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Prototipos en el Proceso de Diseño de Productos.

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de lectura: 7 min.

Cuando analizamos el uso de modelos de control y prototipos aplicados a la Innovación y el Diseño de Productos, suelen preguntarnos qué tipo de prototipo y tecnología se debe utilizar. 

La respuesta está en relación directa al tipo de producto, la etapa del proceso y el contexto de cada proyecto.

Cuando se trata de productos que serán fabricados con técnicas de producción manual (carpintería, metalurgia, etc.), es posible utilizar las tecnologías y materiales definitivos para la realización de los prototipos, como nos sucedió en el proyecto de autoclaves hospitalarios de SIAC.

El enfoque es distinto cuando diseñamos productos para fabricación industrial y es fundamental la validación técnica y normativa,  previa a la inversión en moldes y matrices.

Infografía de requerimientos.

Diseño

Al inicio de esta etapa, trabajamos con bocetos a mano y digitales, no hay un archivo 3D para realizar un prototipo por impresión. El abordaje está centrado en la exploración formal y funcional, debiendo priorizar la velocidad y facilidad para realizar modificaciones a costos accesibles.

Una de las herramientas que utilizamos son  los modelos rápidos en espuma. Permiten explorar variadas alternativas en un corto tiempo, realizando ajustes de forma directa sobre los modelos físicos.

De esta manera se convierten en una herramienta de diálogo con los clientes, como sucedió en los proyectos de envases para DENUCIO.  

Modelos en espuma para Denucio

Modelos rápidos en espuma

En el caso ONE para UMOVE,  los modelos de espuma se utilizaron para pruebas de uso en situaciones reales, acompañados de especialistas del área. Esto permitió identificar nuevos requerimientos y ajustar las propuestas de Diseño, en una etapa temprana del proyecto.

Luego de la depuración inicial, es necesario comenzar a trabajar con modelos de mayor precisión, en particular en lo que refiere a calidad de las terminaciones y fidelidad de las formas. Utilizar una u otra solución tecnológica, se debe definir en función de los requerimientos específicos del proyecto.

Para validar propuestas con usuarios, es imprescindible que el prototipo sea “realista”, a nivel de terminaciones superficiales, transparencia, etiquetas, simulación de contenido, etc.

Esto nos ha llevado a desarrollar técnicas específicas, como la de conformado térmico, que empleamos en el Diseño de Envase para SUMO.

Prototipos de alternativas formales

Prototipos de alternativas formales

Otro ejemplo del uso de técnicas alternativas, es la colada de cerámica en molde de yeso que utilizamos en el proyecto de accesorios para baños de Olmos. Los modelos les permitieron analizar internamente la factibilidad productiva y levantar posibles objeciones del personal técnico.

Proceso de prototipado para valdiación

Proceso de prototipado para validación

Desarrollo técnico

En esta etapa del proyecto, se desarrolla el modelado técnico detallado, con el cual es posible recurrir a distintas técnicas de prototipado de precisión.

Una vez finalizado el modelado, realizamos la verificación y posterior validación técnica y normativa. Es el paso previo a realizar la inversión en las herramientas de producción y se valida el cumplimiento con los requerimientos establecidos al inicio del proyecto.

En este punto, los prototipos de precisión son fundamentales, como en el proyecto del nuevo diseño de asa para bidón de agua mineral, que recurrimos a prototipos flexibles para poder simular la situación de uso y probar la ergonomía del nuevo diseño.

Asa flexible bidón de agua

Asa flexible bidón de agua

En algunos proyectos las alternativas de prototipado disponibles no son suficiente y debemos recurrir a técnicas de duplicación. Mediante estos procesos obtenemos piezas que puedan ser sometidas a ensayos de acuerdo a normas técnicas, por ejemplo cuando se trata de productos eléctricos.

Molde en silicona para duplicación

Molde en silicona para duplicación

Utilizando estos moldes de silicona, también se pueden hacer duplicaciones en resinas transparentes, para presentar diseños de envases en los que sea necesario mostrar su contenido.

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Prototipo funcional duplicado en resina epoxi.

