El prototipeado, una tecnología muy reciente en el mundo y poco difundida en América Latina, consiste básicamente en construir rápidamente un prototipo de una pieza o una parte para su análisis práctico o visual. Cada día esta idea tiene más cabida dado que las empresas tienen un trabajo de marketing más exigente y los cambios son, en tiempo, cada día más cortos.

Los ingenieros y técnicos están descubriendo este sistema como una forma de acelerar la revisión, aprobación y manufactura de sus ideas y proyectos. Ellos utilizan el prototipeado rápido para transformar su archivo de CAD de tres dimensiones en un modelo o prototipo.

Con el prototipeado rápido una parte, pieza o modelo físico puede ser generado en horas. En cambio, con los métodos tradicionales se logran en semanas o meses.

Palpando y estudiando una replica, los ingenieros y especialistas tienen una mejor herramienta para evaluar y reafirmar un diseño según sus principios, ahorrando un tiempo considerable y gastos posteriores.

Hay dos tipos bien definidos en el RP&M: los prototipos de visualización o conceptuales y los prototipos funcionales, que son los que se pueden ensayar, pintar, ensamblar, etc.

Existen varias formas de prototipeado. Cada equipamiento utiliza distintos métodos y materiales, y éstos tienen mayor o menor ventaja dependiendo de la aplicación. En este artículo hablaremos de Stratasys, una empresa estadounidense que utiliza una tecnología patentada llamada modelado por deposición de material fundido ?FDM? (Fused Deposition Modeling).

El proceso de FDM consiste en construir un prototipo por deposición semilíquida del material termoplástico, el cual es calentado y proyectado como filamento a través de un pico, que crea las sucesivas capas ultra finas para conformar los perímetros, contornos y el llenado. El filamento se va solidificando a medida que va perdiendo temperatura, generando capas, una arriba de otra, hasta que se logra el modelo que se ha dibujado.

En el cabezal del FDM el filamento del material es arrastrado por medio de ruedas, accionadas por un servomotor. El material pasa por una zona donde es calentado hasta alcanzar el estado semilíquido. Cuando sale del pico es depositado y se une con las capas inferiores. En el gabinete de modelado, la temperatura es regulada para ayudar al proceso de unión con las distintas capas. La computadora le transmite a la máquina cada movimiento del cabezal y del fluido del material por medio de un cable, construyendo a la pieza desde la capa inferior hasta la capa superior, copiando todos los detalles geométricos de cada capa.

Sólo imagine el sistema de prototipeado rápido y observe cómo las grandes ideas toman forma.

El material que se utiliza para la construcción de las partes es de plástico ABS. Este material es uno de los más utilizados en la industria en general y, además, puede ser sometido a ensayos de ingeniería. Por sus características físicas permite ser ensamblado, pintado y también se puede cromar, entre otras propiedades. Desde que el proceso utiliza material no tóxico de ABS, se puede utilizar en cualquier medio ambiente, ya sea una oficina o fábrica, con total libertad, sin necesidad de ventilaciones especiales, permitiendo y facilitando los requerimientos. El ABS ofrece una alta resistencia, rigidez, y durabilidad. Es el material preferido para hacer prototipos completamente funcionales.

Además de ABS, existen otras alternativas de materiales de modelado como el ABSi, la cera, y el elastómero. Con el ABSi se puede llegar con su prototipo hasta una sala de cirugía por poseer características químicas no contaminantes, el cual se esteriliza mediante un proceso de rayos gama. Estos materiales pueden ser usados intercambiando el equipamiento de la máquina, en algunos minutos, para el material que mejor se adapte a los requerimientos.

Tiene un sofware propio llamado QuickSlice, que es el programa que se encarga de procesar su archivo CAD en minutos. Matemáticamente, está orientado para construir el modelo en capas; si se requiere estructura de soporte, automáticamente se encarga de generarlo. El software también puede elegir cuál es la posición más adecuada para la construcción de la pieza, mostrar gráficamente cómo se generará la pieza en sus diferentes capas de colores y calcular el tiempo que demandará la construcción. Tiene características de última generación con iconos y funciones interactivas.

Este sistema está diseñado para ser operado automáticamente, sin la necesidad de la asistencia de un operador. Dependiendo del tamaño y la complejidad de las partes, el proceso de construcción puede demandar de 30 minutos hasta varias horas. Una vez terminada la pieza, simplemente se debe sacar la estructura del soporte y el modelo está listo para evaluar la forma, el ajuste, el ensamblado y su funcionalidad.

Al modelo es posible realizarle una terminación superficial de acabado, lijado, pintado y cromado, con el fin de darle un aspecto más real a la pieza.

Stratasys cuenta con varios tamaños de máquinas para el modelado específico y sus requerimientos, como formas preliminares, modelos rústicos, modelos finos y prototipos detallados (también para una alta capacidad de construcción). Esta máquina funciona con una avanzada tecnología en sus movimientos de los ejes, que son electromagnéticos y se deslizan sobre un colchón de aire, brindando mayor exactitud y velocidad. Detalles como, por ejemplo, la pantalla interactiva tienen la capacidad de realizar una terminación superior de superficies. Estos eleva al producto a un alto nivel de desarrollo.

Los modelos tridimensionales son usados para ayudar a otros a visualizar y entender ideas en sus principios de desarrollo. Le ayudan a los diseñadores e ingenieros a descubrir problemas potenciales en un área que no son aparentemente legibles en papel o en una pantalla de computadora. También permiten obtener partes completamente funcionales para ser sometidas a pruebas bajo uso de condiciones reales. Además, son usados en moldeado haciendo patrones y masters.

Todo esto permite desarrollar productos de una manera rápida y mejorar las oportunidades de éxito en el mercado.

Es una tecnología que tiene innumerables aplicaciones en la industria en general. Todo lo que se puede dibujar también puede ser objeto de un prototipo. Los primeros en utilizarla fueron las compañías automotrices, de electrodomésticos, aerospacial, aviación, de juguetes, de envases, etc.

Entre las compañías que actualmente utilizan estos equipos se encuentran Rockwell International, DANA Corporation, John Deere , Rock Island Arsenal, United Technologies, Detroit Diesel, Allied Signal, Boeing, 3M, Caterpillar, Cyber Ortho, General Motors, Eaton, Gates Rubber, Polaris, Chrysler, Purdue University, Irwin Design, Ford y Kodak. En América del Sur esta tecnología tiene cada día mas espacio a través de empresas que brindan servicio a terceros.