Prototipos en la ingeniería.

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Algunos ejemplos de prototipo parcial analítico, sería el modelado exclusivo de un proceso de forja axisimetrica, el análisis de elemento finito relacionado con la flexión en vigas, etc.

Algunos ejemplos de prototipo integral físico, sería la representación de todas las piezas inherentes de cualquier producto, con su respectivo ensamble; a tamaño real o escala.

Objetivos y alcances de los prototipos

Certeza y alcances del diseño: Los prototipos nos pueden dar una certeza acerca de que si se está cubriendo las necesidades subjetivas del cliente y en que tan bien se está logrando este propósito, para ello se genera un prototipo con el objetivo de someterlo a pruebas de funcionalidad, relacionadas con las necesidades inherentes al producto, esto definirá los alcances con las que cuente el producto para el cumplimiento de las necesidades. También puede darse el caso de consultar al cliente acerca de su opinión acerca del producto y en qué medida está cumpliendo las necesidades dicho producto.

Facilita la comunicación: Los prototipos ayudan a mejorar la comunicación entre los diversos miembros de la compañía, como los son la alta administración, vendedores, socios, miembros adicionales del equipo, clientes e inversionistas. Algo que es evidente sobretodo en la generación de prototipos tangibles, en los cuales una representación visual, física y tridimensional de un producto es mucho más fácil de captar, que una descripción verbal o incluso que un bosquejo del producto.

Otra de las funcionalidades en la generación de prototipos, es probar de manera parcial el diseño de un producto. Haciendo esto se asegura que cada parte que constituye el diseño funcione de forma adecuada o cumpla las expectativas de diseño propuestas en un inicio, viendo de forma física cada parcialidad del diseño. También es posible ensamblar cada una de las partes parciales del diseño para tener certeza del proceso y metodología a seguir para constituir el diseño de manera integral.

Los prototipos también ayudan a plasmar y comparar las perspectivas pensadas por el equipo de trabajo, inherente a las diversas funciones de un producto. Un modelo físico sencillo de la forma de un producto se puede usar como medio para conseguir concordancias sobre las funciones de mercadotecnia, diseño y manufactura en una decisión de diseño básico.

Por ultimo en las etapas finales de diseño es recomendable la generación de prototipos para evaluar cualitativamente la magnitud en la cual se satisfacen las necesidades del cliente. La evaluación del grado en el cual se cubren las necesidades del cliente puede estar sustentado en la experiencia de los diseñadores o siendo consultada la opinión de los clientes acerca de la medida en la cual son satisfechas las necesidades para lo cual el producto fue diseñado, con la ayuda de encuestas o alguna otra herramienta.

Tecnologías para la creación de prototipos

Las tecnologías que permiten la generación de prototipos de ingeniería se encuentran clasificadas en dos categorías principales, como lo son:

- Tecnologías de remoción de material

- Tecnologías de adición de material.

Las tecnologías de remoción de material implica maquinado, principalmente fresado y taladrado o la ayuda de una máquina CNC. Para ello se tiene que elaborar el programa correspondiente.

En el presente trabajo pondré especial énfasis en las tecnologías de adición de material, para este tipo de tecnología, los materiales utilizados principalmente son:

- monómeros líquidos que se curan capa por capa para convertirlos en polímeros sólidos.

- polvos que se añaden y se pegan capa por capa

- hojas sólidas que se laminan para crear la pieza sólida.

Lo que distingue principalmente a las tecnologías de adición de material, además de que se utiliza un material para la creación del prototipo, es que este se crea a partir de la Constitución progresiva de capas, hasta terminar de crear la pieza del prototipo deseado. Algunas técnicas utilizan rayos láser para ayudar solidificar el material inicial, otras hacen uso de un filamento de plástico suave en el exterior de cada capa, mientras que otras se basan en la adherencia de capas sólidas una junto a otra. Existe una correlación clara entre el material inicial y las técnicas de construcción de piezas.

El enfoque común para preparar las instrucciones (programa de la pieza) en todas las técnicas actuales de RP por adición de material incluye los siguientes pasos [5]:

Modelado geométrico: Esta tecnología se basa en modelar el componente en un sistema de CAD para definir el volumen inherente a la pieza. El modelado sólido es la técnica preferida porque genera una representación matemática completa y precisa de la forma de la pieza. Para la creación rápida de prototipos, el aspecto más fundamental consiste en distinguir el interior (la masa) de la pieza de su exterior, y el modelado sólido proporciona esta distinción.

Teselado del modelo geométrico.1 En este paso, el modelo de CAD se convierte a un formato en el que sus superficies se aproximan mediante triángulos o polígonos. Los triángulos o polígonos se usan para definir la superficie, al menos de manera aproximada, y tienen sus vértices ordenados de tal manera que pueda distinguirse el interior del objeto de su exterior. El formato de teselado común que se usa en la creación rápida de prototipos es la STL, 2 que se ha convertido en la norma de facto como formato de entrada para casi todos los sistemas de RP.

División del modelo en capas. En este paso, el modelo en formato de archivo STL se divide en capas horizontales paralelas con una separación muy estrecha. La conversión de un modelo sólido en capas se ilustra en la figura 34.1. Después, estas capas son usadas por el sistema de RP para construir el modelo físico. Por convención, las capas se forman en la orientación del plano x-y, y el procedimiento de creación de capas ocurre en la dirección del eje z. Para cada capa, se genera una trayectoria de curado, llamado el archivo STI, que es la ruta que debe seguir el sistema de RP para curar (o dicho de otra forma, solidificar) la capa.

Como lo indica el panorama de la sección, existen diferentes tecnologías para la creación rápida de prototipos por adición de materiales. Esta heterogeneidad ha producido algunos nombres alternativos para la creación