Desarrollo comercial y pre-venta.

Atrás han quedado los tiempos en que era necesario invertir en moldes, para tener una primera pieza que se pudiera fotografiar.

Las técnicas disponibles, combinadas con un buen manejo de las terminaciones superficiales, permiten tener a nuestro alcance un producto que se ve “real”. Su uso permite elaborar los catálogos y materiales de marketing, necesarios para comenzar las conversaciones comerciales, mucho antes de invertir en moldes y matrices.

Nuevo sensor de oximetría con su empaque.

Nuevo sensor de oximetría con su empaque.

Lo anterior, conjugado con la posibilidad de realizar series cortas con técnicas alternativas, es un factor clave para potenciar el proceso de desarrollo con emprendedores, tema que abordaremos en futuros contenidos.

Prototipo funcional ONE

Prototipo funcional ONE

¿Qué tecnología elijo para el prototipo?

Técnica sustractiva, Fresado CNC. Partiendo de un bloque de material y utilizando fresas de distinto tamaño, se talla la figura buscada. Permite trabajar con modelos de mayor tamaño y los costos suelen ser más bajos que en otras técnicas.

La terminación superficial muestra las huellas de las pasadas y en general se trata de modelos macizos. Esta técnica permite generar modelos en madera, distinto tipo de espumas y metales.

Técnicas de fabricación por adición – Impresión 3D.

En este grupo encontramos varias posibilidades tecnológicas, que  difieren entre sí en el tipo de material utilizado (sólido o líquido), el método usado para la unión entre la distintas capas (sinterizado, deposición fundida, curado, etc.) y las características de los materiales (metálicos, plásticos, rígidos, flexibles, transparentes, opacos, coloreados).

Estereolitografia (SLA o SL), la técnica más antigua, es un proceso de fabricación por adición que emplea resina que cura mediante luz ultravioleta, en capas que tienen un espesor que va de 0.05 a 0.15 mm. En un proceso de alta precisión, un costo elevado y los prototipos en resina rígida son frágiles.

Sinterizado selectivo por láser (SLS), es un proceso muy flexible, que permite generar prototipos en diversos materiales. Se deposita una capa de polvo en una bandeja y mediante un láser se sinteriza el polvo en los lugares seleccionados, haciendo que el polvo en esa zona se fusione y solidifique. Mediante esta técnica se pueden obtener modelos en: metal, materiales flexibles, rígidos, etc.

Modelado por deposición fundida (FDM), esta técnica trabaja depositando delgadas capas del material fundido. Un filamento de plástico o metal es almacenado en un rollo que alimenta la boquilla que se encuentra a la temperatura necesaria para fundirlo. Estos prototipos tienen un costo normalmente menor que las técnicas anteriores y permiten trabajar con materiales como ABS, PLA y Nylon, en variedad de colores. Como contrapartida, la terminación superficial suele mostrar el escalonado de la capas y en caso de necesitar superficies de doble curvatura, se debe recurrir a impresoras de doble boquillas para una mejor terminación.

Impresión de Polvo con tinta aglomerante, esta técnica trabaja depositando delgadas capas de polvo sobre una bandeja y mediante la impresión de una tinta aglomerante se van uniendo las capas, el modelo luego debe ser embebido en una resina estructurante. Si bien el prototipo es quebradizo, se pueden producir piezas de mayor tamaño a un costo bajo.

¿Donde me conviene hacerlo?

Hemos definido qué tipo de tecnología utilizaremos, las características del material y conocemos las dimensiones de la pieza, solo nos resta encontrar quien lo fabrique.

A nivel local podemos recurrir a proveedores como Fabrix3D, o si queremos experimentar el proceso podemos pasar por Sinergia Tech y en caso de ser estudiantes, el laboratorio de la Universidad ORT puede ser una alternativa recomendable.

A nivel internacional es posible utilizar proveedores como I.Materialise o Shapeways, que ofrecen un amplio abanico de materiales y terminaciones.

Por el contrario si prefieren recurrir a pequeños proveedores les recomendamos visitar 3D Hubs, el Airbnb de la impresión 3D.

 

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