens da prototipagem rápida?

As principais vantagens da prototipagem rápida são: ciclo de desenvolvimento reduzido, custos de produção reduzidos, integração de alta tecnologia, ampla seleção de materiais, alto grau de personalização, fácil modificação e otimização, etc. As vantagens acima podem variar dependendo da tecnologia específica de prototipagem rápida e dos cenários de aplicação. Em aplicações práticas, a tecnologia de prototipagem rápida apropriada precisa ser selecionada de acordo com necessidades e condições específicas.

3. O que é um exemplo de prototipagem rápida?

A prototipagem rápida tem uma ampla gama de aplicações em setores específicos. Por exemplo: Protótipos de dispositivos médicos: Por meio da tecnologia de prototipagem rápida, os fabricantes de dispositivos e instrumentos médicos podem produzir rapidamente protótipos para testes funcionais e otimização ergonômica. Autopeças: Na indústria automotiva, a tecnologia de prototipagem rápida é usada para fabricar peças de formato complexo, como peças de motor, partes de carroceria, etc., para testes e verificação de desempenho.

4. Quais são os melhores materiais para prototipagem rápida?

Para diferentes tipos de prototipagem rápida, escolher o material certo é crucial. ABS: possui boas propriedades mecânicas e termoplasticidade e é adequado para tecnologias de moldagem por extrusão, como FDM. Nylon: Possui alta resistência e resistência ao desgaste e é adequado para tecnologias de sinterização em pó, como SLS. Metal: como liga de titânio, aço inoxidável, etc., adequado para aplicações que requerem alta resistência e resistência a altas temperaturas, geralmente produzidas por meio de tecnologias como SLS ou DED.

Resumo

A tecnologia de prototipagem rápida fornece aos designers e engenheiros um meio eficiente e de baixo custo para transformar rapidamente ideias de design em protótipos físicos ou fabricar peças diretamente. Diferentes tipos de tecnologias de prototipagem rápida têm suas próprias vantagens e desvantagens e são adequadas para diferentes estágios de projeto e tipos de produtos. Os designers devem escolher métodos de prototipagem apropriados com base em necessidades específicas para acelerar o ciclo de desenvolvimento do produto e melhorar a qualidade do produto e a satisfação do usuário.

Disclaimer

O conteúdo desta página é apenas para referência. A Longsheng não faz nenhuma representação ou garantia expressa ou implícita quanto à precisão, integridade ou validade das informações. Nenhum parâmetro de desempenho, tolerâncias geométricas, características específicas de design, qualidade e tipo de material ou mão de obra devem ser inferidos quanto ao que um fornecedor ou fabricante terceirizado fornecerá por meio da Rede Longsheng. É responsabilidade do comprador que busca uma cotação de peças determinar os requisitos específicos para essas peças.Entre em contato conosco para mais informações.

Equipe Longsheng

Este artigo foi escrito por vários colaboradores de Longsheng. Longsheng é um recurso líder no setor manufatureiro, comCNCpara usinagem,para chapaspara fabricação,Impressão 3D,moldagem por injeção,Estampagem de metale muito mais.